架空线路机械特性及安装曲线制作及应用

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架空线路机械特性及安装曲线制作及应用

架空线路机械特性及安装曲线制作及应用

标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

广西电力职业技术学院电力工程系

课程设计说明书

题目架空线路机械特性及安装曲线

制作及应用

专业高压输配电线路施工运行与维护

班级电力812班

学号 4

学生姓名韦振堂

指导教师曾令通

2009年 09 月 12日

摘要

本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7,气象条件为第VI 气象区。初步设计的工作包括:确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则(指安全系数、平均运行应力等)及应力弧锤曲线。根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程;断线张力和邻档断线的交叉跨越校验;施工紧线时弧锤观测档选择及观测档的观测弧锤值计算。根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。

2009年9月

目录

第一章导线应力弧锤特性曲线 (1)

导线应力弧锤特性曲线的定义 (1)

导线机械特性曲线的计算程序 (1)

确定控制条件 (4)

1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5)

1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8)

导线安装曲线 (8)

1.4.1 导线安装曲线的计算 (9)

1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9)

第二章交叉跨越校验及观测挡的选择 (10)

断线前交叉跨越的基本要求………………………………………………………………

10

导线交叉跨越效验计算……………………………………………………………………

10

施工紧线时的观测弧锤…………………………………………………………………

11

2.3.1观测档的选择 (11)

2.3.2观测档的弧锤计算 (12)

第三章导线防振设计 (13)

振动的起因…………………………………………………………………………………

13

影响振动的主要因素………………………………………………………………………

13

防振措施……………………………………………………………………………………

13

导线防振锤的安装…………………………………………………………………………

14

计算防振锤的安装距离……………………………………………………………………

16

参考文献 (17)

附录一 (18)

附录二 (19)

致谢 (20)

第一章导线应力弧锤特性曲线

导线应力弧锤特性曲线的定义

在架空线路设计过程中,为了确定有关杆塔的设计荷载,导线对地安全距离以及交叉跨越的距离,必须计算导线(或避雷线)在各种天气条件下不同挡距的应力或弧锤,并将计算的结果以横坐标为挡距,纵坐标为导线的应力或弧锤,并按一定比例绘制出在各种气象条件下的挡距与应力的关系曲线,这些曲线组称为导线的应力弧锤特性曲线或称导线机械特性曲线。

导线机械特性曲线的计算程序

当已知气象条件和挡距时,在导线和避雷先的机械特性曲线上,能够很快的查出相应的应力和弧锤。

导线机械特性曲线是根据广泛调查分析沿线有关气象数据等资料的前提下确定的设计条件,包括导线型号,气象区,安全系数和防振措施(以确定年平均运行应力)后,通过下述计算程序绘制的。设计条件中任意改变其中之一,就有不同的机械特性曲线,所以应用时必须明确设计条件,特别是输电线路较长时,可能在线路不同区段采用不同的设计条件,此时尤其需要注意。

导线机械特性曲线的计算程序如下:

(1)确定导线的型号及设计气象区。

(2)确定导线在各种气象条件时的比载

(3)确定导线的安全系数及防振措施,计算导线最大使用应力和年平均运行应力。

(4)计算临界挡距并进行有效临界挡距判别,确定控制条件及控制范围。

(5)以有效临界挡距判别结果为已知条件,利用状态方程式和弧锤公式,逐一求出其他各种

气象条件下各种代表挡距值时的应力和弧锤值。

(6)以代表挡距为横坐标,应力(或弧锤)为纵坐标,绘制各种气象条件时的应力,弧锤曲

线。

导线的机械特性曲线并不需要按所有气象条件计算和绘制,根据工程需要一般须计算和绘制的曲线和项目如下表:

表1-1 机械特性曲线计算项目表

注△表示需要绘制的曲线;*表示当导线最大弧锤发生在最大锤直比载时,应计算覆冰(无风)和稀有覆冰(无风)时的弧锤曲线;空格栏表示可不计算。

由附表1-3查得,LGJ-120/7导线的计算拉断力T

=27570N,计算截面A=2,所以导线的综

P

合瞬时破坏应力σP=27570/=219。68N/mm2,LGJ-120/7导线的铝钢结构比为18/1,有附表1-4查得,弹性系数d=×10-6/℃,β=1/E=×10-6mm2/N。

1、计算控制应力

取设计安全系数K=,则最大使用应力为

在平均气温时,控制应力为平均运行应力的上限,即

2、可能控制条件列表

根据比载;控制应力,将有关数据按σ/g值由到大列出表格,并按A,B,C,D顺序编号,如表1-2所示。

表1-2 可能控制条件列表

3、计算临界挡距

根据m n σσ≠时,226)()()

(102.2124)(24m

m n n m n m n g g t t j l σσσσβ--??+-?-=

根据m n σσ=时,=j l 22)

(24m n m n g g t t m --ασ

确定控制条件

表1-3 有效临界挡距判别表

从上表可看出,A 栏中无虚数,故判别A 栏,选取一个最小临界挡距136=AB l m ,然后判别B 栏,选取最小临界挡距m l BC 4.224=,由于0为CD l ,故C 栏的所有临界挡距均无效。 代表挡距∑∑=??+++??++=i i n n D l l 321

33231ιιιιιιι

从图1-4中可得出,当,136m l D ≤控制条件为最低温度,控制应力为2/87.87mm N cp =σ;当,4.224136m l m D ≤≤控制条件为年平均气温,控制应力mm 2,当,4.224m l D ≥控制条件为最大风速,控制应力为mm 2。

图1-4 判定最大应力的控制挡距范围

136

1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时的应力

表1-5 根据A 的符号和d 的大小直接算出应力的精确解:

根据公式:

已知最低气温时的气像条件及应力为:

0=m v ,0=m b ,C t m 020-=,)./(10615.29231mm m N g g m -?== )./(87.872mm m N cp =σ 求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力:

0=n v ,0=n b ,C t n 040=,)./(10615.29231mm m N g g n -?== )./(?2mm m N m =σ, 利用状态方程式求最高气温时导线应力,此时最低气温为已知条件,最高气温为待求条件。

解:当D l =50m 时

0>A ,0>d

最高气温的导线应力为185MPa 。

已知气年平均气温时的气像条件及应力为:

0=m v ,0=m b ,C t m 010=,)./(10615.29231mm m N g g m -?== )./(9.542mm m N cp =σ 求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力:

0=n v ,0=n b ,C t n 040=,)./(10615.29231mm m N g g n -?== )./(?2mm m N m =σ,

利用状态方程式求最高气温时导线应力,此时年平均气温为已知条件,最高气温为待求条件。

当D l =136m 时

82|82|||===A a b=B=44616 c=2.2082

444616343=??=a b 0A >,d >0

最高气温时导线应力为96MPa

已知最大风速时气像条件及应力为:

25=m v ,0=m b ,C t m 05-=,)./(1099.53231mm m N g g m -?== )./(87.872mm m N cp =σ 求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力:

0=n v ,0=n b ,C t n 040=,)./(10615.29231mm m N g g n -?== )./(?2mm m N m =σ, 利用状态方程式求最高气温时导线应力,此时最大风速为已知条件,最高气温为待求条件。

当D l =时

99|99|||===A a 403690==B b c=3.5599

4403690343=??=a b 0A >,d >0

最高气温时导线应力为62Mpa

已知最大风速时气像条件及应力为:

25=m v ,0=m b ,C t m 05-=,)./(1099.53231mm m N g g m -?== )./(87.872mm m N cp =σ 求在知道最高气温时的气象条件下各孤立档的应力:

0=n v ,0=n b ,C t n 040=,)./(10615.29231mm m N g g n -?== )./(?2mm m N m =σ, 利用状态方程式求最高气温时导线应力,此时最大风速为已知条件,最高气温为待求条件。

当D l =500m 时

108|108|||=-==A a 2004208==B b c=118108

42004208343=??=a b 01

最高气温时导线应力为37MPa

1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图

KGJ-120/7第IV 气象区 K= σ=0σ

(图1-6)最高气温

如图1-6,同理计算出导线在各种气象条件下不同档距的应力或弧锤,并将计算的结果以横坐标为档距,纵坐标为导线的应力或弧锤,并按一定比例绘制出在各种气象条件下的档距与应力的关系曲线,其机械曲线图如附录1所示。

导线安装曲线

安装曲线就是以横坐标为挡距,以纵坐标为弧锤曲线和张力,利用导线状态方程式,计算出各种可能的安装气象条件下,不同挡距时的弧锤张力,并将其绘制成曲线。该曲线供施工安装导线使用,并作为线路运行的技术挡案资料。

导线和避雷线的架线安装,是在不同的气温下进行的。施工前紧线时要用事前做好的安装曲线,查出各种施工气温下的弧锤,以确定架工线路的松紧程度,使其在运行中任何气象条件下的应力都不超过最大使用应力,且满足耐振条件,使导线任何点对地面及被跨越物之间的距离符合设计要求,保证运行的安全。

导线安装曲线通常绘制张力和弧锤两种曲线。

安装曲线的计算方法与机械特性曲线计算相同。只是其气象条件为无冰无风情况,温度变化范围为最高气温到最低气温,其间隔可取5℃(或10℃),挡距的变化范围视工程实际情况而定。图中每一条曲线对应一种安装气象条件。

导线的张力和应力的关系为:A T O σ=

式中 T ——导线张力,N

o σ——导线应力,N/mm 2

A ——导线截面积,mm 2

1.4.1 导线安装曲线的计算

当m l o 50=,A T O σ==185×=

当m l o 136=,A T O σ==96×=12KN

当m l o 4.224=,A T O σ==62×=

当m l o 500=,A T O σ==37×=

1.4.2 根据以上结果可手工绘出导线安装曲线如下图

同理计算出其他导线在各种安装条件下不同档距的张力,并将计算的结果以横坐标为档距,纵坐标为导线的张力或弧锤,并按一定比例绘制出在各种安装条件下的档距与张力的关系曲线,其安装曲线图如附录2所示。

第二章 交叉跨越校验及观测挡的选择

断线前交叉跨越的基本要求

(1)线路与电信线、铁路等交叉跨越时,首先应满足交叉角的要求,而且不得在电线杆顶或配电线路的变压器上方跨越,以免影响被跨越物的检修。

(2)线路与河流交叉跨越时,应在河道最窄,跨越挡距最小,河道顺直,河岸稳固且不受洪水淹没冲刷的地方和地质较好的地方跨越。

(3)线路不得在码头船舶停靠的地方跨越河流。

(4)跨河点应避开支流入口处,河道转弯处和主流经常变迁的地方。

(5)跨越河流时,线路路径应尽量靠近摆渡和公路桥梁,以便施工,运行检修的通畅,但线路不得在其上方跨越。

(6)尽量与河流锤直交叉跨越以缩短跨越挡距降低造价。

(7)线路不得在铁路进出站的信号装置及车站站界范围以内跨越铁路,否则应 取得有关部门同意。

(8)当线路与河道,干枯河沟,公路等外交叉时,应注意两侧立杆塔的可能性,尽量避免平行接近斜交叉,以防杆塔落在河道或沟内。

2.2

导线交叉跨越效验计算 在线路设计时,如果没有考虑防范导线断线造成的各种可能,那么在运行中一旦发生了断线,就将事故扩大,以致造成整个耐张段甚至全线路倒杆,修复工作量很大。一次,设计线路杆塔时应考虑一根至两根导线与避雷线折断时的事故情况。断线的根数按杆塔的形式而定。

计算断线张力的目的,除了为杆塔的强度设计提供荷载外,还为交叉跨越挡的限距效验提供应力,以便计算弧锤。此外,在线路运行中也可以分析实际发生的断线事故。

根据耐张段布置图选耐张塔4#为对象求交叉跨越校验,断线挡为3-4号杆。

l D =3.3133003

138032313221=?+?=+l l 查表得,64.0=α

断线应力为:MPa o 4.3664.08.98.5=??=?=ασσ

弧锤:f 1.121102704

.36210615.2923

=????=??=-b a x l l g σ d=H 66.101.123255---=---x x c A h f H =<3m 不合格

施工紧线时的观测弧锤

2.3.1 观测档的选择

在连续的施工紧线时,并不是每个档都进行弧锤观测,而是从一个耐张段中选出一个或几个观测档进行弧锤观测。为了使一个耐张段的各档弧锤都能满足要求,弧锤观测档应力求符合两个条件:即档距较大及悬点高度差较小的档。具体选择原则如下:

(1) 当紧线耐张段连续档在6档或6档以下时,靠近中间选择一大档距作为观测档。

(2) 当紧线耐张段连续档在7~15档时,靠近两端各选择一大档作为观测档,但不宜选

择有耐张杆的档距。

(3) 当紧线耐张段连续档在15档以上时,应在两端及中间附近选择一大档距作为观测

档。

2.3.2 观测档的弧锤计算

线路施工时,一般根据各个耐张段的代表档距,分别从安装曲线上查出各种施工温度t (要考虑初伸长的影响)下的弧锤,当曲线中没有温度为t 的安装曲线时,可采用插入法查取。再换算到观测档距的值,以便安装紧线时使用。

当已知代表档距的弧锤时,则观测档的弧锤计算如下:

式中i f ——观测挡距的弧锤,m ;

D f ——代表挡距的弧锤,m ;

i l ——观测挡距长度,m ;

D l ——代表挡距,m 。

取AB 作为观测档,380m l AB =现场实测气温5.71=t ℃,m l D 8.355=

105.175.71-=-=?-=t t t ℃

根据10-=t ℃,m l D 8.355= 查安装曲线得m f D 5.8=

第三章 导线防振设计

振动的起因

架空输电线路的导线受到稳定的微风作用时,便在导线背后形成以一定频率上下交替变化的气流旋涡,从而使导线受到一个上下交变的脉冲作用。当气流旋涡的交替变化频率与导线的固有自振频率相等时,导线在锤直面内产生共振即引起导线振动。

影响振动的主要因素

风速、风向、挡距、悬点高度、导线应力以及地形、地物等。

表3-1 引起导线振动的风速范围

防振措施

⑴设法从根本上清除引起导线振动的条件。

⑵利用线路设备本身对导线振动的阻尼作用。

⑶在导线上装设防振锤。

⑷防振锤型号及适用绞线截面:

表3-2 防振锤型号及适合绞线截面

他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析:他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下,表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f (T )曲线,称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速,在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况,如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见,电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图,他励直流电动机的机械特性方程式,可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 , 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数,电枢回路总电阻R =常数,励磁磁通Φ=常数时,电动机的机械特性如下图所示,是一条向下倾斜的直线,这说明加大电动机的负载,会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速,称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =

实际上,当电动机旋转时,不论有无负载,总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩, 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式(1-1)的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降,用 表示,则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大, 越大,机械特性就越“软”,通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时,机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明,转速调整率小,则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值,电枢电路中没有串入附 加电阻时的机械特性,其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示,由于 较小,故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性,即改变公 式(1-1)中的参数所获得的机械特性,一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个,他励电动机有下列三种人为机械特性。 (1) 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ,人为机械特性的方程式 与固有特性相比,理想空载转速n 0不变,但是,转速降△n 增大 。R pa 越大,△n 0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=a R R =a R pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=

三相异步电机的转矩特性与机械特性(精)

三相异步电机的转矩特性与机械特性 1.电磁转矩(简称转矩) 异步电动机的转矩T 是由旋转磁场的每极磁通Φ与转子电流I 2相互作用而产生的。电磁转矩的大小与转子绕组中的电流I 及旋转磁场的强弱有关。 经理论证明,它们的关系是: 22cos T T K I ?=Φ (5-4) 其中 T 为电磁转矩 K T 为与电机结构有关的常数 Φ为旋转磁场每个极的磁通量 I 2为转子绕组电流的有效值 ?2为转子电流滞后于转子电势的相位角 若考虑电源电压及电机的一些参数与电磁转矩的关系,(5-4)修正为: 22122220()T sR U T K R sX '=+ (5-5) 其中 T K '为常数 U 1为定子绕组的相电压 S 为转差率 R 2为转子每相绕组的电阻 X 20为转子静止时每相绕组的感抗 由上式可知,转矩T 还与定子每相电压U 1的平方成比例,所以当电源电压有所变动时,对转矩的影响很大。此外,转矩T 还受转子电阻R 2的影响。图4-15为异步电动机的转矩特性曲线。 2.机械特性曲线 图 5-5 三相异步电动机的机械特性曲线 在一定的电源电压U 1和转子电阻R 2下,电动机的转矩T 与转差率n 之间的n n m (a) T =f (s )曲线

关系曲线T=f(s)或转速与转矩的关系曲线n=f(T),称为电动机的机械特性曲线,它可根据式(5-4)得出,如图5-5所示。 在机械特性曲线上我们要讨论三个转矩: 1).额定转矩T N 额定转矩T N 是异步电动机带额定负载时,转轴上的输出转矩。 29550N P T n = (5-6) 式中P 2是电动机轴上输出的机械功率,其单位是瓦特,n 的单位是转/分,T N 的单位是牛·米。 当忽略电动机本身机械摩擦转矩T 0时,阻转矩近似为负载转矩T L ,电动机作等速旋转时,电磁转矩T 必与阻转矩T L 相等,即T = T L 。额定负载时,则有T N = T L 。 2).最大转矩T m T m 又称为临界转矩,是电动机可能产生的最大电磁转矩。它反映了电动机的过载能力。 最大转矩的转差率为S m ,此时的S m 叫做临界转差率,见图5-5(a ) 最大转矩Tm 与额定转矩T N 之比称为电动机的过载系数λ,即 λ= Tm / T N 一般三相异步的过载系数在1.8~2.2之间。 在选用电动机时,必须考虑可能出现的最大负载转矩,而后根据所选电动机的过载系数算出电动机的最大转矩,它必须大于最大负载转矩。否则,就是重选电动机。 3).起动转矩T st , T st 为电动机起动初始瞬间的转矩,即n=0,s =1时的转矩。 为确保电动机能够带额定负载起动,必须满足:T st >T N ,一般的三相异步电动机有T st /T N =1~2.2。 3.电动机的负载能力自适应分析 电动机在工作时,它所产生的电磁转矩T 的大小能够在一定的范围内自动调整以适应负载的变化,这种特性称为自适应负载能力。 2 L T n S I T ↑?↓?↑?↑?↑直至新的平衡。此过程中,2I ↑时,1 I ↑? 电源提供的功率自动增加。

电机特性曲线

? ? ? ? ? ? 电气控制与PLC网络教学资源当前位置: 电气控制与PLC网络教学资源> 学习情境> 项目一货物升降机的继电-接触器控制> 正 文 1.1.3三相异步电动机的工作特性 作者: Admin | 来源:| 点击: 517 | 发布时间: 2007-10-07 异步电动机的转矩特性动画演示 一、三相异步电动机的转矩特性 异步电动机的电磁转矩T是由载流导体在磁场中受电磁力的作用而产生的,它使电动机旋转。 式中U1——定子绕组相电压有效值,单位是伏特(V); f1——定子电源频率,单位是赫兹(Hz); s——电动机的转差率;

R2——转子绕组一相电阻,单位是欧姆(Ω); X20——转子不动时一相感抗,单位是欧姆(Ω); C——与电机结构有关的比例常数。 为了分析方便,将异步电动机的电磁转矩T代替电动机的输出转矩T2 由于电动机的转子参数R2及X20是一定的,电源频率f1也是一定的,故当电源电压U1一定时,上式即表明异步电动机的电磁转矩T只与转差率s有关,因此可用函数式T=f(s)表示,称为异步电动机的转矩特性,画出其图象则称为转矩特性曲线,如图1-13所示。 图1-13异步电动机的转矩特性曲线

二、异步电动机的机械特性 1.电动机的额定转矩的实用计算式 旋转机械的机械功率等于转矩和转动角速度的乘积,对于电动机而言,就有 P2=T2Ω(1-4) 当电动机的输出转矩T2用牛·米(N·m)作单位,旋转角速度Ω用弧度/秒(rad/s)作单位时,输出功率P2的单位是瓦特。 在电动机中计算转矩时输出功率P2的单位是千瓦(kW),转速n的单位是转/分(r/min),所以可以将计算公式简化,如在额定状态下转矩公式为 式中T N——电动机的额定转矩,单位是牛·米(N·m); P N——电动机的额定功率,单位是千瓦(kW); n N——电动机的额定转速,单位是转/分(r/min).

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特性 (一)机械特性方程 1)物理表达式:T=CTФmI2’ cosф2 (T是电磁作用的结果) 2)参数表达式: 3) 工程表达式: ——外施电源电压; ——电源频率; ——电机定子绕组参数; ——电机转子绕组参数。 (二)固有机械特性曲线 1.形状(根据工程表达式来说明) AB段(s较大):为双曲线,T与S成反比。 BO段(s很小):为直线,T与S 成正比。

2.起动点A,n=0,S=1, 起动转矩倍数KT=TS/TN 一般取0.8~1.8 3.临界点B 临界转差率只与转子电阻有关. 取0.1~0.2 最大转矩与电源电压UI2有关。 过载能力λ=Tm/TN 取1.6~2.2 4.同步点O n=n1 T=0 (理想的空载转速,旋转磁场的转速 ) 5.额定点C 0< SN

2、转子串电阻的人为机械特性——“变软” 当转子回路串电阻时,同步点不变,Sm与转子电阻成正比,转速随电阻增加而减小,最大转矩Tm保持不变,在一定范围内起动转矩有所增加,其特性曲线(红色)所示 3、降低定子电压频率的人为机械特性——“变小” 降低定子电压频率时,同步转速随之下降,从而使得电机转速下降,但特性的硬度基本保持不变。 电动机在工作时要求主磁通保持不变,因此在降低频率的同时,定子电压也要随之降低。

生产机械的机械特性

生产机械的机械特性 同一转轴上负载转矩与转速之间的函数关系,称为生产机械的机械特性。即 n=f(T L)。不同类型的生产机械在运动中受阻力的性质不同,其机械特性曲线的形状也有所不同,大体上可以归纳为以下几种典型的机械特性。 一、恒转矩型机械特性 此类机械特性的特点是负载转矩为常数,如图2.4所示。属于这一类的生产机械有提升机构、提升机的行走机构、皮带运输机以及金属切削机床等。 依据负载转矩与运动方向的关系,可以将恒转矩型的负载转矩分为反抗转矩和位能转矩。 反抗转矩也称摩擦转矩,是因摩擦、非弹性休的压缩、拉伸与扭转等作用所产生和负载转矩,机床加工过程中切削所产生的负载转矩就是反抗转矩。反抗转矩的方向恒与运动方向相反,运动方向发生改变时,负载转矩的方向也会随着改变,因而它是阻碍运动的。按关于转矩正方向的约定可知,反抗转矩恒与转速n 取相同的符号,即n为正方向时T L为正,特性曲线在第一象限;n为反方向时T L为负,特性曲线为第三象限,如图2.4所示。 位能转矩与摩擦转矩不同,它是物体的重力和弹性体的压缩、拉伸与扭转等作用所产生的负载转矩,卷扬机起吊重物时重力所产生的负载转矩就是位能转矩。位能转矩的作用方向恒定,与运动方向无关,它在某方向阻碍运动,而在相反方

向便促进运动。卷扬机起吊重物时由于重力的作用方向永远向着地心,所以,由它产生的负载转矩永远作用在使重物下降的方向,当电动机拖动重物上升时,T L 与n方向相反;而当重物下降时,T L则与n方向相同。不管n为正向还是反向,反抗转矩T L和符号总是正的;位能转矩T L的符号则有时为正,有时为负。 二、离心式通风机型机械特性 这一类型的机械是按离心力原理工作的,如离心式鼓风机、水泵等,它们的负载转矩T L与n的平方成正比,即T L=Cn2,C为常数,如图2.5所示。 三、直线型机械特性 这一类机械的负载转矩T L是随n的增加成正比地增大,即T L=Cn,C为常数,如图2.6所示。 实验室中作模拟负载用的他励直流发电机,当励磁电流和电枢电阻固定不变时,其电磁转矩与转速即成正比。 四、恒功率型机械特性 ,或K=T L n∞P为常数,如此类机械的负载转矩T L与转速成反比,即T L=K n 图2.7所示。例如车床加工、在粗加工时,切削量大,负载阻力大,开低速;在精加工时,切削量小,负载阻力小,开高速。当选择这样的加工方式时,不同的转速下,切削功率其余不变。

架空线路机械特性及安装曲线制作及应用

广西电力职业技术学院电力工程系 课程设计说明书 题目架空线路机械特性及安装曲线 制作及应用 专业高压输配电线路施工运行与维护 班级电力812班 学号 204081224 学生姓名韦振堂 指导教师曾令通 2009年 09 月 12日 摘要 本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7,气象条件为第VI 气象区。初步设计的工作包括:确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则(指安全系数、平均运行应力等)及应力弧锤曲线。根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程;断线张力和邻档断线的交叉跨越校验;施工紧线时弧锤观测档选择及观测档的观测弧锤值计算。根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。 2009年9月 目录

第一章导线应力弧锤特性曲线 (1) 1.1 导线应力弧锤特性曲线的定义 (1) 1.2 导线机械特性曲线的计算程序 (1) 1.3 确定控制条件 (4) 1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5) 1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8) 1.4 导线安装曲线 (8) 1.4.1 导线安装曲线的计算 (9) 1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9) 第二章交叉跨越校验及观测挡的选择 (10) 2.1 断线前交叉跨越的基本要求 (10) 2.2 导线交叉跨越效验计算 (10) 2.3 施工紧线时的观测弧锤 (11) 2.3.1观测档的选择 (11) 2.3.2观测档的弧锤计算 (12) 第三章导线防振设计 (13) 3.1 振动的起因 (13) 3.2 影响振动的主要因素 (13) 3.3 防振措施 (13) 3.4 导线防振锤的安装 (14) 3.5 计算防振锤的安装距离 (16) 参考文献 (17) 附录一 (18) 附录二 (19) 致谢 (20)

三相异步电动机的优缺点以及启动方式

三相异步电动机的优缺点 1、三相异步电动机的优点 三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感生电动势和电流,并与磁场相互作用产生电磁转矩,实现能量变换。与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料。按转子结构的不同,三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三 相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连 接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 2、异步电动机存在的缺点 2.1笼型感应电动机存在下列三个主要缺点。 (1)起动转矩不大,难以满足带负载起动的需要。当前社会上解决该问题的多数办法是提高电动机的功率容量(即增容)来提高其起动转矩,这就造成严重的“大马拉小车”,既增加购买设备的投资,又在长期的应用中因处于低负荷运行而浪费大量电量,很不经济。第二种办法是增购液力偶合器,先让电动机空载起动,在由液力偶合器驱动负载。这种办法同样要增加添购设备的投资,并因液力偶合器的效率低于97%,因此至少浪费3%的电能,因而整个驱动装置的效率很低,同样浪费电量,更何况添加液力偶合器之后,机组的运行可靠性大大下降,显著增加维护困难,因此不是一个好办法。 (2)大转矩不大,用于驱动经常出现短时过负荷的负载,如矿山所用破碎机等时,往往停转而烧坏电动机。以致只能在轻载状况下运行,既降低了产量又浪费电能。 (3)起动电流很大,增加了所需供电变压器的容量,从而增加大量投资。另一办法是采用降压起动来降低起动电流,同样要增加添购降压装置的投资,并且使本来就不好的起动特性进一步恶化。 2.2 绕线型感应电动机 绕线性感应电动机正常运行时,三相绕组通过集电环短路。起动时,为减小起动电流,转子中可以串入起动电阻,转子串入适当的电阻,不仅可以减小起动电流,而且由于转子功率因数和转子电流有功分量增大,起动转矩也可增大。这种电动机还可通过改 变外串电阻调速。绕线型电动机虽起动特性和运行特性兼优,但仍存在下列缺点:)由于转子上有集电环和电刷,不仅增加制造成本,并且降低了起动和运行的可

导线机械特性曲线绘制

电气化届架空线路课程设计机械特性曲线绘制设计 学生姓名 学号 所属学院 专业农业电气化与自动化 班级 指导教师 日期

前言 建设一条架空线输电线路,必须符合经济合理、安全适用的原则,既要充分利用材料的强度,又要保证安全运行。 对于悬挂在架空线路杆塔上的导线,外界温度变化将引起导线的伸长或缩短,而导线上的荷载变化将引起导线的弹力变形,这两种现象都使导线的长度发生变化。通过计算可知:档距一定时,导线长度的微小变化也会导致导线应力和弧垂的很大变化。导线长度的缩短,将使导线应力增大,弧垂减小;反之,导线伸长,将使导线应力减小,弧垂增大。显然,在线路设计时,必须计算导线的应力和弧垂,确定和掌握导线在各种气象条件下的应力和弧垂的变化情况,并保证当导线应力最大时,其值不超过导线强度允许值,而当弧垂最大时,要保证导线的对地安全距离,从而保证线路设计经济合理、运行安全可靠。 本次设计是要绘制导线的机械特性曲线,在线路设计过程中,为了设计计算的方便,总是首先计算导线在各种不同气象条件下和不同代表档距时的应力和弧垂,并把计算结果以横坐标为代表档距,纵坐标为应力或弧垂绘制成各种气象条件时代表档距和应力或弧垂的关系曲线,这些曲线就称为导线的应力或弧垂曲线,简称导线机械特性曲线。

目录 工程概况 (3) 1.导线型号的确定 (3) 2.各气象条件时的比载确定 (3) 3.安全系数及防振措施的确定 (4) 4.临界档距计算及辨别 (4) 4.1计算数据 (4) 4.2临界档距计算 (4) 4.3有效临界档距辨别 (5) 4.4结论 (5) 5.机械特性应力特计算 (5) 6.绘制机械特性曲线 (7) 致谢 (8) 参考文献 (9)

三相异步电动机的机械特性分解

三相异步电动机的运行特性 摘要:本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性,阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 5.1三相异步电动机的运行特性 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电动机一样,三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩 与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速、转 差率存在下列关系,即 (5.1)

则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时,习惯上纵坐标同时表示转速 和转差率,横坐标表示电磁转矩。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式,现介绍如下: 5.1.1机械特性的物理表达式 由上一章三相异步电动机的转矩关系知,三相异步电动机转矩的一般表达式为 (5.2)式中为三相异步电动机的转矩系数,是一常数; 为三相异步电动机的气隙每极磁通量; 为转子电流的折算值; 为转子电路的功率因数; 式(5.2)表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比,它是电磁力定律在三相异步电动机的应用,它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性,因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式(5.2)不能明显地看出电磁转矩 与转差率之间的变化规 律。要从分析气隙每极磁通量,转子相电流,以及为转子功率

因数与转差率之间的关系,间接地找出其变化规律。现分析如表5.1所示。 根据表5.1中的分析,可作出曲线、和 分别如图5.2、5.3、5.4所示,据此可得出图5.1所示的机械特性曲 线。曲线分为两段:当较小时(),变化不大,, 与转子相电流成正比关系,表现为AB段近似为直线, 电磁转矩 较大时 (),如,减少近一 称为直线部分;当 半,很小,尽管转子相电流增大,有功电 不大,使电磁转矩反而减小了,此时表现为段, 流 段为曲线段,称为曲线部分。由此分析知,三相异步电动机的机械特下,产生最大转矩,即点称为最大转矩点,相应的 性在某转差率 转矩为 称为最大转矩,对应的转差率称为临界转差率。 5.1.2机械特性的参数表达式 1.参数表达式的推导:

三相异步电动机的机械特性习题

10.3 节 一、填空题 1、异步电动机的电磁转矩是由和共同作用产生的。 2、三相异步电动机最大电磁转矩的大小与转子电阻r2 值关,起动转矩的大小与转子电阻r2 关。 (填有无关系) 3、一台线式异步电动机带恒转矩负载运行,若电源电压下降,则电动机的旋转磁场转速,转差率,转速,最大电磁转矩,过载能力,电磁转矩。 4、若三相异步电动机的电源电压降为额定电压的0.8 倍,则该电动机的起动转矩T st =?T stN 。 5、一台频率为f1= 60Hz 的三相异步电动机,接在频率为50Hz 的电源上(电压不变),电动机的最大转矩为原来的,起动转矩变为原来的。 6、若异步电动机的漏抗增大,则其起动转矩,其最大转矩。 7、绕线式异步电动机转子串入适当的电阻,会使起动电流,起动转矩。 二、选择题 1、设计在f1= 50Hz 电源上运行的三相异步电动机现改为在电压相同频率为60Hz 的电网上,其电动机的()。 (A)T st 减小,T max 减小,I st 增大(B)T st 减小,T max 增大,I st 减小 (C)T st 减小,T max 减小,I st 减小(D)T st 增大,T max 增大,I st 增大 2、适当增加三相绕线式异步电动机转子电阻r2时,电动机的()。 (A)I st 减少, T st 增加, T max 不变, s m 增加(B)I st 增加, T st 增加, T max 不变, s m 增加 (C)I st 减少, T st 增加, T max 增大, s m 增加(D)I st 增加, T st 减少, T max 不变, s m 增加 3、一台运行于额定负载的三相异步电动机,当电源电压下降10%,稳定运行后,电机的电磁转矩()。(A)T em =T N (B)T em = 0.8T N (C)T em = 0.9T N (D)T em >T N 4、一台绕线式异步电动机,在恒定负载下,以转差率s 运行,当转子边串入电阻r = 2r2',测得转差率将为 ()(r 已折算到定子边)。 (A)等于原先的转差率s (B)三倍于原先的转差率s (C)两倍于原先的转差率s (D)无法确定 5、异步电动机的电磁转矩与( )。 (A)定子线电压的平方成正比;(B)定子线电压成正比; (C)定子相电压平方成反比;(D)定子相电压平方成正比。 6、一般电动机的最大转矩与额定转矩的比值叫过载系数,一般此值应( )。 (A)等于1 (B)小于1 (C)大于1 (D)等于0 三、问答题

架空线路机械特性及安装曲线制作及应用

架空线路机械特性及安装 曲线制作及应用 Prepared on 24 November 2020

广西电力职业技术学院电力工程系 课程设计说明书 题目架空线路机械特性及安装曲线 制作及应用 专业高压输配电线路施工运行与维护 班级电力812班 学号 4 学生姓名韦振堂 指导教师曾令通 2009年 09 月 12日 摘要 本设计是高压输配电线路专业的线路设计方案。根据课程应用知识设计规格采用的导线型号为LGJ—120/7,气象条件为第VI 气象区。初步设计的工作包括:确定气象条件、编制导线的机械应力计算原则(指安全系数、平均运行应力等)及应力弧锤曲线。根据导线型号和经过的气象区条件利用WCAD线路设计辅助软件求出导线计算参数、导线特性、计算比载、控制条件、有效临界档距和各种气象条件下不同档距的应力和弧锤值并用AutoCAD绘出导线机械特性曲线导线安装曲线的制作及过程;断线张力和邻档断线的交叉跨越校验;施工紧线时弧锤观测

档选择及观测档的观测弧锤值计算。根据导线型号、气象条件和不同的档距选择防振锤型号、防振锤安装个数和计算出防振锤的安装距离。 2009年9月 目录 第一章导线应力弧锤特性曲线 (1) 导线应力弧锤特性曲线的定义 (1) 导线机械特性曲线的计算程序 (1) 确定控制条件 (4) 1.3.1 求已知年平均时的气象条件求最高气温时各孤立档的应力 (5) 1.3.2 根据以上结果可手工绘出导线特性曲线如下图 (8) 导线安装曲线 (8) 1.4.1 导线安装曲线的计算 (9) 1.4.2 根据以上结果可手工绘出导安装曲线如下图 (9) 第二章交叉跨越校验及观测挡的选择 (10) 断线前交叉跨越的基本要求 (10) 导线交叉跨越效验计算 (10) 施工紧线时的观测弧锤 (11) 2.3.1观测档的选择 (11) 2.3.2观测档的弧锤计算 (12)

三相异步电动机的部分习题及答案

5.1 有一台四极三相异步电动机,电源电压的频率为50H Z,满载时电动机的转差率为0.02求电动机的同步转速、转子转速和转子电流频率。 n0=60f/p S=(n0-n)/ n0 =60*50/2 0.02=(1500-n)/1500 =1500r/min n=1470r/min 电动机的同步转速1500r/min.转子转速1470 r/min, 转子电流频率.f2=Sf1=0.02*50=1 H Z 5.2将三相异步电动机接三相电源的三根引线中的两根对调,此电动机是否会反转?为什么? 如果将定子绕组接至电源的三相导线中的任意两根线对调,例如将B,C两根线对调,即使B相遇C相绕组中电流的相位对调,此时A相绕组内的电流导前于C相绕组的电流2π/3因此旋转方向也将变为A-C-B向逆时针方向旋转,与未对调的旋转方向相反. 5.3 有一台三相异步电动机,其n N=1470r/min,电源频率为50H Z。设在额定负载下运行,试求: ①定子旋转磁场对定子的转速; 1500 r/min ②定子旋转磁场对转子的转速; 30 r/min ③转子旋转磁场对转子的转速; 30 r/min ④转子旋转磁场对定子的转速; 1500 r/min ⑤转子旋转磁场对定子旋转磁场的转速。 0 r/min 5.4当三相异步电动机的负载增加时,为什么定子电流会随转子电流的增加而增加?

因为负载增加n减小,转子与旋转磁场间的相对转速( n0-n)增加,转子导体被磁感线切割的速度提高,于是转子的感应电动势增加,转子电流特增加,.定子的感应电动使因为转子的电流增加而变大,所以定子的电流也随之提高. 5.5 三相异步电动机带动一定的负载运行时,若电源电压降低了,此时电动机的转矩、电流及转速有无变化?如何变化? 若电源电压降低, 电动机的转矩减小, 电流也减小. 转速不变. 5.6 有一台三相异步电动机,其技术数据如下表所示。 试求:①线电压为380V时,三相定子绕组应如何接法? ②求n0,p,S N,T N,T st,T max和I st; ③额定负载时电动机的输入功率是多少? ①线电压为380V时,三相定子绕组应为Y型接法. ②T N=9.55P N/n N=9.55*3000/960=29.8Nm Tst/ T N=2 Tst=2*29.8=59.6 Nm T max/ T N=2.0 T max=59.6 Nm I st/I N=6.5 I st=46.8A 一般n N=(0.94-0.98)n0n0=n N/0.96=1000 r/min SN= (n0-n N)/ n0=(1000-960)/1000=0.04 P=60f/ n0=60*50/1000=3 ③η=P N/P输入 P输入=3/0.83=3.61 5.7三相异步电动机正在运行时,转子突然被卡住,这时电动机的电流会如何变化?对电动机有何影响? 电动机的电流会迅速增加,如果时间稍长电机有可能会烧毁.

异步电动机机械特性的MATLAB仿真

辽宁工业大学 实验室开放课题设计(论文) 题目:异步电动机机械特性的MATLAB仿真》 院(系):电气工程学院 专业班级:自动化 131 学号: 0 ` 学生姓名:徐峰 指导教师:赵丽丽

起止时间:

摘要 异步电动机以其结构简单、运行可靠、效率较高、成本较低等特点,在日常生活中得到广泛的使用。目前,电动机控制系统在追求更高的控制精度的基础上变得越来越复杂,而仿真是对其进行研究的一个重要手段。MATLAB是一个高级的数学分析和运算软件,可用动作系统的建模和仿真。在分析三相异步电动机物理和数学模型的基础上,应用MATLAB软件简历了相对应的仿真模型;在加入相同的三相电压和转矩的条件下,使用实际电机参数,与MALAB给定的电机模型进行了对比仿真。 第一章对异步电机的实验要求做出了相关的描述,第二章对MATLAB仿真软件做了一定的介绍,第三章是对异步电动机的机械特性、启动、制动和正反转进行理论分析和仿真模拟以及仿真结果的分析。 经分析后,表明模型的搭建是合理的。因此,本设计将结合MATLAB的特点,对三相异步电机进行建模和仿真,并通过实际的电动机参数,对建立的模型进行了验证。 关键词:异步电机、数学模型、MATLAB仿真、三相异步电动机

目录 第1章实验任务及要求 (1) 第2章 MATLAB及SIMULINK的介绍 (2) MATLAB介绍 (2) S IMULINK模块的介绍 (3) 第3章仿真实验 (4) 三相异步电动机的机械特性 (4) 三相异步电动机起动的仿真 (6) 三相异步电动机制动仿真 (8) 三相异步电动机正反转仿真 (10) 第4章总结 (12) 参考文献 (13) 附录 (14)

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特 性 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

三相异步电动机的运行特性 摘要:本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。 固有机械特性和人为机械特性,阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 三相异步电动机的运行特性 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电动机一样,三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速 、转差率存在下列关系,即 ()

则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时,习惯上纵坐标同时表示转速和转差率,横坐标表示电磁转矩。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式,现介绍如下: 机械特性的物理表达式 由上一章三相异步电动机的转矩关系知,三相异步电动机转矩的一般表达式为 () 式中为三相异步电动机的转矩系数,是一常数; 为三相异步电动机的气隙每极磁通量; 为转子电流的折算值; 为转子电路的功率因数; 式()表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比,它是电磁力定律在三相异步电动机的应用,它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性,因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式()不能明显地看出电磁转矩与转差率之间的变化规律。要从分析气隙每极磁通量,转子相电流,以及为转子功

率因数与转差率之间的关系,间接地找出其变化规律。现分析如表所示。 根据表中的分析,可作出曲线、和分别如图、、所示,据此可得出图所示的机械特性曲线。曲线分为两段:当较小时(),变化不大,,电磁转矩 与转子相电流成正比关系,表现为AB段近似为直线,称为直线部分;当较大时 (),如,减少近一 半,很小,尽管转子相电流增大,有功电流不大,使电磁转矩反而减小了,此时表现为段,段为曲线段,称为曲线部分。由此分析知,三相异步电动机的机械特性在某转差率下,产生最大转矩,即点称为最大转矩点,相应的转矩为称为最大转矩,对应的转差率称为临界转差率。 机械特性的参数表达式 1.参数表达式的推导:

三相异步电动机的机械特性

三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的运行特性 摘要:本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机 械特性,阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用 5.1三相异步电动机的运行特性(返回顶部) 三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。和直流电 动机一样,三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩 与转子转速之间的关系。由于转子转速与同步转速 、转差率存在下列关系,即 (5.1) 则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时,习惯上纵坐标同时表示转速和转差率,横坐标表示电磁转矩 。 三相异步电动机的机械特性有三种表达式,现介绍如下: 5.1.1机械特性的物理表达式(返回顶部) 由上一章三相异步电动机的转矩关系知,三相异步电动机转矩的一般表达式为 (5.2) 式中 为三相异步电动机的转矩系数,是一常数; 为三相异步电动机的气隙每极磁通量; 为转子电流的折算值; 为转子电路的功率因数; 式(5.2)表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比,它是电磁 力定律在三相异步电动机的应用,它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性,因 此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。 仅从式(5.2)不能明显地看出电磁转矩 与转差率之间的变化规律。要从分析气隙每极磁通量

因数 ,转子相电流 ,以及为转子功率 与转差率之间的关系,间接地找出其变化规律。现分析 如表5.1所示。 根据表5.1中的分析,可作出曲线 、和 分别如图5.2、5.3、5.4所示,据此可得出图5.1所示的机械特性曲线。曲线分为两段:当较小时( 电磁转矩 与转子相电流 ), 变化不大, , 成正比关系,表现为AB 段近似为直线, ) ,如 , 减少近一 称为直线部分;当较大时 ( 半, 很小,尽管转子相电流 增大,有功电流 段, 段为曲线 不大,使电磁转矩

三相异步电动机的启动方式的设计(DOC)

包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书 题目:三相异步电动机的启动方式的设计 班级: 06五年制机电D 姓名:刘伟 指导老师:徐桂岩 完成日期: 2011.3.20 包头钢铁职业技术学院制 2011年3月

包头钢铁职业技术学院毕业实践任务书成绩及评语表

摘要 三相异步电动机的起动电流高达额定电流的5~8倍,对电网造成较大干扰,尤其在工业领域中的重载起动,有时可能对设备安全构成严重威胁。传统的降压起动方式,如星三角起动、自耦变压器起动等,要么起动电流和机械冲击过大,要么体积庞大笨重、损耗大,要么起动力矩小、维修率高等等,都不尽人意。软启动技术不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑地起动电动机,而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数如限流值、起停时间等,以达到最佳的起停状态。 关键词异步电动机;软启动;设计

目录 `1前言 (1) 1.1 软启动的定义 (1) 1.2 软启动器的简单介绍 (1) 1.2.1 软启动器的保护功能 (1) 1.2.2 它与变频器有的区别 (1) 1.2.3 软启动的作用 (2) 1.3 电动机起动方式的选择 (2) 1.4 与传统启动的比较 (2) 1.4.1 软启动器的应用范围 (2) 1.4.2 软启动与传统减压起动方式的不同之处 (2) 2 软启动的基本原理 (4) 2.1 软启动器的优点 (4) 2.2 软启动器的控制接线 (5) 3 软启动电路 (6) 3.1 软启动器的控制原理图 (6) 3.2 硬件设计 (6) 3.3 电压同步信号检测电路 (7) 3.4 触发脉冲形成电路 (8) 4 总结 (10) 致谢 (11) 参考文献 (12)

他励直流电动机的机械特性曲线的分析

浅析:他励直流电动机的机械特性 在电源电压U 和励磁电路的电阻R f 为常数的条件下,表示电动机的转矩n 和转矩之间的关系n=f (T )曲线,称为机械特性曲线。利用机械特性和负载转矩特性可以确定拖动系统的稳定转速,在一定条件下还可以利用机械特性和运动方程式分析拖动系统的动态运动情况,如转速、转矩及电流随时间的变化规律。可见,电动机的机械特性对分析电力拖动系统的启动、调速、制动等运行性能是十分重要的。 下图是他励直流电动机的电路原理图,他励直流电动机的机械特性方程式,可由他励直 流电动机的基本方程式导出。由公式 , 和 导出机械特性方程式 ( 1-1 ) 他励直流电动机电路原理图 当电源电压U =常数,电枢回路总电阻R =常数,励磁磁通Φ=常数时,电动机的机械特性如下图所示,是一条向下倾斜的直线,这说明加大电动机的负载,会使转速下降。特性 曲线与纵轴的交点为n 0时的转速,称为理想空载转速。 他励直流电动机的机械特性 实际上,当电动机旋转时,不论有无负载,总存在有一定的空载损耗和相应的空载转矩, 而电动机的实际空载转速 将低于n 0。由此可见式(1-1)的右边第二项即表示电动机带负载后的转速降,用 表示,则 ( 1-2 ) 式中 β——机械特性曲线的斜率。 β越大, 越大,机械特性就越“软”,通常称β大的机械特性为软特性。一般他励电动机在电枢没有外接电阻时,机械特性都比较“硬”。 机械特性的硬度也可用额定转速调整率△n N %来说明,转速调整率小,则机械特性硬度就高。 电动机的机械特性分为固有机械特性和人为机械特性 。 固有机械特性是当电动机的电枢工作电压和励磁磁通均为额定值,电枢电路中没有串入附加电阻时的机械特性,其方程式为 固有机械特性如下图中的 曲线 所示,由于 较小,故他励直流电动机固有机械特性较“硬”。 他励直流电动机串电阻时的机械特性 人为机械特性是人为地改变电动机电路参数或电枢电压而得到的机械特性,即改变公式(1-1)中的参数所获得的机械特性,一般只改变电压、磁通、附加电阻中的一个,他励电动机有下列三种人为机械特性。 (1) 枢串电阻时的人为机械特性 此时 ,人为机械特性的方程式 与固有特性相比,理想空载转速n 0不变,但是,转速降△n 增大 。R pa 越大,△n 也越大,特性变“软”,这类人为机械特性是一组通过 n 0 ,但具有不同斜率的直线。 如下图所示 (2) 改变电枢电压时的人为机械特性 a a a R I E U + =n E a Φe C =φa T em I C T =em T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=Φ e 0C U n =0 n 'n ?em em T T R n βΦ==?2T e C C n ?em N a N N T R U n 2T e e C C C ΦΦ-=pa a N N R R R U U +===,,ΦΦem N pa a N N T R R U n 2T e e C C C ΦΦ+-=0=pa R N ΦΦ=

三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速

三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速 摘要:阐述了异步电动机结构,运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点,目前,异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。就三相异步电动机的机械 特性出发,主要简述电动机的启动、制动、调速等技术问题。 关键词:三相异步电动机;电力拖动;机械特性;启动;制动;调速 异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点,因此,异步电动 机被广泛应用在电力拖动系统中。尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟,使得异步电动机在调速性能方面大大提高。目前,异步电动机的电力拖动已被广泛地应 用在各个工业电气自动化领域中。就三相异步电动机的机械特性出发,主要简述电动机的启动,制动、调速等技术问题。 1 三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。由于转速n 与转差率S有一定的对应关系,所以机械特性也常用Tem=f(s)的形式表示。三相异步电 动机的电磁转矩表达式有三种形式,即物理表达式、参数表达式和实用表达式。物理表达式 反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质,说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相 互作用而产生的。参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系,利用该 式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。实用表达式简单、 便于记忆,是工程计算中常采用的形式。 电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标,最大转 矩和启动转矩越大,则电动机的过载能力越强,启动性能越好。 三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线,一般情况下,以最大转矩(或临界转差率) 为分界点,其线性段为稳定运行区,而非线性段为不稳定运行区。固有机械特性的线性段属 于硬特性,额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分 析得出,分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。 2 三相异步电动机的启动 小容量的三相异步电动机可以采用直接启动,容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。降 压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动和自耦变压器降压启动。定子串电 阻或电机降压启动时,启动电流随电压一次方关系减小,而启动转矩随电压的平方关系减小,它适用于轻载启动。Y-D降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机,其启动电流 和启动转矩均降为直接启动时的1/3,它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时,启动 电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2(k为自耦变压器的变比),适合带较大的负载启动。 绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动,其启动转矩大、启动电流小, 适用于中、大型异步电动机的重载启动。 软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制 装置,国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶 闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器,以不同的方法,控 制其内部晶闸管的导通角,使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至启动结束,赋予电动机全电压,即为软启动。在软启动过程中,电动机启动转矩逐渐增加,转速也逐渐 增加。软启动器实际上是个调压器,用于电动机启动时,输出只改变电压并没有改变频率。 3 三相异步电动机的制动

直流电动机的机械特性

直流电动机的机械特性 直流电动机按励磁方式不同可分为他励、并励、串励和复励四种。下面一常用的他励和并励电动机为例介绍其机械特性、起动、反转和调速,他励和并励电动机只是连接方式上的不同,两者的特性是一样的。 直流电机的接线图 图是他励和并励直流电动机的接线原理图。他励电动机的励磁绕组与电枢是分离的,分别由励磁电源电压Uf和电枢电源电压U两个直流供电;而在并励电动机中两者是并联的,由同一电压U 供电。 并励电动机的励磁绕组与电枢并联,其电压与电流间的关系为: U=E+RaIa 即:Ia=(Ra为电枢电压) If= I=Ia+If≈Ia 当电源电压U和励磁电路的电阻Rf(包括励磁绕组的电阻和励磁调节电阻)保持不变时,励磁电流If以及由它所产生的磁通Φ也保持不变,即Φ=常数。 则电动机的转距也就和电枢电流成正比,T= KTΦIa= KIa这是并励电动机的特点。

当电动机的电磁转距T必须与机械负载转距T2及空载损耗转距T0相平衡时,电动机将等速转动;当轴上的机械负载发生变化时,将引起电动机的转速、电流及电磁转距等发生变化。,称为: n===-T=n0- 式中 并励电动机的起动与反转 并励电动机在稳定运行时,其电枢电流位:Ia=,因电枢电阻Ra很小,所以电动机在正常运行时,电源电压U与反电动势E近似相等。 在起动时,n=0,所以E=kEΦn=0。这时电枢电流及起动电流为Iast=,由于Ra很小,因此起动电流I ast可达额定电流IN的10~20倍,这时不允许的。同时并励电动机的转距正比于

电枢电流Ia,这么大的起动电流引起极大的起动转距,会对生产机械的传动机构产生冲击和破坏。 限制起动电流的方法就是在起动时的电枢电路中串接起动电阻Rst,见图。这时起动电枢中的起动电流的初始值为:Iast= 则起动电阻为:Rst=-Ra 一般:Iast=(1.5~2.5)IN 起动时,可将起动电阻Rst放在最大值处,待起动后,随着电动机转速的上升,再把它逐段切除。 注意:直流电动机在起动或工作时,励磁电路一定要保持接通,不能断开(满励磁起动)。普则,由于磁路中只有很小的剩磁,就有可能发生以下: 要改变电动机的转动方向,就必须改变电磁转距T的方向,可通过改变磁通Φ(励磁电流)或电枢电流Ia的方向实现。 并励电动机的调速 电动机的调速就是在同一负载下获得不同的转速,以满足不同的要求。 由转速公式:n=可知常用的调速方式有调磁调速和调压调速两种。 9.5.1改变磁通Φ(调磁调速) 当保持电源电压U为额定值不变时,调节励磁电路的电阻,改变励磁电流If而改变磁通Φ。 由式n=-T可见,当磁通Φ减小时,n0升高了,转速降也增大了;但 与Φ2成正比,所以磁通愈小,机械特性曲线也愈陡,但仍有一定的硬度。见图

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