人为机械特性就是改变电动机的任一个参数后所得到的机械特性。如改变定子电压U1、定子频率f1、磁极对数p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗等等。
1.降低定子端电压人为特性
电动机的其他条件、参数都与固有特性时一样,仅降低定子相电压所得到的人为特性,称为降低定子端电压人为特性。不同U1时的人为特性曲线如图2-17所示。
其特点如下:
(1)降压后同步转速n1和临界转差率sm不变,即不同U1的人为特性都通过固有特性的理想空载点,都在同一速度获得最大转矩。
(2)降压后,最大转矩T′m、起动转矩T′Q随U21成比例下降。
2.转子回路串对称三相电阻的人为特性
对于绕线式异步电动机,如果其他条件都与固有特性时一样,仅在转子回路中串入对称的三相电阻,所得的人为特性称为转子回路串对称三相电阻的人为特性。
转子回路串对称三相电阻的人为特性的实用表达式为
由上式作出转子串不同电阻RΩ时的人为特性如图2-18所示。
图2-17 三相异步电动机降压时的人为特性
图2-18 子回路串对称三相电阻的人为特性
其特点如下:
(1)电动机同步转速n1不变,所以不同RΩ时的人为特性都通过固有特性的理想空载点。
(2)临界转差率正比于转子电阻,因此s′m>sm,且随RΩ的增加而增加,但是Tm不变。
(3)当s′m<1时,TΩ随RΩ的增加而增加;但当s′m>1时,TQ随RΩ的增加而又减小。因此,转子回路串适当的电阻可以提高电动机起动能力,改善异步电动机起动性能。例如:令s′m=1,由式(2-18)可得,为使TQ=Tm应在转子每相串入电阻为(www.daowen.com)
3.改变定子电压频率时的人为机械特性
由于三相异步电动机的同步转速与定子电源的频率f1成正比,当异步电动机极对数一定时,改变f1即可改变同步转速,达到平滑调速的目的,并可以得到很大的调速范围。
电动机的额定频率为基准频率,简称基频,变频调速时以基频为分界线,可以从基频向上调,也可以从基频向下调。同时根据控制方式的不同可分为恒转矩变频调速和恒功率变频调速。由于实际当中负载性质的不同,可选择恒转矩变频调速或恒功率变频调速以达到最优效果。
(1)f1<fN,基频以下时,保持(主磁通Φm保持不变)
这时电动机的人为机械特性曲线特性如图2-19所示,其直线段与固有特性的直线段平行。
基频以下变频调速机械特性的特点:
①当频率f变化时,最大转矩对应的转速降Δnm不变;
②同步转速;
③最大转矩Tm不变;
④而变频时的起动转矩T′Q增加。因为
当频率很低时,定子的r1不能忽略,如果仍有常数,则当f1下降时,分母比分子下降倍数小,Tm变小,其人为特性如图曲线③所示。为了不使Tm下降太多,通常在低速时适当提高电压U′1。
图2-19 变频调速的人为特性
(2)f1>fN,基频以上时,保持
当电动机在基频以上变频调速时,定子频率f1大于额定频率fN,要保持Φm恒定,定子电压U1将高于额定值,这是不允许的,因此基频以上的变频调速时,应使电压U1为额定电压,这样随着频率f1的增高,n增高,磁通降低,Tm和TQ也减少,近似为恒功率调速,相当于直流电动机弱磁调速的情况。电动机的人为特性如图2-19曲线所示。
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