電機(jī)拖動(dòng)與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第3章交流電動(dòng)機(jī)3.3三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性授課時(shí)數(shù)2授課形式教學(xué)目標(biāo)①了解三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩各種表達(dá)式及意義。②掌握三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性及機(jī)械特性上的特殊點(diǎn)。③會(huì)繪制三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性和人為機(jī)械特性的曲線。=4\*GB3④科學(xué)思考，嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)機(jī)械特性曲線，認(rèn)為機(jī)械特性曲線特點(diǎn)，三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式。教學(xué)內(nèi)容一、機(jī)械特性表達(dá)式三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定關(guān)系，就是，所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常也用磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系表示。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有三種表達(dá)式，分別為物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式。1．物理表達(dá)式Tem=CTcosφ2從物理表達(dá)式可以看出，異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通與轉(zhuǎn)子電流的有功功率相互作用產(chǎn)生的，在形式上與直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩表達(dá)式相似，這也是電磁力定律在異步電動(dòng)機(jī)中的具體體現(xiàn)。2．參數(shù)表達(dá)式由參數(shù)表達(dá)式公式可以看出定子相數(shù)、磁極對(duì)數(shù)、定子相電壓U1、電源頻率、定子每相繞組電阻R1和漏抗X1、折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電阻、和漏抗等都是不隨轉(zhuǎn)差率s變化的常量。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s變化時(shí)，可通過(guò)參數(shù)表達(dá)式求出相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，因此可以我們可以根據(jù)參數(shù)表達(dá)式描點(diǎn)畫(huà)出三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。3.實(shí)用表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式中的Tm和sm可由異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄查得的數(shù)據(jù)求出異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式，雖然都能用來(lái)表征電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，但其應(yīng)用場(chǎng)合各有不同。一般來(lái)說(shuō)，物理表達(dá)式適用于對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行做定性分析；參數(shù)表達(dá)式適用于分析各種參數(shù)變化對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響；實(shí)用表達(dá)式適用于電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的工程計(jì)算。2二、固有機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓及額定頻率下，電動(dòng)機(jī)定子繞組按規(guī)定的接線方式聯(lián)結(jié)，定子及轉(zhuǎn)子回路不外接任何電器元件時(shí)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)機(jī)械特性。利用實(shí)用表達(dá)式計(jì)算出同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)A，額定運(yùn)行點(diǎn)B，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)C和啟動(dòng)點(diǎn)D這幾個(gè)特殊點(diǎn)，然后將這些點(diǎn)連接起來(lái)便得三相異步電動(dòng)機(jī)在第一象限的固有機(jī)械特性曲線。我們也常用這幾個(gè)特殊點(diǎn)，來(lái)分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性，下面我們對(duì)這幾個(gè)特殊點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明。1啟動(dòng)點(diǎn)A：其特點(diǎn)是，，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又叫堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)時(shí)，大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)就會(huì)沿著機(jī)械特性曲線上升，電磁轉(zhuǎn)矩增大，轉(zhuǎn)速越來(lái)越高，過(guò)最大轉(zhuǎn)矩后，轉(zhuǎn)速增高，但電磁轉(zhuǎn)矩又逐漸減小，直到電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩時(shí)，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，電動(dòng)機(jī)的電流達(dá)到最大，造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。這時(shí)應(yīng)立即切斷電源，減輕負(fù)載或排除故障后再重新啟動(dòng)。如何表示異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力呢，用表示，時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)系數(shù)，他是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值。是針對(duì)鼠籠式電動(dòng)機(jī)而言。繞線式電動(dòng)機(jī)通過(guò)增加轉(zhuǎn)子回路的電阻，可改變啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。一般的鼠籠式電動(dòng)機(jī)的=1.0～2.0；起重、冶金、機(jī)械專用的鼠籠式電動(dòng)機(jī)的=2.8～4.0。2最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B：其特點(diǎn)是對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩為最大轉(zhuǎn)矩，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為臨界轉(zhuǎn)差率。通過(guò)三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性表達(dá)式可以求出最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率。和有以下2個(gè)特點(diǎn)，大家記住這2個(gè)特點(diǎn)可以幫助我們分析一般電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。（1）與成正比，與轉(zhuǎn)子電阻無(wú)關(guān)，與無(wú)關(guān)；（2）當(dāng)電源電壓一定，與轉(zhuǎn)子電阻成正比，與無(wú)關(guān)。最大電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)具有重要意義。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩短時(shí)突然增大，且大于最大電磁轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)將會(huì)因?yàn)槌休d不了而停轉(zhuǎn)。為了保證電動(dòng)機(jī)不會(huì)因短時(shí)過(guò)載而停轉(zhuǎn)，一般電動(dòng)機(jī)都具有一定的過(guò)載能力。所以，最大電磁轉(zhuǎn)矩越大，電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載能力就越強(qiáng)，因此把最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，用表示。是三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的一個(gè)重要參數(shù)。三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，絕不可能長(zhǎng)期運(yùn)行在最大轉(zhuǎn)矩處。因?yàn)?，此時(shí)電流過(guò)大，溫度升高，可能燒毀電機(jī)，并且在最大轉(zhuǎn)矩處運(yùn)行轉(zhuǎn)速也不穩(wěn)定。一般情況下，三相異步電動(dòng)機(jī)的=1.6～2.2，起重、冶金、機(jī)械專用的三相異步電動(dòng)機(jī)的=2.2～2.8。3額定運(yùn)行點(diǎn)C：其特點(diǎn)，，，。異步電動(dòng)機(jī)一般長(zhǎng)期運(yùn)行在額定狀態(tài)。4同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)D：其特點(diǎn)是，，，轉(zhuǎn)子電流。D點(diǎn)為理想空載運(yùn)行點(diǎn)，在沒(méi)有外界轉(zhuǎn)矩的作用下，異步電動(dòng)機(jī)本身不可能達(dá)到同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)。三、人為機(jī)械特性人為地改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的某些參數(shù)所得到的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。常見(jiàn)的人為機(jī)械特性有降低定子回路端電壓和轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串接對(duì)稱電阻。1降壓時(shí)的人為機(jī)械特性。由于三相異步電動(dòng)機(jī)的磁路在額定電壓下已有飽和的趨勢(shì)，所以不能升高電壓。由前面分析可知，降低定子回路端電壓時(shí)，同步轉(zhuǎn)速不變，臨界轉(zhuǎn)差率不變，與成正比地降低。所以下降后的人為機(jī)械特性如圖所示。降低電壓后的人為機(jī)械特性線性段的斜率變大，即特性變軟。和均按關(guān)系減小，即電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和過(guò)載能力均顯著下降。如果電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行，降低后將導(dǎo)致n下降，s增大，轉(zhuǎn)子電流將因轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)的增大而增大，從而引起定子電流增大，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)過(guò)載。長(zhǎng)期欠壓過(guò)載運(yùn)行，必然使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，電動(dòng)機(jī)的使用壽命縮短。另外電壓下降過(guò)多，可能出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，這時(shí)電動(dòng)機(jī)將停轉(zhuǎn)。2.轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路內(nèi)可以串接電阻，要求三相串接的電阻阻值相等。由前面的分析可知，轉(zhuǎn)子回路串電阻時(shí)，、不變，而則隨外接電阻的增大而增大。在一定范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)子電阻，可以增大電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)所串接的電阻使其時(shí)，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將達(dá)到最大轉(zhuǎn)矩，如果再增大轉(zhuǎn)子聲阻，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而會(huì)減小。另外，轉(zhuǎn)子