1、第七章 三相異步電動機的電力拖動 三相異步電動機的各種起動、調(diào)速和制動方法，三相異步電動機的各種起動、調(diào)速和制動方法，各種方法的工作原理與相應的機械特性。各種方法的工作原理與相應的機械特性。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 以穩(wěn)態(tài)機械特性以穩(wěn)態(tài)機械特性s=f（Tem）為手段，研究如）為手段，研究如何通過改變電壓、頻率、定轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)、何通過改變電壓、頻率、定轉(zhuǎn)子的繞組參數(shù)、轉(zhuǎn)差率、極對數(shù)等實現(xiàn)三相異步電動機的起動、轉(zhuǎn)差率、極對數(shù)等實現(xiàn)三相異步電動機的起動、調(diào)速和制動。調(diào)速和制動。 研究方法研究方法第七章 三相異步電動機的電力拖動7.1 三相異步電動機的起動 1. 對三相異步電動機起動過程的要求：對三相異步

2、電動機起動過程的要求： u 要足夠大要足夠大 ; ;u 不能太大，以避免因起動造成對電不能太大，以避免因起動造成對電網(wǎng)的沖擊；網(wǎng)的沖擊；u 起動時間起動時間 要盡量短；要盡量短；u 經(jīng)濟性經(jīng)濟性: : 起動設備簡單，起動過程中起動設備簡單，起動過程中能量消耗低。能量消耗低。stTstIstt第七章 三相異步電動機的電力拖動2.2.異步電動機的起動分析異步電動機的起動分析221cosICTmTem第七章 三相異步電動機的電力拖動2212211)()(xxrrUIst0n1s起動時起動時NstII)74(NstTT)2 . 18 . 0(異步電機直接起異步電機直接起動時起動電流很動時起動電流很大，

3、而起動轉(zhuǎn)矩大，而起動轉(zhuǎn)矩并不大并不大。第七章 三相異步電動機的電力拖動3. 3. 大中容量的電動機能否直接起動？大中容量的電動機能否直接起動？ 直接起動時，起動電流大，啟動轉(zhuǎn)矩小。 過大的起動電流會造成電動機本身發(fā)熱，影響壽命。 同時過大的起動電流會因變壓器供電容量的限制，造成電網(wǎng)電壓下降，影響周圍設備的正常運轉(zhuǎn)，甚至造成電機自身不能起動。NstII)74(NstTT)2 . 18 . 0(第七章 三相異步電動機的電力拖動4.4.如何解決異步電機的起動問題？如何解決異步電機的起動問題？ 解決問題的關(guān)鍵之一在于如何降低起動電流2212211)()(xxrrUIst由電機的起動電流的參數(shù)表達式可得

4、：降低起動電流有兩種辦法：降低定子電壓U1增加轉(zhuǎn)子回路電阻r2第七章 三相異步電動機的電力拖動5.5.三相鼠籠型異步電機的起動方法三相鼠籠型異步電機的起動方法 A.直接起動 B.降壓起動 C.高起動性能的特殊籠型異步電機 D.軟啟動第七章 三相異步電動機的電力拖動A、三相鼠籠式異步電動機的直接起動、三相鼠籠式異步電動機的直接起動 對于 的異步電動機可以直接起動。 kWPN5 . 7若下列條件滿足：)341kWkVAIINst起動電動機容量（電源總?cè)萘浚▌t電動機可以采用直接起動。kW5 . 7 對于額定功率超過 的異步電動機，可以根據(jù)下式來確定是否可以直接起動。第七章 三相異步電動機的電力拖動(

5、1)(1)星星- -三角（三角（ ）降壓起動）降壓起動 /YB、三相鼠籠式異步電動機的降壓起動、三相鼠籠式異步電動機的降壓起動 起動時電機的三相定子繞組做起動時電機的三相定子繞組做Y型連結(jié)；型連結(jié)；起動結(jié)束后作三角形連接。起動結(jié)束后作三角形連接。第七章 三相異步電動機的電力拖動31ssYII結(jié)論：結(jié)論： 采用采用 降壓起動時，電網(wǎng)所承擔的起動降壓起動時，電網(wǎng)所承擔的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均為直接起動時的電流和起動轉(zhuǎn)矩均為直接起動時的 。 /Y3/131)(T2ssUUTYssYZUIZUINsYNs3/311起動時的電流和電壓之間的關(guān)系起動時的電流和電壓之間的關(guān)系 第七章 三相異步電動機的電力拖動

6、 起動電流降低為直接起動的起動電流降低為直接起動的1/3； 起動轉(zhuǎn)矩也降低為直接起動的起動轉(zhuǎn)矩也降低為直接起動的1/3； 這種方法設備簡單，價格便宜；這種方法設備簡單，價格便宜； 但是只有一種起動電壓；但是只有一種起動電壓； 只適用于輕載或空載的場合，且電動機正常只適用于輕載或空載的場合，且電動機正常運行時為運行時為接法。接法。 Y-降壓起動的特點降壓起動的特點第七章 三相異步電動機的電力拖動（2）自耦變壓器的降壓起動）自耦變壓器的降壓起動 三相異步電動機起動時，開關(guān)三相異步電動機起動時，開關(guān)K位于起動側(cè)。位于起動側(cè)。三相異步電動機起動結(jié)束時，開三相異步電動機起動結(jié)束時，開關(guān)關(guān)K切換至運行側(cè)。

7、切換至運行側(cè)。第七章 三相異步電動機的電力拖動xxstNIUIU1NU1stI三相異步三相異步電動機電動機三相異步三相異步電動機電動機直接起動時電動機定子一相繞組電壓和電流降壓起動時電動機定子一相繞組電壓和電流降壓起動時電源輸出的電流ANxstxKNNUUII121第七章 三相異步電動機的電力拖動忽略激磁電流，xININ211stINNI2121)(21221)()(NNUUTTNxstxstxTNNT212)(121NNUUIINxstxxINNI121第七章 三相異步電動機的電力拖動結(jié)論：結(jié)論： 與直接起動相比較，采用自耦變壓器降壓起動時，電壓與直接起動相比較，采用自耦變壓器降壓起動時，電

8、壓減低減低 倍，則起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均降低倍，則起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均降低 倍。倍。 12/ NN212)/(NNstINNI2121)(stxTNNT212)(常用于380V，50Hz籠型三相異步電動機降壓起動的自耦合變壓器產(chǎn)品為QZB系列系列，抽頭為65%，80%，100%三種比例，對應的輸出電壓分別為247V，304V和380V。QZB系列可以控制10320KW電動機。具體規(guī)格（KW）10，11，13，14，15，16，17，18.5，20，22，28，30，37，40，45直到115，125，135，155，250，320.第七章 三相異步電動機的電力拖動 起動電壓降低為起動電壓降低為

9、倍倍; 原邊起動電流和電動機起動轉(zhuǎn)矩降低為原邊起動電流和電動機起動轉(zhuǎn)矩降低為 倍倍; 比起比起Y-起動更加靈活起動更加靈活; 但自耦變壓器體積大，價格高，不能帶重載起動。但自耦變壓器體積大，價格高，不能帶重載起動。AK2AK自耦變壓器降壓起動的特點自耦變壓器降壓起動的特點第七章 三相異步電動機的電力拖動傳統(tǒng)降壓起動傳統(tǒng)降壓起動方法的不足：方法的不足： 異步電動機各種起動方法下的電流波形在轉(zhuǎn)子升至一定轉(zhuǎn)速時在轉(zhuǎn)子升至一定轉(zhuǎn)速時均需切換至全壓正常運均需切換至全壓正常運行，切換時刻把握不好行，切換時刻把握不好不僅會造成起動過程的不僅會造成起動過程的不平滑，而且也會引起不平滑，而且也會引起起動過程中的

10、兩次電流起動過程中的兩次電流沖擊沖擊直接起動一級降壓起動軟啟動第七章 三相異步電動機的電力拖動異步電動機軟起動器的組成框圖工作原理：工作原理： 在起動過程中，通過控制移相角在起動過程中，通過控制移相角 來調(diào)節(jié)定子電壓，并采用系來調(diào)節(jié)定子電壓，并采用系統(tǒng)閉環(huán)限制起動電流，確保起動過程中的定子電流、電壓或轉(zhuǎn)矩按統(tǒng)閉環(huán)限制起動電流，確保起動過程中的定子電流、電壓或轉(zhuǎn)矩按預定函數(shù)關(guān)系（或目標函數(shù)）變化，直至起動過程結(jié)束。然后將軟預定函數(shù)關(guān)系（或目標函數(shù)）變化，直至起動過程結(jié)束。然后將軟起動器切除，使得電動機與電源直接相連。起動器切除，使得電動機與電源直接相連。 C.三相鼠籠式異步電動機的軟起動三相鼠籠

11、式異步電動機的軟起動 1U第七章 三相異步電動機的電力拖動電子式軟起動器的設定曲線（或目標函數(shù)）主要采用的幾種形式電子式軟起動器的設定曲線（或目標函數(shù)）主要采用的幾種形式斜坡電壓起動；斜坡電壓起動；(voltage ramp start)斜坡電流起動；（斜坡電流起動；（current ramp start)階躍起動；階躍起動；(恒流軟起動恒流軟起動current limit start）脈沖沖擊起動脈沖沖擊起動(脈沖恒流軟起動脈沖恒流軟起動 kick start）第七章 三相異步電動機的電力拖動斜坡電壓起動斜坡電壓起動斜坡電流起動斜坡電流起動階躍起動階躍起動脈沖階躍起動脈沖階躍起動第七章 三相

12、異步電動機的電力拖動 起動電流小，對電網(wǎng)無沖擊電流，減小負載的機械沖擊； 起動電壓及其上升斜率、起動時間可根據(jù)負載進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)電機平穩(wěn)起動； 可實現(xiàn)電動機軟停車、軟制動以及短路保護、缺相保護、過熱保護、欠壓保護等； 電動機輕載或空載時，輸出電壓能隨負載而變化，實現(xiàn)節(jié)能運行； 起動過程中的諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生影響。 當重載或滿負荷運轉(zhuǎn)時，起動轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩60%的拖動系統(tǒng)，起動電流大，軟起動器容量大，成本高。異步電動機軟起動的特點異步電動機軟起動的特點 第七章 三相異步電動機的電力拖動D、高起動性能的特殊鼠籠式異步電動機、高起動性能的特殊鼠籠式異步電動機基本思想：通過適當增大起動時轉(zhuǎn)子導條的電阻，

13、基本思想：通過適當增大起動時轉(zhuǎn)子導條的電阻，達到既降低起動電流又提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。達到既降低起動電流又提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。 (1)(1)直接增大轉(zhuǎn)子電阻的鼠籠式異步電動機直接增大轉(zhuǎn)子電阻的鼠籠式異步電動機 為了增大轉(zhuǎn)子電阻，轉(zhuǎn)子導條不是采用純鋁，而是改用電阻率較高的鋁合金澆注，由于其正常運行時的轉(zhuǎn)差率比一般鼠籠式異步電動機高，故又稱為高轉(zhuǎn)差率鼠籠異步電動機高轉(zhuǎn)差率鼠籠異步電動機。如：JHO2高轉(zhuǎn)差率異步電動機和JZ2起重冶金用異步電動機 。特點：轉(zhuǎn)子電阻大，則直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩均增大，但同時額定轉(zhuǎn)特點：轉(zhuǎn)子電阻大，則直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩均增大，但同時額定轉(zhuǎn)差率較大，機械

14、特性較軟。高轉(zhuǎn)差率異步電動機適用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大或者帶差率較大，機械特性較軟。高轉(zhuǎn)差率異步電動機適用于要求起動轉(zhuǎn)矩較大或者帶沖擊性負載的機械，例如剪床、沖床和鍛壓機。沖擊性負載的機械，例如剪床、沖床和鍛壓機。 第七章 三相異步電動機的電力拖動(2)(2)深槽鼠籠式異步電動機深槽鼠籠式異步電動機 基本思想：基本思想： 利用集膚效應，起動時轉(zhuǎn)利用集膚效應，起動時轉(zhuǎn)子感應電流的頻率較高子感應電流的頻率較高（ ），使得電流主要集），使得電流主要集中在槽口處，導致轉(zhuǎn)子電阻中在槽口處，導致轉(zhuǎn)子電阻加大，從而限制了起動電流，加大，從而限制了起動電流，并且增大了起動轉(zhuǎn)矩的目的。并且增大了起動轉(zhuǎn)矩的目的。而正

15、常運行時，由于轉(zhuǎn)子頻而正常運行時，由于轉(zhuǎn)子頻率較低（率較低（ ），），集膚效應基本消失，則轉(zhuǎn)子集膚效應基本消失，則轉(zhuǎn)子電阻恢復，從而確保了正常電阻恢復，從而確保了正常運行時異步電動機的效率。運行時異步電動機的效率。 12ff Hzf) 31 (2深槽式鼠籠深槽式鼠籠異步電動機異步電動機轉(zhuǎn)子導條及轉(zhuǎn)子導條及電流分布電流分布槽底部漏磁通較大，漏電抗較大，對電流的阻礙作用大第七章 三相異步電動機的電力拖動（3 3）雙鼠籠式異步電動機）雙鼠籠式異步電動機 轉(zhuǎn)子繞組采用上、下鼠籠式結(jié)構(gòu)，如圖7.7所示。上籠采用電阻率較大的材料如黃銅，且截面積較?。幌禄\采用電阻率較小的材料如紫銅，且截面積較大利用集膚效應

16、，起動時因轉(zhuǎn)子頻率較高，使得轉(zhuǎn)子電流主要集中在電阻較大的上籠（或起動籠起動籠）；正常運行時，轉(zhuǎn)子頻率較低，轉(zhuǎn)子電流主要集中在電阻較小的下籠（或運行籠運行籠）。第七章 三相異步電動機的電力拖動6.三相繞線式異步電動機的起動三相繞線式異步電動機的起動繞線式異步電動機的起動主要靠轉(zhuǎn)子回路外串電阻的起動方法繞線式異步電動機的起動主要靠轉(zhuǎn)子回路外串電阻的起動方法第七章 三相異步電動機的電力拖動（1 1）轉(zhuǎn)子串電阻的分級起動）轉(zhuǎn)子串電阻的分級起動 K3閉合，切除閉合，切除R33K2閉合，切除閉合，切除R22K1閉合，切除閉合，切除R11第七章 三相異步電動機的電力拖動（2 2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動）轉(zhuǎn)子

17、串頻敏變阻器的起動 圖7.10 頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)與等效電路 利用渦流效應，在起動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，鐵心內(nèi)的渦利用渦流效應，在起動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，鐵心內(nèi)的渦流損耗與頻率的平方成正比，等效鐵耗電阻流損耗與頻率的平方成正比，等效鐵耗電阻 自然較大，從而既限自然較大，從而既限制了起動電流，又達到了提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)制了起動電流，又達到了提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子電流的頻率下降，鐵心內(nèi)的渦流損耗以及相應的子電流的頻率下降，鐵心內(nèi)的渦流損耗以及相應的 也隨著下降，也隨著下降，從而確保了繞線式異步電動機的平滑起動。起動過程結(jié)束后，可通從而確保了繞線式異步電動機的平

18、滑起動。起動過程結(jié)束后，可通過集電環(huán)將頻敏變阻器短接后切除。過集電環(huán)將頻敏變阻器短接后切除。mrmr第七章 三相異步電動機的電力拖動第七章 三相異步電動機的電力拖動頻敏變阻器啟動器接線圖頻敏變阻器啟動器接線圖 第七章 三相異步電動機的電力拖動WZR無刷自控電機軟起動：是將起動電阻直接安裝在電動機的轉(zhuǎn)軸上，利用電機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力作為動力，控制起動電阻的大小，達到減少電機起動電流、增加起動轉(zhuǎn)矩，使繞線式異步電動機實現(xiàn)無刷自控運行的裝置。廣泛應用于冶金、機械、石油、化工、礦山、建材、造紙、橡膠、水廠、電站等所有工業(yè)領(lǐng)域的球磨機、破碎機、風機、水泵、打漿機、空壓機、軋機、熱磨機、制氧機等電機傳動設

19、備中的繞線式異步電動機的起動。它可以代替繞線電機的滑環(huán)、碳刷及其起動裝置。第七章 三相異步電動機的電力拖動線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動具有結(jié)構(gòu)簡單、線繞式異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、價格便宜、維護方便，能自動操作等優(yōu)點，運行可靠、價格便宜、維護方便，能自動操作等優(yōu)點，因此目前獲得了十分廣泛的應用因此目前獲得了十分廣泛的應用 ?？傻玫阶畲蟮钠饎愚D(zhuǎn)矩，但起動設備復雜、操作維修不便，可得到最大的起動轉(zhuǎn)矩，但起動設備復雜、操作維修不便，特別是大容量電機，轉(zhuǎn)子電流大，切換電阻時轉(zhuǎn)矩變化大，特別是大容量電機，轉(zhuǎn)子電流大，切換電阻時轉(zhuǎn)矩變化大，對機械傳動機構(gòu)沖擊大，同時需要

20、較多的電阻器、開關(guān)元件對機械傳動機構(gòu)沖擊大，同時需要較多的電阻器、開關(guān)元件等，設備投資大。等，設備投資大。繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻分級啟動特點繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串電阻分級啟動特點繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器分級啟動特點繞線式三相異步電動機轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器分級啟動特點第七章 三相異步電動機的電力拖動異步電動機起動方式總結(jié)鼠籠型異步電機起動方法繞線轉(zhuǎn)子異步電機起動方法直接起動降壓起動高起動性能特殊籠型異步電機軟起動轉(zhuǎn)子回路外串三相對稱電阻起動轉(zhuǎn)子串電阻分級起動轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動自耦合變壓器降壓起動Y-降壓起動定子串電阻或電抗降壓起動第七章 三相異步電動機的電力

21、拖動7.2 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速)1 (601spfn調(diào)速方式分類變極調(diào)速變極調(diào)速變頻調(diào)速變頻調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)速1.改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速2.繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速串電阻調(diào)速3.電磁離合器調(diào)速電磁離合器調(diào)速4.繞線式異步電動機的繞線式異步電動機的雙饋調(diào)速與串級調(diào)速雙饋調(diào)速與串級調(diào)速第七章 三相異步電動機的電力拖動1、變極調(diào)速、變極調(diào)速pfn1160兩個半相繞組首尾順次連接兩個半相繞組首首尾尾連接半相繞組電流方向變化，極對數(shù)發(fā)生改變第七章 三相異步電動機的電力拖動兩種典型的變極接線方法兩種典型的變極接線方法a

22、、Y/YY接變極調(diào)速接變極調(diào)速對于三相異步電動機，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的對于三相異步電動機，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向不變，變極的同時必須改變?nèi)嗬@組的相序。轉(zhuǎn)向不變，變極的同時必須改變?nèi)嗬@組的相序。第七章 三相異步電動機的電力拖動變極前后電動機的輸出轉(zhuǎn)矩1cosNI121cos)2(3cos31111NNNNYYYIUIUPP1)29550/()9550(11nPnPTTYYYYYY Y/YY接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 假定變極調(diào)速前后定子的功率因數(shù) 、效率 均不變，為了確保電動機得到充分利用，每半相繞組中的電流應均為額定值變極前后電動機的輸出功率這種調(diào)速

23、方式多用于傳送帶和起重機類負載這種調(diào)速方式多用于傳送帶和起重機類負載第七章 三相異步電動機的電力拖動 Y/YY接變極時，電機參數(shù)發(fā)生變化接變極時，電機參數(shù)發(fā)生變化極對數(shù)2P P定子繞組電阻由r1 r1/4)(2212212111211xxrrfpUmTYm1x（1）比較最大電磁轉(zhuǎn)矩2x2r41x42x42rYmYYMTxxrrfUpmT2)4()4(422212212111211第七章 三相異步電動機的電力拖動（2）比較起動轉(zhuǎn)矩)()(222122122111xxrrrUfpmTYstYstYYstTxxrrrUfpmT2)4()4(42222122122111第七章 三相異步電動機的電力拖動

24、（3）比較臨界轉(zhuǎn)差率221212)(xxrrSmYmYmYYSxxrrS221212)4()4(4第七章 三相異步電動機的電力拖動(4)Y/YY變極調(diào)速的機械特性YmYYMTT2YstYYstTT2mYmYYSSmYYSmYS第七章 三相異步電動機的電力拖動b、/YY接變極調(diào)速接變極調(diào)速變極前后：線電壓保持不變線電流NI32IN第七章 三相異步電動機的電力拖動 假定變極調(diào)速前后電機的功率因數(shù) 、效率 均不變，并設每半相繞組中的電流均為額定值 ，則 /YY變極前后電動機的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI1866. 023cos)2(3cos)3(31111NNNNYYIUIUPP

25、3)29550/()9550(11nPnPTTYYYY結(jié)論：結(jié)論： /YY接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式速方式。 第七章 三相異步電動機的電力拖動/YY接變極調(diào)速的機械特性接變極調(diào)速的機械特性YYmmTT32YYststTT32mmYYSS比較適合拖動恒功率性質(zhì)的負載（機床負載）第七章 三相異步電動機的電力拖動2、變頻調(diào)速、變頻調(diào)速)1 (601spfnfNn基頻以上調(diào)速基頻以下調(diào)速第七章 三相異步電動機的電力拖動mwkNfEU1111144. 4mNmconstfUfUNN1111a、基頻以下的變頻調(diào)速、基頻以下的變頻調(diào)速由fN基頻以上調(diào)速基頻以下調(diào)速NUU11m

26、NmNUU11磁飽和，勵磁電流增加mNm恒壓頻比控制第七章 三相異步電動機的電力拖動對變頻調(diào)速的要求：對變頻調(diào)速的要求：（1 1）主磁通）主磁通 ，以防止定子鐵心過飽和；，以防止定子鐵心過飽和；（2 2）電動機的過載能力（或最大電磁轉(zhuǎn)矩）電動機的過載能力（或最大電磁轉(zhuǎn)矩 ）盡可能保持不變。盡可能保持不變。NmmaxeTa.a.保持保持 = =常數(shù)（常數(shù)（ ) ) 的機械特性的機械特性 11/ fEmNm)()()(22)(2222212111122211xsrsrffEpmfsrIpmPTemem第七章 三相異步電動機的電力拖動0sTem22xrsm22111max41)(2LfEpmTe與頻

27、率無關(guān)，即過載能力不變22221126060pLrxrpfsnnmm與頻率無關(guān)，即機械特性硬度不變第七章 三相異步電動機的電力拖動不同頻率下機械特性曲線22111max41)(2LfEpmTe22221126060pLrxrpfsnnmmmnmn mn mnmnmn mn mn=機械特性曲線平行機械特性曲線平行第七章 三相異步電動機的電力拖動b.b.保持保持 = =常數(shù)的機械特性常數(shù)的機械特性 11/ fU)()()(2221221212111xxsrrsrffUpmTem)(1)(4)()(421221212111211122121112111maxfxxfrfrfUpmxxrrffUpmT

28、e由異步電機機由異步電機機械特性的參數(shù)械特性的參數(shù)表達式得表達式得f1 Temax第七章 三相異步電動機的電力拖動f1 Temax第七章 三相異步電動機的電力拖動)()(422121112111maxxxrrffUpmTe01r令常數(shù))(21)(4212111maxLLfUpmTe 由上式可見， 的降低是由定子繞組電阻 的影響所致。尤其是當 低到使得 可以與 相比較時， 下降嚴重。maxeT1f)(21xxmaxeT1r1r1r第七章 三相異步電動機的電力拖動)(1)(4)()(421221212111211122121112111maxfxxfrfrfUpmxxrrffUpmTef1增加Te

29、max降低增加U1/f1的值Temax升高Temax保持不變11/ fU提高低頻時的提高低頻時的第七章 三相異步電動機的電力拖動c.調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析：1cosNI1111111112)(cosffUUIUmPNN11229550fUnPT基頻以下的變頻調(diào)速基頻以下的變頻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速輸出功率正比于定子輸出功率正比于定子頻率（或轉(zhuǎn)速）頻率（或轉(zhuǎn)速）保持不變保持不變第七章 三相異步電動機的電力拖動三相異步電動機變頻調(diào)速時三相異步電動機變頻調(diào)速時所容許的輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與頻率之間的關(guān)系所容許的輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與頻率之間的關(guān)系 1UemP第七章 三相異步電動機的電力

30、拖動d、基頻以上的變頻調(diào)速、基頻以上的變頻調(diào)速)()()(222122121211xxsrrsrffUpmTNem21212122121121221211121max1)(8)(4)(4fLLfpUmxxfpUmxxrrfpUmTNNNe機械機械特性特性最大最大電磁電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩第七章 三相異步電動機的電力拖動121122122212121)(2)(fLLfrxxrxxrrsmmn臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率對應于最大轉(zhuǎn)矩對應于最大轉(zhuǎn)矩 時的轉(zhuǎn)速降時的轉(zhuǎn)速降maxeT)(260)(260n212211211LLprLLfrpfsnmm與頻率無關(guān)與頻率無關(guān)第七章 三相異步電動機的電力拖動三相異步電動機變頻

31、調(diào)速時的典型機械特性三相異步電動機變頻調(diào)速時的典型機械特性（基頻以上調(diào)速）（基頻以上調(diào)速）21max1fTe)(260n212LLprm與頻率無關(guān)，機械特與頻率無關(guān)，機械特性硬度不變性硬度不變第七章 三相異步電動機的電力拖動調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析：NNNNUIUmP111112cos11229550fUnPT基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上為恒功率基頻以上為恒功率調(diào)速調(diào)速；變頻調(diào)速過程中變頻調(diào)速過程中，異步電動機機械特性的硬異步電動機機械特性的硬度保持不變度保持不變，調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬；頻率連續(xù)可調(diào)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速頻率連續(xù)可調(diào)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速。恒功率調(diào)速恒功率調(diào)

32、速第七章 三相異步電動機的電力拖動三相異步電動機變頻調(diào)速時三相異步電動機變頻調(diào)速時所容許的輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與頻率之間的關(guān)系所容許的輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與頻率之間的關(guān)系 1.1.基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上為恒功率調(diào)速基頻以上為恒功率調(diào)速；3.3.變頻調(diào)速過程中，異步電動機變頻調(diào)速過程中，異步電動機機械特性的硬度保持不變，調(diào)速范圍機械特性的硬度保持不變，調(diào)速范圍寬寬；2.2.頻率連續(xù)可調(diào)，可以頻率連續(xù)可調(diào)，可以實現(xiàn)無級調(diào)速實現(xiàn)無級調(diào)速。第七章 三相異步電動機的電力拖動3.改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速a、改變定子電壓調(diào)速、改變定子電壓調(diào)速帶恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)帶恒轉(zhuǎn)矩負載的調(diào)

33、速范圍小，帶載能速范圍小，帶載能力差。力差。帶風機泵類負載的調(diào)帶風機泵類負載的調(diào)速范圍較大。速范圍較大。隨著定子電壓的降隨著定子電壓的降低，電機的機械特低，電機的機械特性變軟。性變軟。第七章 三相異步電動機的電力拖動如何改善鼠籠型異步電機調(diào)壓調(diào)速的性能？如何改善鼠籠型異步電機調(diào)壓調(diào)速的性能？（1）采用高轉(zhuǎn)差率電機可以擴大其調(diào)速范圍。）采用高轉(zhuǎn)差率電機可以擴大其調(diào)速范圍。高速運行時，轉(zhuǎn)差率較大，運行效率較低。低速運行時，由于降低了供電電壓，為保持恒轉(zhuǎn)矩負載，要求電機電磁轉(zhuǎn)矩很大，需要更大的電流，應注意過熱的問題；另外低速運行機械特性很軟，工作點不穩(wěn)定，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。第七章 三相異步電動機的電力拖

34、動（2）采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案提高機械硬度）采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案提高機械硬度適用場合：就調(diào)壓性能和操作的便利性而言，晶閘管調(diào)壓是目前交流調(diào)壓調(diào)速的主要形式。其主要應用于調(diào)速范圍和精度要求不高、長時間處于中高速運行狀況下的普通小容量籠型異步電動機。第七章 三相異步電動機的電力拖動 （3）將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。）將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。第七章 三相異步電動機的電力拖動1.就調(diào)壓性能和操作的便利性而言，晶閘管調(diào)壓是目前交就調(diào)壓性能和操作的便利性而言，晶閘管調(diào)壓是目前交流調(diào)壓調(diào)速的主要形式。其主要應用于調(diào)速范圍和精度要流調(diào)壓調(diào)速的主要形式。其主要應用于調(diào)速范圍和精度要求不高、長時間處于中高速運行狀況下

35、的普通小容量籠型求不高、長時間處于中高速運行狀況下的普通小容量籠型異步電動機。異步電動機。2.允許輸出轉(zhuǎn)矩允許輸出轉(zhuǎn)矩T隨轉(zhuǎn)速的降低而降低，調(diào)速既非橫轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的降低而降低，調(diào)速既非橫轉(zhuǎn)矩也非恒功率，最適合通風機類負載。用于機床類恒功率負也非恒功率，最適合通風機類負載。用于機床類恒功率負載是極不適宜的。帶恒轉(zhuǎn)矩負載（紡織、造紙和印染等設載是極不適宜的。帶恒轉(zhuǎn)矩負載（紡織、造紙和印染等設備）低速時必須欠載運行或增加扇冷卻設備。備）低速時必須欠載運行或增加扇冷卻設備。適用場合第七章 三相異步電動機的電力拖動b、電磁滑差離合器調(diào)速、電磁滑差離合器調(diào)速滑差離合器電動機又稱為滑差離合器電動機又稱為“電磁

36、調(diào)速電動機電磁調(diào)速電動機”第七章 三相異步電動機的電力拖動(1)滑差離合器的工作原理：滑差離合器的工作原理：利用右手定則判斷電利用右手定則判斷電樞導體切割轉(zhuǎn)子磁場樞導體切割轉(zhuǎn)子磁場產(chǎn)生的感應電流的方產(chǎn)生的感應電流的方向向利用左手定則判斷電利用左手定則判斷電樞導體在轉(zhuǎn)子磁場中樞導體在轉(zhuǎn)子磁場中受到的電磁力的方向受到的電磁力的方向emfemf利用牛頓定律判斷轉(zhuǎn)利用牛頓定律判斷轉(zhuǎn)子受到的反作用力的子受到的反作用力的方向方向第七章 三相異步電動機的電力拖動(2)電磁滑差離合器的機械特性隨著直流勵磁電流的增大，相隨著直流勵磁電流的增大，相同轉(zhuǎn)速條件下滑差離合器輸出同轉(zhuǎn)速條件下滑差離合器輸出的電磁轉(zhuǎn)矩增大

37、；的電磁轉(zhuǎn)矩增大； 改變直流勵磁電流可以調(diào)節(jié)改變直流勵磁電流可以調(diào)節(jié)輸出負載側(cè)的轉(zhuǎn)速。輸出負載側(cè)的轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速的降低，機械特隨著轉(zhuǎn)速的降低，機械特性變軟；調(diào)速范圍窄。性變軟；調(diào)速范圍窄。允許輸出轉(zhuǎn)矩T隨轉(zhuǎn)速的降低而降低，調(diào)速既非橫轉(zhuǎn)矩也非恒功率，用于通風機類負載比較合適。用于機床類恒功率負載是極不適宜的。帶恒轉(zhuǎn)矩負載低速時必須欠載運行或增加扇冷卻設備。第七章 三相異步電動機的電力拖動(3)滑差電機的閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)第七章 三相異步電動機的電力拖動1. 1.電磁滑差離合器調(diào)速具有控制裝置容量小、運行相對可靠、電磁滑差離合器調(diào)速具有控制裝置容量小、運行相對可靠、維護簡便等優(yōu)點。但速度損失大，（一般輸

38、出軸最大轉(zhuǎn)速僅維護簡便等優(yōu)點。但速度損失大，（一般輸出軸最大轉(zhuǎn)速僅為籠型電動機轉(zhuǎn)速的為籠型電動機轉(zhuǎn)速的7590%7590%），轉(zhuǎn)差功率損失大，高速區(qū)調(diào)），轉(zhuǎn)差功率損失大，高速區(qū)調(diào)速機械特性軟，調(diào)速范圍有限等缺點。速機械特性軟，調(diào)速范圍有限等缺點。2. 2.國產(chǎn)電磁調(diào)速異步電動機主要為國產(chǎn)電磁調(diào)速異步電動機主要為YCTYCT及其派生系列?？刂萍捌渑缮盗小？刂破鳛槠鳛镴D1JD1系列。大多帶測速發(fā)電機構(gòu)成轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)調(diào)速系列。大多帶測速發(fā)電機構(gòu)成轉(zhuǎn)速負反饋閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。調(diào)速誤差一般在系統(tǒng)。調(diào)速誤差一般在13%13%，運行較平穩(wěn)，調(diào)速范圍，運行較平穩(wěn)，調(diào)速范圍（10301030）：）：1 1，廣

39、泛應用于冶金、紡織、化工造紙和塑料加，廣泛應用于冶金、紡織、化工造紙和塑料加工領(lǐng)域。尤其適用于變轉(zhuǎn)矩的離心泵、風機等遞減轉(zhuǎn)矩機械工領(lǐng)域。尤其適用于變轉(zhuǎn)矩的離心泵、風機等遞減轉(zhuǎn)矩機械負載進行調(diào)速。負載進行調(diào)速。 電磁滑差離合器調(diào)速的特點電磁滑差離合器調(diào)速的特點第七章 三相異步電動機的電力拖動d、繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 外加轉(zhuǎn)子電阻外加轉(zhuǎn)子電阻 越大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差越大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)速越低。率越大，轉(zhuǎn)速越低。R第七章 三相異步電動機的電力拖動(1)調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析：22cosICconstTTmTemLconstmNII22電源電壓保持

40、不變電源電壓保持不變調(diào)速過程中充分調(diào)速過程中充分利用電動機的繞組利用電動機的繞組調(diào)速過程中調(diào)速過程中負載轉(zhuǎn)矩保持不變負載轉(zhuǎn)矩保持不變第七章 三相異步電動機的電力拖動1122211131sRrIPTNemem2122211231sRrIPTNemem3122211331sRrIPTNememNNemNsrIPT2221131LemememNTTTTT3213322221122sRrsRrsRrsrN第七章 三相異步電動機的電力拖動繞線轉(zhuǎn)子異步電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的一些結(jié)論：繞線轉(zhuǎn)子異步電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的一些結(jié)論：3322221122sRrsRrsRrsrN常數(shù)NNNxsrsrxsRrsRr222

41、22222212122cos)(/)(/ )(cos1.2.適用恒轉(zhuǎn)矩負載適用恒轉(zhuǎn)矩負載第七章 三相異步電動機的電力拖動3.3.轉(zhuǎn)子回路電阻增大，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)子回路電阻增大，轉(zhuǎn)差率增大，轉(zhuǎn)速降低。轉(zhuǎn)速降低。4.4.調(diào)速時同步速不變，只能在同步速調(diào)速時同步速不變，只能在同步速以下調(diào)節(jié)，隨著轉(zhuǎn)速的降低，機械特性以下調(diào)節(jié)，隨著轉(zhuǎn)速的降低，機械特性變軟，降低了靜態(tài)調(diào)速精度。變軟，降低了靜態(tài)調(diào)速精度。第七章 三相異步電動機的電力拖動定子降壓調(diào)速定子降壓調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速滑差離合器調(diào)速滑差離合器調(diào)速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率都消耗轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率都消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，通過損在轉(zhuǎn)子電阻上，通過損耗的改變，實

42、現(xiàn)了調(diào)速，耗的改變，實現(xiàn)了調(diào)速，因此調(diào)速效率很低因此調(diào)速效率很低轉(zhuǎn)差功率消耗轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速方式型調(diào)速方式sPPsPPPPemememmec1)1 (12第七章 三相異步電動機的電力拖動e、繞線式異步電動機的串級調(diào)速與雙饋調(diào)速、繞線式異步電動機的串級調(diào)速與雙饋調(diào)速第七章 三相異步電動機的電力拖動第七章 三相異步電動機的電力拖動雙饋調(diào)速雙饋調(diào)速sPemsPemsPemsPem第七章 三相異步電動機的電力拖動調(diào)速方式分類變極調(diào)速變極調(diào)速變頻調(diào)速變頻調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速調(diào)速1.改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速2.繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速串電阻調(diào)速3

43、.電磁離合器調(diào)速電磁離合器調(diào)速4.繞線式異步電動機的繞線式異步電動機的雙饋調(diào)速與串級調(diào)速雙饋調(diào)速與串級調(diào)速變頻調(diào)速用于籠型異步電機，性能優(yōu)越，調(diào)速范圍大，平滑性好，低速特性較硬。采用恒壓頻比可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；對于大功率的繞線轉(zhuǎn)子異步電機，晶閘管串級調(diào)速性能優(yōu)越。第七章 三相異步電動機的電力拖動e、繞線式異步電動機的串級調(diào)速與雙饋調(diào)速、繞線式異步電動機的串級調(diào)速與雙饋調(diào)速在轉(zhuǎn)子回路中引入附加電勢在轉(zhuǎn)子回路中引入附加電勢Ead，頻率與頻率與E2相同，相位相反或相同，幅值可變相同，相位相反或相同，幅值可變。2222202)(sxrEsEIad一相轉(zhuǎn)子電流：一相轉(zhuǎn)子電流：第七章 三相異步電動機的電力拖

44、動2202222022220122201)()(xsrEEsIxsrEsad當帶恒轉(zhuǎn)矩負載時，轉(zhuǎn)子電流當帶恒轉(zhuǎn)矩負載時，轉(zhuǎn)子電流I I2 2不變：不變：s s1 1 未串入反相附加電勢未串入反相附加電勢EadEad的轉(zhuǎn)差率的轉(zhuǎn)差率s s2 2 串入反相附加電勢串入反相附加電勢EadEad的轉(zhuǎn)差率的轉(zhuǎn)差率過渡過程分析過渡過程分析：I2 Tem n s s=s2s1Eadn串入反相附加電勢串入反相附加電勢EadEad瞬間瞬間第七章 三相異步電動機的電力拖動如何物理實現(xiàn)附加電勢Ead的引入？附加電勢附加電勢EadEad的頻率與的頻率與E2E2相同，相位相反或相同，相同，相位相反或相同，幅值可變。幅值

45、可變。12sff 串極調(diào)速是一種在轉(zhuǎn)子側(cè)引入一個變頻、變幅值電壓的調(diào)速方法第七章 三相異步電動機的電力拖動變頻器變頻器逆變器逆變器sPsPememsPsPemem第七章 三相異步電動機的電力拖動iddURIURICOSUKsEKdT22201K1 k2K1 k2分別為整流器和逆變器的電壓整流系數(shù)分別為整流器和逆變器的電壓整流系數(shù)UiUi為逆變器的輸出電壓為逆變器的輸出電壓UdUd為整流器的輸出電壓為整流器的輸出電壓為逆變器的逆變角為逆變器的逆變角U2TU2T為逆變器的次級輸入相電壓為逆變器的次級輸入相電壓Ui Ui （UadUad）機械慣性，機械慣性，n n來不及變化來不及變化UdUd不變不變

46、IdIdI2I2n nsE20sE20UdUdIdId達到新的平衡達到新的平衡第七章 三相異步電動機的電力拖動串級調(diào)速功率流程圖第七章 三相異步電動機的電力拖動逆變角逆變角回饋功率回饋功率sPemsPem減小減小回饋功率回饋功率sPemsPem增大增大S S減小，減小，n n升高升高S S增大，增大，n n降低降低增加增加減小減小第七章 三相異步電動機的電力拖動7.3 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 第七章 三相異步電動機的電力拖動1、能耗制動、能耗制動問題1：能否采用和直流電機能耗制動一樣的方法實現(xiàn)交流電機的能耗制動？3第七章 三相異步電動機的電力拖動femfema.異步電機的能耗

47、制動原理圖第七章 三相異步電動機的電力拖動b.能耗制動時三相異步電動機的機械特性計算能耗制動時三相異步電動機的機械特性計算定子直流合成磁勢為：IpkNFFwA11214330cos2第七章 三相異步電動機的電力拖動假設我們能用等效旋轉(zhuǎn)磁場的磁勢等效此直流磁勢，假設我們能用等效旋轉(zhuǎn)磁場的磁勢等效此直流磁勢，就可以借助于異步電機的參數(shù)表達式來分析能耗制動的機械特性。就可以借助于異步電機的參數(shù)表達式來分析能耗制動的機械特性。IpkNIpkNFww11112143F22423（1）.幅值等效II32產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的三相對稱電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的三相對稱電流的一相等效電流的一相等效電流第七章 三相異步電動機的電力拖動（2 2）等效前后磁場與轉(zhuǎn)子的相對速度不變）等效前后磁場與轉(zhuǎn)子的相對速度不變相對定子的轉(zhuǎn)速為同步速度：相對定子的轉(zhuǎn)速為同步速度：Fpfn1160)0(n相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為：F1nn第七章 三相異步電動機的電力拖動(3)(3)能耗制動時的等效電路能耗制動