异步电机电力拖动（注册电气工程师考试课件）(精品).ppt

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1、第第 十章十章 异步电机的电力拖动异步电机的电力拖动10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性10.2 电力拖动系统的运行状态电力拖动系统的运行状态10.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩公式一、电磁转矩公式1.电磁转矩的物理公式电磁转矩的物理公式 Pe=m2 E2 I2 cos 2E2=4.44 f1 kw2N2mT=Pe060Pe2n0=T=CTm I2 cos 2 转矩常数转矩常数:p Pe2f1=4.44 pm2kw2N2 2 CT=2.电磁转矩的参数公式电磁转矩的参数公式R2 sPe=m1 I22p Pe2f1 T =p m12f1=R2

2、 sI22利用简化等效电路利用简化等效电路:I2=(R1+)2+(X1+X2)2U1 R2sT=p m12f1(R1+)2+(X1+X2)2U12 R2sR2ssM=R12+(X1+X2)2R2 临界转差率：临界转差率：最大（临界）转矩：最大（临界）转矩：TM=2R1+R12+(X1+X2)2U12p m12f1 电动状态取电动状态取“+”，发电状态取，发电状态取“”。R1 (X1+X2)sM R2 X1+X2TM p m1U12 4f1(X1+X2)结论结论:T U12，sM 与与 U1 无关无关;sMR2，TM 与与 R2无关。无关。3.电磁转矩的实用公式电磁转矩的实用公式T=+2sM2T

3、M(1+sM )sMsR1R2 ssMR1R2T=+2TM sMs ssM忽略忽略 R1：OTs二、固有机械特性二、固有机械特性当当 U1、f1、R2、X2=常数时：常数时：T=f(s)n=f(T)转矩特性转矩特性 机械特性机械特性 当当 U1L=U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外且绕线型转子中不外串电阻或电抗时，机械特性称为串电阻或电抗时，机械特性称为固有机械特性固有机械特性。1n0TnOn0TnO1.额定状态（额定状态（N点）点）额定状态是指各个物理额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。量都等于额定值的状态。N点点：n=nN，s=sN，T=TN，P2=PN。nNTNNTN=9.55

4、PN nN 额定状态额定状态说明了电动机长期运行的能力：说明了电动机长期运行的能力：TLTN，P2PN，I1IN（Nm）2.起动状态（起动状态（S 点）点）对应：对应：s=1，n=0 的状态。的状态。又称为堵转状态。又称为堵转状态。起动时：起动时：T=Tst，I1L=Istn0TnOTst 直接起动的能力。直接起动的能力。起动条件：起动条件：(1)Tst TL (2)Ist线路允许值线路允许值 起动转矩倍数起动转矩倍数（笼型异步电动机）（笼型异步电动机）:STstTstTNst=起动电流倍数起动电流倍数:IstINsc=nMTM临界转速临界转速3.临界状态（临界状态（M 点）点）TMTNMT=

5、n0TnOM对应：对应：s=sM，T=TM 的状态。的状态。临界状态明了电动机的临界状态明了电动机的 短时过载能力。短时过载能力。过载倍数：过载倍数：临界转差率临界转差率s sM（由由转矩的实用公式得出转矩的实用公式得出）sM=sN(MT+MT21 )=2 2.2sN=sM(MTMT21 )4.回馈制动状态回馈制动状态n0Tn(s)OHsMTMsMTM s=n0nn0当：当：nn0 时，时，s0回馈制动状态。回馈制动状态。|sM|=|sM|TM|TM|n0TnO工作段工作段 自适应负载能力自适应负载能力是是电动机区别于其它动力电动机区别于其它动力机械的重要特点。机械的重要特点。a点点TL直至新

6、的平衡直至新的平衡TLaTL a点点aTTL 0n 电动机的自适应负载能力电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。调整这种能力称为自适应负载能力。I2 TI1P1如如:柴油机当负载增加时，柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。才能带动新的负载。二、人为机械特性二、人为机械特性1.降低定子电压时的人为特性降低定子电压时的人为特性UN0.81TM0.81Tstn0TnOsM0.9UNm1 R20 sT=I221sNI2N2=1sI22降低定子电压转速稳定后：降低定

7、子电压转速稳定后：nnN ssN T=TLI2 I2N2.转子电路串联对称电阻时的人为特性转子电路串联对称电阻时的人为特性n0TnOTMR2sMR2TM 与与 R2 无关无关R2+R1R2+R1+R2 转子串联合适转子串联合适 的电阻的电阻:Tst TM3.定子电路串联对称电抗定子电路串联对称电抗 或电阻时的人为特性或电阻时的人为特性n0TnOsMsMX1(R1)sM、TM、Tst 4.改变定子电源频率时的人为特性改变定子电源频率时的人为特性(1)f1 fN E14.44 f1 kw1N1m=U14.44 f1 kw1N1 为保持：为保持：m=常数常数 =常数常数U1f1 n0 f1,sM1

8、f1 nM=n0nM=sM n0（不变）（不变）sMR2X1+X2而且：而且：TM 不变不变（忽略忽略R1）TMp m1U12 4f1(X1+X2)n0TnOn0f1fN(2)f1fN，U1=UN（不变）不变）调频时：调频时：f1 m n0 f1sM1 f1nM=n0nM =sM n0(不变不变)TM1 f1 2而且：而且：n0TnOn0f1fNsMR2 X1+X2TMp m1U12 4f1(X1+X2)U1U2U3U4U1U2U3U4(a)p=2(b)p=15.改变磁极对数时的人为特性改变磁极对数时的人为特性(a)YY(p)(b)Y(2p)(c)(2p)定子绕组常用的接法：定子绕组常用的接法

9、：(1)YYY：p2p：n0 n0/2。X1(R1)4X1(R1)，N12N1(kZ4kZ)，U1不变：不变：sM 不变。不变。nM=n0nM=sM n0 sMn0/2。TM(Tst)TM(Tst)/2。sMR2 X1+X2TMp m1U12 4f1(X1+X2)n0TnOYYY0.5n0(2)YY ：p 2p：n0 n0/2。X1(R1)4X1(R1)，N1 2N1，sMR2 X1+X2TMp m1U12 4f1(X1+X2)U13 U1:n0TnOYY0.5n0 sM 不变。不变。nM=n0nM=sM n0 sMn0/2。TM(Tst)1.5TM(Tst)。补充补充:三相异步电动机参数计算

10、三相异步电动机参数计算一、技术数据一、技术数据:PN(kW)、U1N(V)、I1N(A)、nN(r/min)N(%)、cos 1N、MT、GD2(Nm2)绕线型：绕线型：U2N(V)、I2N(A)笼型：笼型：st、sc二、依据技术数据计算其他参数二、依据技术数据计算其他参数:TN、TM、sM、R1、X1、k、R2、X2、I0。2.最大转矩和临界转差率：最大转矩和临界转差率：Tm=KT TN(Nm)I2N=sN E2N/3r22+(sN x2)2sN E2N3 r2r2 ()sN E2N3 I2N3.绕线型电动机的转子绕组每相电阻：绕线型电动机的转子绕组每相电阻：4.电压比：电压比：0.95U1

11、NU2Nk=(定子定子Y联结联结)sm=sN(KT+KT21 )(定子定子 联结联结)0.95 3 U1NU2Nk=如果如果 m1=m2则：则：k=ke=ki5.转子绕组每相电阻的折算：转子绕组每相电阻的折算：r2=k 2r26.定子绕组每相电阻：定子绕组每相电阻：(定子定子Y 联结联结)(定子定子联结联结)0.95 3 sNU1NI1Nr1=0.95 sNU1N3 I1Nr1=7.定、转子电抗定、转子电抗(m1=3，f1=50Hz)：Tm=2r1+r12+(x1+x2)2U1p23 p2f1x=x1+x2=(pU1p2210Tmr1)r12 ()2x1x2 0.5x8.空载电流空载电流 I0

12、：I0I1NI2N1N2NI0=I1Nsin1NI2N sin2NI1Ncos1N=I1Ncos2NI0=I1N(sin1Ncos1N tan2N)(1)用实用表达式绘制固有特性；用实用表达式绘制固有特性；(2)当当st=2 时，时，求转子串联的电阻并绘制人为特性；求转子串联的电阻并绘制人为特性；(3)当当Tst=TM 时，求转子串联的电阻。时，求转子串联的电阻。解：解：(1)例例1：一台绕线型异步电动机的技术数据为：一台绕线型异步电动机的技术数据为：PN=280 kW，U1N=6 kV，I1N=36.2 A，nN=490 r/min，N=90.5%，cos 1N=0.78，U2N=484 V

13、，I2N=353 A，MT=2.35。sN=n0nN n0=500490500=0.02TN=9.55 PNnN=9550 280490=5457.14 NmR2sN E2N3 I2N=0.02484 3533=0.0158 sM=sN(MT+MT21 )=0.02(2.35+2.3521 )=0.08953TM=MTTN=2.355457.14=12 824.286 NmnM=(1sM)n0=500(10.08953)=455.235 r/min Tst=+2Tm sm1 1sm=212 824.286+0.08953 10.08953=2 278.06 Nm 依据：依据：(Tst，0)、(

14、TM，nM)、(TN，nN)和和 (0，n0)绘制固有特性。绘制固有特性。(2)当当st=2 时，求转子串联的时，求转子串联的Rst并绘制人为特性并绘制人为特性2TN=+2MTTN sM1 1sM sM2 MTsM+1=0MTMT242sM=2.352.35242=0.5581.792Rst+R2 R2=sMsMRst=(1)R2sMsM=0.083 0.3 nM=(1sM)n0=221 r/min 396 r/min sN=sM(MTMT21 )依据：依据：则：则：T=+2TM sMs ssM当当 sM=0.558 时：时：当当 sM=1.792 时：时：sN=0.1246，2.498sN=

15、0.4，8.022（舍去）（舍去）（舍去）（舍去）nN=(1sN)n0=437.7 r/min 300 r/min 依据：依据：(Tst，0)、(TM，nM)、(TN，nN)和和 (0，n0)绘制人为特性。绘制人为特性。n0Tn/rpm0TNTst=+2TM sM1 1sM 验算：验算：sM=0.558 时：时：Tst=10 914.28 Nm sM=1.792 时：时：Tst=10 914.28 Nm(3)当当Tst=TM 时，时，Tst437.7221300396Rst=(1)R2sMsM=0.161=(1)R21sM即：即：sM=110.2 电力拖动系统的运行状态电力拖动系统的运行状态一

16、、负载的机械特性一、负载的机械特性 n=f(TL)转速和转矩的参考方向：转速和转矩的参考方向：OTLn+TLTL1.恒转矩负载特性恒转矩负载特性(1)反抗性恒转矩负载特性：反抗性恒转矩负载特性：nT(T2)TL(T0)由摩擦力产生的。由摩擦力产生的。当当 n0，TL0。当当 n 0，TL0。如机床平移机构、如机床平移机构、压延设备等。压延设备等。OTLnOTLn(2)位能性恒转矩负载特性：位能性恒转矩负载特性：由重力作用产生的。由重力作用产生的。当当 n0，TL0。当当 n 0，TL0。如各种起重机。如各种起重机。2.恒功率负载特性恒功率负载特性 TL n=常数。常数。如机床的主轴系统等。如机

17、床的主轴系统等。TLn1OTLn3.通风机负载特性通风机负载特性 TLn2 TL 的始终与的始终与 n 的方向相反。的方向相反。如通风机、水泵、油泵等。如通风机、水泵、油泵等。OTLnOTLnT0TL=T0+k n2实际的通风机负载实际的通风机负载实际的机床平移机构实际的机床平移机构二、稳定运行条件二、稳定运行条件工作点：工作点：在电动机的机械特性与负载在电动机的机械特性与负载的机械特性的交点上。的机械特性的交点上。稳定运行稳定运行:即：即：TTL=0运动方程运动方程:TTL=Jdd tTTL 0加速加速TTL 0减速减速n=常数常数过渡过程过渡过程:n0TnOTLab干扰干扰n稳定运行点稳定

18、运行点不稳定不稳定运行点运行点ab a点点TnTb 点点:a 点点:干扰干扰n T干扰干扰n Tnn=0 堵转堵转n a点点稳定运行的充分条件稳定运行的充分条件:dTdndTLdnTTLT=TLTTLTTL第第 十一章十一章 异步电机的起动与制动异步电机的起动与制动11.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动11.2 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动11.1 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 一、电动机的起动指标：一、电动机的起动指标：起动转矩足够大。起动转矩足够大。起动电流不超过允许范围。起动电流不超过允许范围。异步机的实际起动情况：异步机的实际起动情况：起动电流大：起

19、动电流大：Ist=sc IN=(5.57)IN 起动转矩小：起动转矩小：Tst=stTN=(1.62.2)TN 不利影响：不利影响：(1)大电流使电网电压降低，影响自身及其他负载大电流使电网电压降低，影响自身及其他负载 工作。工作。(2)频繁起动时造成热量积累频繁起动时造成热量积累,易使电动机过热。易使电动机过热。二、笼型异步电动机的二、笼型异步电动机的直接起动直接起动1.小容量的电动机（小容量的电动机（7.5kW）2.电动机容量满足如下要求：电动机容量满足如下要求：Ist INsc=143+电源总容量电源总容量(kVA)电动机容量电动机容量(kVA)三、笼型异步电动机的三、笼型异步电动机的减

20、压起动减压起动1.定子串联电阻或定子串联电阻或 电抗减压电抗减压起动：起动：M33R(L)Q1Q2FU运行运行起动起动适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。Y型起动，型起动，型型运行。运行。2.Y 减压减压起动：起动：Y型起动型起动WVUWVUIstYUN 型型起动起动（型型运行运行）UNIstZZZZZZ3|Z|UNIstY=3UNIst=|Z|Y型型起动的起动电流为：起动的起动电流为：IstY=13IstT U12，TstY=13Tst Y型型起动的起动转矩为：起动的起动转矩为：1 3U1=U1 Y 减压减压起动的特点：起动的特点：(1)电源电压不变，改变定子绕组

21、接法；电源电压不变，改变定子绕组接法；(2)减压比为减压比为:13Y起动相电压起动相电压U1 起动相电压起动相电压U1=否则不能采用此法。否则不能采用此法。(1)IstYImax（线路中允许的最大电流）；线路中允许的最大电流）；(2)TstYTL。Y 减压减压起动的使用条件：起动的使用条件：定子电流：定子电流：kAIst线路电流：线路电流：IstA=kA2Ist3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动M3UN=kAUNkAIstIstA 降压比为降压比为:U1kA=U1UNU1定子电压：定子电压：自耦变压器自耦变压器减压减压起动的起起动的起 动电流为：动电流为：IstA=kA2Ist 自耦变压

22、器自耦变压器减压减压起动的特点：起动的特点：(1)定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；定子绕组接法不变，改变定子绕组的电压；(2)降压比降压比 KA 可调可调:U1=(0.4、0.6、0.8)UN U1=(0.55、0.64、0.73)UN 自耦变压器自耦变压器减压减压起动的起动转矩为：起动的起动转矩为：TstA=kA2 Tst(1)IstAImax（线路中允许的最大电流）；线路中允许的最大电流）；(2)TstATL 否则不能采用此法。否则不能采用此法。自耦变压器电自耦变压器电压比压比的选择：的选择：自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动的使用条件：的使用条件：kA2 Ist ImaxkA2

23、Tst TL kA2 TLTstImaxIst4.延边三角形延边三角形减压减压起动起动2 5143614362 5适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。延边三角形起动，延边三角形起动，型型运行。运行。说明：说明：关于起动转矩大小的几点考虑关于起动转矩大小的几点考虑 设减压起动的起动转矩为：设减压起动的起动转矩为：Tst 起动电流为：起动电流为：Ist 带负载起动时，要求：带负载起动时，要求：Tst TL1.1.考虑加速转矩考虑加速转矩 Tst(1.11.2)TL2.考虑电源电压波动考虑电源电压波动3.考虑谐波的影响考虑谐波的影响Tst(1.11.2)TL(0.850.

24、95)2四、四、改善起动性能的三相笼型异步电动机改善起动性能的三相笼型异步电动机1.深槽异步电动机深槽异步电动机 槽深槽深 h 与槽宽与槽宽 b 之比为：之比为：h/b=10 12漏电抗小漏电抗小漏电抗大漏电抗大增大增大电流密度电流密度 起动时：起动时：f2 高，高，漏电抗大，漏电抗大，电流的集肤效应使电流的集肤效应使导条的等效面积减小，导条的等效面积减小，即即 R2 Tst 运行时：运行时：f2 很低，很低，漏电抗很小，漏电抗很小，集肤效应消失，集肤效应消失，R22.双笼型异步电动机双笼型异步电动机电阻大电阻大漏抗小漏抗小电阻小电阻小漏抗大漏抗大 起动时起动时 f2 高：高：漏抗大，起主要作

25、用，漏抗大，起主要作用，I2 主要集中在外笼，主要集中在外笼，外笼外笼 R2 大大上笼上笼（外笼）（外笼）下笼下笼（内笼）（内笼）Tst 大大;运行时运行时 f2 很低很低：漏抗很小，漏抗很小，R2 起主要作用，起主要作用，I2 主要集中在内笼主要集中在内笼,外笼外笼 起动笼。起动笼。内笼内笼 工作笼。工作笼。1.分级起动过程分级起动过程3 M3Q2 Q2Q1 Q1Rst1Rst2n0TnO3(R22)TLT2 T12(R21)1(R2)abcdef(1)串联串联 Rst1和和 Rst2 起动起动(特性特性3)：总电阻总电阻 R22=R2+Rst1+Rst2(2)合上合上 Q1，切除切除 Rs

26、t2(特性特性2)：总电阻总电阻 R21=R2+Rst1(3)合上合上 Q2，切除切除 Rst1(特性特性1)：总电阻总电阻:R2五、五、绕线型异步机绕线型异步机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动2.起动级数与起动电阻的计算起动级数与起动电阻的计算(1)选择选择 T1 和和 T2:起动转矩：起动转矩：T1=(0.8 0.9)TM 切换转矩：切换转矩：T2=(1.1 1.2)TL 起切起切转矩比：转矩比：=T1T2R2=sN E2N3 I2N(2)求出求出 R2：(3)起动级数与起动电阻的关系起动级数与起动电阻的关系n0TnO3(R22)TLT2 T12(R21)1(R2)abcdefT=+2

27、TM sMs ssM当当 ssM 时：时：T=2TMsM s当当 s 不变时：不变时：T 1sM 1R2 T1 R22T2 R21=b点和点和 c点点=R21R2d 点和点和 e点点=当当 sM 不变时：不变时：T sT1 seTN sN=sasM3sesM1=1R22seR2=sNT1TNR2R22T1 R2mT2 R2(m1)=R2(m1)R2(m2)=对于对于 m 级起动：级起动：=R21R2=R21=R2R22=R21 R2m=R2(m1)=2R2 =m R2Rst1=R21R2Rst2=R22R21Rstm=R2mR2(m1)=R2m R2 mm=R2mR2 lg lg=TN sNT

28、1 m 频敏变阻器：频敏变阻器：频率高：损耗大，电阻大；频率高：损耗大，电阻大；频率低：损耗小，电阻小。频率低：损耗小，电阻小。转子电路起动时转子电路起动时:f2 高，电阻大，高，电阻大，转子电路正常运行时转子电路正常运行时:f2 低，电阻小，低，电阻小，Tst 大，大，Ist 小。小。自动切除变阻器。自动切除变阻器。二、转子电路串频敏变阻器起动二、转子电路串频敏变阻器起动M33Q111.2 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动一、能耗制动一、能耗制动1.制动原理制动原理n+UQ2 RbI1FF制动前：制动前：Q1 合上，合上，Q2 断开，断开，M 为电动状态。为电动状态。制动时：制动时：

29、Q1 断开，断开，Q2 合上。合上。M 为制动状态。为制动状态。定子：定子：U I1转子：转子：nE2 I2TT2.能耗制动时的机械特性能耗制动时的机械特性OnT特点：特点：因因T 与与 n 方向相反，方向相反，n T 曲线在第曲线在第、象限。象限。因因 n=0 时，时，T=0，n T 曲线过原点。曲线过原点。制动电流增大时，制动电流增大时，制动转矩也增大；制动转矩也增大；产生最大转矩的转速不变。产生最大转矩的转速不变。I1I13.能耗制动过程能耗制动过程 迅速停车迅速停车TLOnT12(1)制动原理：制动原理：制动前：特性制动前：特性 1。制动时：特性制动时：特性 2。a 点点b 点点原点原

30、点 O(n=0，T=0)，惯性惯性ab(T0，制动开始制动开始)n制动过程结束。制动过程结束。(2)制动效果：制动效果：Rb I1 T 制动快制动快(3)制动时的功率：制动时的功率：定子输入：定子输入：P1=0，轴上输出：轴上输出：P2=T0动能动能 P2 转子电路的电能，转子电路的电能，PCu2消耗掉。消耗掉。4.能耗制动运行能耗制动运行 下放重物下放重物TLOnT12aa 点点b 点点惯性惯性(T0，制动开始制动开始)bn原点原点 O(n=0，T=0),在在TL作用下作用下n 反向增加反向增加cc 点点(T=TL),制动运制动运行状态行状态以速度以速度 nc 稳定下放重物。稳定下放重物。制

31、动效果：制动效果：由制动回路的电阻决定。由制动回路的电阻决定。二、反接制动二、反接制动1.定子两相反接的反接制动定子两相反接的反接制动 迅速停车迅速停车3 M33 M3Rb电电动动状状态态制制动动状状态态(1)制动原理：制动原理：TL制动前：制动前：正向电动状态；正向电动状态；制动时：制动时：OnT1n02n0定子相序改变，定子相序改变，n0 变向。变向。bs=n0 nn0=n0+nn0即即：s 1(第第象限象限)。同时同时：E2s、I2 反向，反向，T 反向。反向。aca 点点b 点点惯性惯性(T0，制动开始制动开始)nc 点点(n=0，T 0),制动结束。制动结束。到到 c 点时，若未切断

32、电源，点时，若未切断电源，M 将反向起动。将反向起动。TLd取决于取决于 Rb 的大小。的大小。(2)制动效果：制动效果：aOnT1n02n0bc(3)制动时的功率：制动时的功率：Pe=m1I22R2+Rb s0PCu2=m1(R2+Rb)I22 =PePm =Pe+|Pm|0Pm=(1s)Pe三相电能三相电能电磁功率电磁功率 Pe转子转子机械功率机械功率 Pm定子定子转子转子电阻电阻消耗消耗掉掉2.转子反向的反接制动转子反向的反接制动 下放重物下放重物OnT1n02bcTLad(1)制动原理：制动原理：定子相序不变，转子定子相序不变，转子电路串联对称电阻电路串联对称电阻 Rb。a 点点b 点

33、点惯性惯性(TTL)nc 点点(n=0，TTL)在在TL 作用下作用下M 反向起动反向起动d 点点(n0，T=TL)制动运制动运行状态行状态(2)制动效果：制动效果：改变改变 Rb 的大小，的大小，改变特性改变特性 2 的斜率，的斜率，改变改变 nd。下放重物：下放重物：TcTL。3e(3)制动时的功率：制动时的功率：s=n0nn0第第象限象限：1(n0)Pe=m1I22R2+Rb s0pCu2=m1(R2+Rb)I22 =PePm =Pe+|Pm|0Pm=(1s)Pe 定子输入电功率定子输入电功率 轴上输入机械功率轴上输入机械功率 （位能负载的位能）（位能负载的位能）电功率与机械功率均电功率

34、与机械功率均 消耗在转子电路中。消耗在转子电路中。三、回馈制动三、回馈制动用于高速下放重物，用于高速下放重物，不用于迅速停车。不用于迅速停车。在调速过程中也会自动出现回馈制动现象。在调速过程中也会自动出现回馈制动现象。1.下放重物时的回馈制动下放重物时的回馈制动G3 M3RbOnTn01TLTTnTLbac反向电动反向电动回馈制动回馈制动（1）制动时的功率：制动时的功率：s=n0nn0=n0+nn0第第象限象限：0(nn0)Pe=m1I22R2+Rb s0PCu2=PePm|Pe|=|Pm|PCu20Pm=(1s)Pe=m1I221ss(R2+Rb)定子发出电功率，定子发出电功率，向电源回馈电

35、能。向电源回馈电能。轴上输入机械功率轴上输入机械功率 （位能负载的位能）（位能负载的位能）机械能转换成电能机械能转换成电能 （减去转子铜耗等）。（减去转子铜耗等）。（2）制动效果：制动效果：Rb 特性特性 2 斜率斜率下放速度下放速度 为了避免危险的高速，一般不串联为了避免危险的高速，一般不串联 Rb。2.减压调速与变极调速时的回馈制动减压调速与变极调速时的回馈制动TnOfNf1TLabcdTnOYYYTLabcd?例例3：一台绕线型异步一台绕线型异步 M 的技术数据为：的技术数据为：PN=75 kW，nN=1 460 r/min，MT=2.8，U2N=399 V，I2N=116 A。在固有特

36、性上带动反抗在固有特性上带动反抗性恒转矩负载运行，性恒转矩负载运行，TL=0.8TN。为使电动机快速为使电动机快速反转，采用反接制动。反转，采用反接制动。(1)要求制动之初的电磁转要求制动之初的电磁转矩为矩为T=2TN，求转子每相应串联的电阻值求转子每相应串联的电阻值Rb；(2)电动机反转后的稳定转速为多少？电动机反转后的稳定转速为多少？sN=n0nN n0=150014601500=0.027R2=sN U2N3 I2N=0.027399 1163=0.0536 解：解：(1)aOnT1n02n0bcTL固有特性上的临界转差率：固有特性上的临界转差率：sM=sN(MT+MT21 )=0.02

37、7(2.8+2.821 )=0.146()2sa=sMMTTNTLMTTNTL1()2=0.1462.80.82.80.81=0.0213sb=2sa=1.98()2sM =sbMTTNTb+MTTNTb1+1 ()2sM=1.982.822.82=4.71Rb=(1)R2sMsM=1.676=(1)0.05364.710.146(2)M 反转后的稳定转速反转后的稳定转速:TLaOnT1n02n0bcTLd()2=4.712.80.82.80.81=0.687nd=(1sd)n0=(10.687)(1500)=469.5 r/min()2sd=sMMTTNTLMTTNTL1 例例4：一台绕线型

38、异步一台绕线型异步 M 的技术数据为：的技术数据为：PN=75 kW，nN=1 460 r/min，MT=2.8，U2N=399 V，I2N=116A。该该 M 拖动起重机的提升拖动起重机的提升机构，如果：机构，如果：TL=0.8TN，下放速度为下放速度为 300 r/min，问：应当采用什么制动方法？并具体计算。问：应当采用什么制动方法？并具体计算。sN=n0nN n0=0.027OnT1n0TLa2bc解：解：采用转子反转的反接制动法。采用转子反转的反接制动法。R2=sN U2N3 I2N=0.0536 300=0.146在固有特性上在固有特性上：sM=sN(MT+MT21 )当当 TL=

39、0.8TN 时：时：()2sa=sMMTTNTLMTTNTL1=0.0213在人为特性上，在人为特性上，TL=0.8TN 时时(c 点点)：sc=n0nc n0=1500(300)1500=1.2则：则：Rb=(1)R2scsa=(1)0.05361.20.0213=2.966 三相异步电动机的反转三相异步电动机的反转第第 十二章十二章 异步电机的制动异步电机的制动12 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速1.改变磁极对数改变磁极对数 p2.改变转差率改变转差率 s 3.改变电源频率改变电源频率 f1(变频调速变频调速)调速方法：调速方法：n=(1 s)n0 =(1 s)60 f1 p 有

40、级调速。有级调速。无级调速。无级调速。一、电动机的调速指标一、电动机的调速指标1.调速范围调速范围 D=nmax nmin 重型铣床的进给机构：重型铣床的进给机构：D=300(2 600 mm/min)2.调速方向调速方向3.调速的平滑性调速的平滑性 平滑系数平滑系数 =ni ni14.调速的稳定性调速的稳定性 静差率静差率=100%n0nn0 TnOn01n02nNnN D、nN 的关系的关系(nN=nmax)D=nNnN(1)例如：例如：nN=1 430 r/min，nN=115 r/min，要求要求30%、则则 D=5.3。要求要求20%、则则 D=3.1。再如：再如：nN=1 430

41、r/min，D=20，5%，则则 nN=3.76 r/min。5.调速的经济性调速的经济性6.调速时的允许负载调速时的允许负载 不同转速下满载运行时：不同转速下满载运行时：输出转矩相同输出转矩相同 恒转矩调速。恒转矩调速。输出功率相同输出功率相同 恒功率调速。恒功率调速。TL二、变极调速二、变极调速n0TnOYYY0.5n0n0TnOYY0.5n0TL1.调速方向调速方向 YYY()：n Y()YY：n2.调速范围调速范围:D=2 43.调速的平滑性：调速的平滑性：平滑性差。平滑性差。4.调速的稳定性：调速的稳定性：稳定性好。稳定性好。静差率：静差率：%=n0nn0 nn0 =(基本不变）基本

42、不变）5.调速的经济性：调速的经济性：经济性好。经济性好。6.调速时的允许负载：调速时的允许负载：(1)YYY：恒转矩调速。恒转矩调速。满载输出功率：满载输出功率：P2=3 UN IN cos 1满载输出转矩：满载输出转矩：T2=P2=12 INYINYY=12 Y YY如果如果 cos 1不变，不变，则：则：=12 P2YP2YY=1 T2YT2YY（恒转矩调速）（恒转矩调速）(2)YY（近似）恒功率调速：近似）恒功率调速：=3 IPN 2 IPN ININYY=3 2=12 YY如果如果cos 1不变，不变，则：则：P2P2YY=3 2 1（恒功率调速）（恒功率调速）T2T2YY=2 3

43、2=1.732n0TnOsMUNTLTL三、变转差率调速（能耗转差调速）三、变转差率调速（能耗转差调速）1.调压调速调压调速:TL(1)调速方向调速方向:U1(UN)U1n0TnOsMUNU1n(2)调速范围：调速范围：D 较小。较小。(3)调速的平滑性调速的平滑性:若能连续调节若能连续调节U1，n 可实现无级调速。可实现无级调速。(4)调速的稳定性：调速的稳定性：经济性较差。经济性较差。需要可调交流电源；需要可调交流电源；cos 1和和均较低均较低。(6)调速时的允许负载：调速时的允许负载：既非恒转矩调速，又非恒功率调速。既非恒转矩调速，又非恒功率调速。TU1p2稳定性差。稳定性差。(5)调

44、速的经济性：调速的经济性：U1 T(n)P2n0TnOTMR2R2+Rr2.转子串电阻调速转子串电阻调速TLM33RrKM(1)调速方向调速方向:n(2)调速范围：调速范围：D 较小。较小。(3)调速的平滑性调速的平滑性:Rr%(5)调速的经济性：调速的经济性：初期投资不大，但运行效率较低。初期投资不大，但运行效率较低。(6)调速时的允许负载：调速时的允许负载：取决于取决于 Rr 的调节方式。的调节方式。(4)调速的稳定性：调速的稳定性：稳定性差。稳定性差。恒转矩调速。恒转矩调速。调速前后调速前后 U1、f1 不变，不变，m不变，不变，T =CTm I2N cos 2 基本不变。基本不变。3.

45、串级调速串级调速(1)串级调速的原理串级调速的原理 在转子电路中串联一个与在转子电路中串联一个与 e2s 频率相等、相位频率相等、相位相同或相反的附加电动势相同或相反的附加电动势 ead，以代替以代替 Rr 上的电压上的电压降，从而使这部分能量不致损耗掉。降，从而使这部分能量不致损耗掉。转子相电流：转子相电流：sE2 EadR2+j sX2I2s=I2s=sE2+EadR22+(sX2)2 e2s 与与 ead 同同相位时：相位时：在引入在引入 ead 的瞬间的瞬间：I2s T n sE2 I2s T T=TLI2s=sE2EadR22+(sX2)2 e2s与与ead 相位相反时：相位相反时：

46、在引入在引入 ead 的瞬间的瞬间：I2s T n sE2 I2s T T=TL(2)串级调速串级调速的机械特性的机械特性n0TnOE2sE2s+EadE2sEad(3)串级调速的调速性能串级调速的调速性能 调速方向调速方向:调速范围：调速范围：D 较大。较大。调速的平滑性：平滑性好（无级调速）。调速的平滑性：平滑性好（无级调速）。调速的稳定性：稳定性好。调速的稳定性：稳定性好。调速的经济性：调速的经济性：初期投资大；运行效率较高，运行费用不大。初期投资大；运行效率较高，运行费用不大。调速时的允许负载：恒转矩调速。调速时的允许负载：恒转矩调速。调速前后调速前后 U1、f1 不变，不变，m不变，

47、不变，基本不变。基本不变。T =CTm I2N cos 2 三、变频调速三、变频调速 U、f 可可 变变M33整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路 直直 流流n0TnOn0f1fNU1L=UNn0TnOn0f1fN，=常数常数U1f1 TLTL1.调速方向调速方向:f1fN 时：时：nf1fN 时：时：n2.调速范围调速范围:3.调速的平滑性调速的平滑性:5.调速的经济性：调速的经济性：4.调速的稳定性：调速的稳定性：D 较大。较大。平滑性好（无级调速）。平滑性好（无级调速）。稳定性好。稳定性好。初期投资大；运行费用不大。初期投资大；运行费用不大。6.调速时的允许负载：调

48、速时的允许负载：(1)f1fN 时：恒时：恒转矩调速。转矩调速。=常数常数U1f1 m基本不变，基本不变，T=CTm I2N cos 2 基本不变。基本不变。P2=T2U14.44 f1 kw1N1m=T(2)f1 fN 时：时：恒功率调速。恒功率调速。U1L=UN T=CTm I2N cos 2 1f11n1nT n P2=常数常数(1)转子转速转子转速 n；(2)当当 U1=0.8 UN 时的转子转速；时的转子转速；(3)当当 U1L=0.8 UN，f1=0.8 fN 时的转子转速时的转子转速;(4)当当 R2+Rr=0.05 时的转子转速。时的转子转速。例例2：某三相异步某三相异步 M

49、的技术数据为：的技术数据为：PN=30 kW，UN=380 V，nN=980 r/min，MT=2.2，R2=0.02，TL=0.8 TN。求：求：解：解：(1)sN=n0nN n0=10009801000=0.02sM=sN(MT+MT21 )=0.02(2.2+2.221 )=0.083()2s=sMMTTNTLMTTNTL1=0.0156()2=0.0832.20.82.20.81n=(1s)n0 =1 000(10.0156)=984.4 r/min(2)当当 U1L=0.8UN 时，时，n0、sM 不变，不变，TMU12：TM=0.82MTTN=0.822.2 TN=1.408 TN

50、=0.0261.4080.8()2=0.0831.4080.81()2s=sMMTTNTLMTTNTL1n=(1s)n0 =1 000(10.026)=974 r/min(3)当当 U1L=0.8 UN，f1=0.8 fN 时：时：TM 不变，不变，sM1f1sM=0.0830.8=0.10375，n0 f1()2s=sMMTTNTLMTTNTL1=0.0195()2=0.103752.20.82.20.81n0=0.81 000 n=(1s)n0=800(10.0195)=800 r/min =784.4 r/min(4)当当 R2+Rr=0.05 时时:n0、TM不变，不变，sMR2。=0