电机学学习指导 第五章 感应电机
解:因忽略定子电阻且c=1,所以有
设U1=220V、f1=60Hz时的最大转矩为
;
、
时的最大转矩为
,临界转差率为s’m,则有
即变压变频后的最大转矩为额定转矩的2.975倍。
产生最大转矩时的转速为
5-18 一台感应电动机,已知每相参数为R1=R’2=0.8Ω,X1σ=X’2σ=3.5Ω。若电动机带恒转矩负载,转差率为0.012,现采用在定子回路串电阻调速(其它条件都不变),欲使其转差率变为原来的三倍,需串入多大电阻?
解:调速前后电磁转矩分别为(设调速后定子绕组一相总电阻为
)
由题知
,故
即
解得
所以定子绕组中每相应串入的电阻值为(16.31-0.8)Ω=15.51Ω。
5-19 一台三相四极绕线式感应电动机,f1=50Hz,转子绕组每相阻值R2=0.015Ω。额定运行时,转子每相电流为200A,转速为1475r/min。(1)额定电磁转矩为多少?(2)若电机带恒转矩负载,在转子回路串入电阻使转速降到1200r/min,求转子每相应串入多大的电阻?此时定子电流、输入功率、功率因数、输出功率等如何变化?
解:额定时
当n=1200r/min时,设转子每相串入的电阻为Rt
由于带恒转矩负载,近似有
,可知转子回路串入的电阻值为
由于
,从等效电路可知调速前后参数没变化。当电源电压和频率不变时,定子电流、定子功率因数、定子电动势、气隙磁通、电磁功率、输入功率均不变,转子电流、转子功率因数也没变。而调速后转子铜耗
增大,所以输出功率减小,电动机效率降低。
5-20 一台三相四极笼型感应电动机,f1=50Hz,UN=380V,IN=20.1A,TN=65.6N·m,定子绕组D接法。已知起动时每相参数为R1=1.375Ω,R’2=1.047Ω,X1σ=1.65Ω,X’2σ=2.24Ω,Rm=8.34Ω,Xm=82.6Ω。求:(1)在额定电压下直接起动时的起动电流倍数和电动转矩倍数;(2)若采用星三角起动,此时的起动电流倍数和起动转矩倍数;(3)若采用自耦变压器起动,设自耦变压器有75%、65%、55%三档抽头,为了使起动转矩倍数不小于0.8,并要有较小的起动电流,问应选哪档抽头?此时的起动电流倍数和起动转矩倍数为多少?
解:修正系数
(2)额定电压下直接起动时,每相电流为
起动电流(线电流)倍数
起动转矩为
起动转矩倍数
(2)Y/D起动时
起动电流(线电流)倍数
起动转矩倍数
(3)采用自耦变压器起动时,由题意有
,即
由于还
要求
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起动电流最小,应选取能满足上式的最小
,所以选用65%的抽头。此时自耦变压器的电压比为
。
起动电流(线电流)倍数为
起动转矩倍数为
5-21 一台三相四极绕线式感应电动机,f1=50Hz,UN=380V,定子绕组Y接法。已知每相参数为R1=R’2=1Ω,X1σ=X’2σ=3.5Ω,c=1。分考虑定子电阻和不考虑定子电阻两种情况求:(a)在额定电压和额定频率时的Tst、Tmax和sm;(b)f1=20Hz、U1=190V时的Tst、Tmax和sm。
解:(1)要考虑定子电阻时(注意c=1)
在U1=380V,f1=50Hz时
在U1=190V,f1=25Hz时(注意
、
)
(2)不考虑定子电阻时
在U1=380V,f1=50Hz时
在U1=190V,f1=25Hz时
可见,变频调速时,若保持电压与频率的比值为常数,在不考虑定子电阻的影响时,最大转矩不变,sm与频率成反比;在考虑定子电阻的影响时,最大转矩有所下降。
附:感应电动机电磁转矩的简化计算公式
临界转差率
由此有
最大电磁转矩
电磁转矩表达式为
可得到
一般感应电动机sm值在0.12~0.2范围内,所以上式中的“略等于”在0
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