2025/6/261三相交流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)★4.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)★4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)★4.3三相同步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)★4.4應(yīng)用實(shí)例★4.5三相交流電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)的仿真2025/6/2624.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，或通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)過(guò)中間變速或運(yùn)動(dòng)方式變換，再帶動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)稱為電力拖動(dòng)。電力拖動(dòng)系統(tǒng)組成如圖4-1所示。圖4-1電力拖動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成2025/6/2634.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)電力拖動(dòng)系統(tǒng)可分為典型的單軸或多軸拖動(dòng)系統(tǒng)，又可按照不同的生產(chǎn)機(jī)械負(fù)載分為以下幾種類型：⒈摩擦類負(fù)載圖4-2多軸拖動(dòng)系統(tǒng)它的特點(diǎn)是：由多根轉(zhuǎn)動(dòng)軸組成的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。2025/6/2644.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)⒉位能類負(fù)載圖4-3位能性負(fù)載拖動(dòng)系統(tǒng)它的特點(diǎn)是：位能負(fù)載為主，還包括有少量的摩擦負(fù)載。2025/6/2654.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)3.鼓風(fēng)機(jī)類負(fù)載圖4-4鼓風(fēng)機(jī)類負(fù)載拖動(dòng)系統(tǒng)它的特點(diǎn)是：阻轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的升高而不斷地增大。2025/6/2664.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)4.1.1運(yùn)動(dòng)方程式由于可以將各種類型生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)折算為等效的典型的一根旋轉(zhuǎn)軸的單軸拖動(dòng)系統(tǒng)，即電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)等所有運(yùn)動(dòng)部件均以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。1.單軸拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式

依照動(dòng)力學(xué)定律，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T除克服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=T2+T0之外，還使整個(gè)系統(tǒng)沿著電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的方向產(chǎn)生角加速度

，而

的大小與旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J成正比。即2025/6/2674.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)2.拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式的實(shí)用表達(dá)式

在工程計(jì)算中，表示轉(zhuǎn)動(dòng)快慢用轉(zhuǎn)速n，而不用角速度Ω；表示旋轉(zhuǎn)物體的慣性用飛輪矩GD2，而不用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J。注意：GD2這個(gè)物理量是表示整個(gè)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的飛輪矩，它是各個(gè)旋轉(zhuǎn)部件飛輪矩折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總和.2025/6/2684.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)所以，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的基本運(yùn)動(dòng)方程式為2025/6/2694.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上式表明T與TL不平衡是系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)速度n產(chǎn)生變動(dòng)的原因，即當(dāng)

時(shí)，

，系統(tǒng)處于加速過(guò)程，轉(zhuǎn)速升高；當(dāng)時(shí)

，

，系統(tǒng)處于減速過(guò)程，轉(zhuǎn)速降低。不管是轉(zhuǎn)速n↑，還是n↓，電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速都處于變化過(guò)程中，所以稱這種工作狀態(tài)為過(guò)渡過(guò)程或動(dòng)態(tài)。當(dāng)

時(shí)

，

，系統(tǒng)處于恒定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)或靜止不動(dòng)狀態(tài)，n=const，系統(tǒng)的這種工作狀態(tài)稱為穩(wěn)定狀態(tài)或靜態(tài)。2025/6/26104.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)4.1.2生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性

生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性指的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL之間的函數(shù)關(guān)系。生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性曲線，按負(fù)載性質(zhì)的不同可歸納為三種類型。

1．恒轉(zhuǎn)矩型機(jī)械特性

恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩為常數(shù)，不隨轉(zhuǎn)速的變化而變化，即TL=常數(shù)。這類負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械有起重機(jī)、金屬切削機(jī)床的進(jìn)給裝置、卷?yè)P(yáng)機(jī)、龍門刨床、印刷機(jī)和載物時(shí)的傳送帶等。它又具體分為：(1)反抗性恒轉(zhuǎn)矩特性

轉(zhuǎn)矩總是阻礙運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向也隨之改變。2025/6/26114.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)(2)位能性恒轉(zhuǎn)矩特性

它是受重力作用而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)方向改變時(shí)，位能性轉(zhuǎn)矩仍保持其原來(lái)的作用方向。(a)反抗性恒轉(zhuǎn)矩特性(b)位能性恒轉(zhuǎn)矩特性圖4-5恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性2025/6/26124.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)2．恒功率型機(jī)械特性

恒功率負(fù)載的特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL與轉(zhuǎn)速n成反比，其乘積近似保持不變。如機(jī)床對(duì)零件的切削運(yùn)動(dòng)就屬于這類負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械。恒功率型機(jī)械特性

，即圖4-6恒功率機(jī)械特性2025/6/26134.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)3．通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性

這種負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小與運(yùn)行速度的平方成正比，如通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等都屬于這種負(fù)載。這些設(shè)備中的空氣、水、油對(duì)機(jī)器葉片的阻力與轉(zhuǎn)速的平方成正比。

通風(fēng)機(jī)型機(jī)械特性為

，而實(shí)際的通風(fēng)機(jī)負(fù)載機(jī)械特性為TL=T0＋kn2圖4-7理想通風(fēng)機(jī)負(fù)載機(jī)械特性圖4-8實(shí)際通風(fēng)機(jī)負(fù)載機(jī)械特性2025/6/26144.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)4.1.3電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件

由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方程

可知，當(dāng)

時(shí)，過(guò)渡過(guò)程加速，當(dāng)

時(shí)，過(guò)渡過(guò)程減速，而電力拖動(dòng)穩(wěn)定運(yùn)行條件:常數(shù)，即

，即電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載的機(jī)械特性的交點(diǎn)上（工作點(diǎn)），以下分交點(diǎn)a、b兩種情況討論。1.工作在a

點(diǎn)分兩種情況：（1）由圖4-9(a)可知，干擾使負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

，則電磁轉(zhuǎn)矩T<TL，由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可知n

，T

，系統(tǒng)運(yùn)行到a'點(diǎn)，干擾過(guò)后由于T＞TL，使n

，T

，則T=TL，系統(tǒng)回到a點(diǎn)，即穩(wěn)定工作點(diǎn)。

2025/6/26154.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)（2）由圖4-9(b)可知，干擾使負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

，則電磁轉(zhuǎn)矩T>TL，由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可知n

，T

，T=TL→a"點(diǎn)，干擾過(guò)后由于T＜TL

，使n

，T

，T=TL

，系統(tǒng)回到a點(diǎn)，即穩(wěn)定工作點(diǎn)。

(a)干擾使TL

(b)干擾使TL

圖4-9拖動(dòng)系統(tǒng)工作在a點(diǎn)運(yùn)行情況2025/6/26164.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)2.工作在b

點(diǎn)分兩種情況:（1）由圖4-10可知，干擾使負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

，則電磁轉(zhuǎn)矩T<TL，由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可知n

，T

，則n

，最終n=0，即堵轉(zhuǎn)，干擾過(guò)后由于T＜TL，不能運(yùn)行。

（2）干擾使負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

，則電磁轉(zhuǎn)矩T>TL，由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線可知n

，T

，則n

，系統(tǒng)運(yùn)行到b'點(diǎn)，干擾過(guò)后由于T＜TL，n

，T

，系統(tǒng)運(yùn)行到a

點(diǎn)，即穩(wěn)定工作點(diǎn)。

2025/6/26174.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)圖4-10拖動(dòng)系統(tǒng)工作在b點(diǎn)運(yùn)行情況2025/6/26184.1電力拖動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)則由此可得如下結(jié)論，交點(diǎn)a為穩(wěn)定工作運(yùn)行點(diǎn)，b為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，即穩(wěn)定運(yùn)行的充分條件:圖4-11拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行情況2025/6/26194.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4.2.1異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系

，由前面的運(yùn)動(dòng)方程可知，它決定拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及過(guò)渡過(guò)程的工作情況。其中，固有機(jī)械特性是指在額定電壓及額定頻率下，定子及轉(zhuǎn)子電路不外接電阻，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(或轉(zhuǎn)差率)之間的關(guān)系，即

，具體可有以下兩種表達(dá)式。2025/6/26204.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-12異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2025/6/26214.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)1.參數(shù)表達(dá)式由近似等值電路得則2025/6/26224.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)由上式可得幾個(gè)特殊點(diǎn)分析：①最大轉(zhuǎn)矩

，則得如下的近似式：2025/6/26234.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)則,結(jié)論：

，；；②過(guò)載倍數(shù)最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)或過(guò)載能力。即2025/6/26244.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)③最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩結(jié)論：

2025/6/26254.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)④起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比，稱為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，即⑤額定工作點(diǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速均為額定值的工作點(diǎn),即

。⑥同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩為零的工作點(diǎn)，即

。2025/6/26264.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2.電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式由參數(shù)表達(dá)式得

2025/6/26274.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)，則得機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式2025/6/26284.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4.2.2異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性

由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式可知，異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩T的數(shù)值是由某一轉(zhuǎn)速n(或s)下，電源電壓Us、電源頻率f1、定子極對(duì)數(shù)np、定子及轉(zhuǎn)子電路的電阻Rs、Rr'及電抗Xls、Xlr'等參數(shù)決定，人為地改變電源電壓、電源頻率、定子極對(duì)數(shù)、定子和轉(zhuǎn)子電路的電阻及電抗等參數(shù)，可得到不同的人為機(jī)械特性。⒈降低定子電壓

同步轉(zhuǎn)速與定子電壓無(wú)關(guān)，臨界轉(zhuǎn)差率也與定子電壓無(wú)關(guān)。隨著定子電壓的降低，最大轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大幅度減少。2025/6/26294.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-13改變電源電壓的人為機(jī)械特性2025/6/26304.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2轉(zhuǎn)子電路串電阻

轉(zhuǎn)子電路串電阻后，最大轉(zhuǎn)矩保持不變，而臨界轉(zhuǎn)差率增加，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩視具體情況而定。圖4-15繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻時(shí)的人為機(jī)械特性2025/6/26314.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4.2.3三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1.三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題及起動(dòng)方法

對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，要求：①電動(dòng)機(jī)應(yīng)有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；②在滿足起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求的前提下，起動(dòng)電流越小越好；③起動(dòng)設(shè)備應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、價(jià)格低廉、制造和維修方便；④應(yīng)力求降低起動(dòng)過(guò)程中的能量損耗。

一般電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4～7倍，這樣大的起動(dòng)電流，一方面使電源和線路上產(chǎn)生很大的壓降，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，欠電壓繼電保護(hù)動(dòng)作而將正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電氣設(shè)備斷電等。另一方面，起動(dòng)電流很大將引起電機(jī)發(fā)熱，特別對(duì)頻繁起動(dòng)的電機(jī)，發(fā)熱更為厲害。2025/6/26324.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

要限制起動(dòng)電流，可以采取降壓或增大電機(jī)參數(shù)的方法。為增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可適當(dāng)加大轉(zhuǎn)子的電阻。所以大容量的異步電動(dòng)機(jī)一般采用加裝起動(dòng)裝置起動(dòng)。(1)起動(dòng)時(shí)的情況起動(dòng)瞬間s=1，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子電流的公式，有2025/6/26334.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

電機(jī)起動(dòng)時(shí)一般要求：Tst>

1.2TL，Ist=（4～7）IN，若起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst過(guò)小，將無(wú)法直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。若起動(dòng)電流Is過(guò)大，將造成電動(dòng)機(jī)過(guò)熱，減少其壽命，產(chǎn)生強(qiáng)大的電動(dòng)力，損壞電機(jī)，甚至危害到人的生命，還會(huì)使電網(wǎng)電壓降低，影響其他正常生產(chǎn)的電動(dòng)機(jī)，易生產(chǎn)出廢品。(2)起動(dòng)方法①直接起動(dòng)

該方法適用于小容量籠型電動(dòng)機(jī)。容量在7.5KW以下的籠型電動(dòng)機(jī)均可以直接起動(dòng)，一般按可下面經(jīng)驗(yàn)公式?jīng)Q定：2025/6/26344.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

若上式成立，則可以采用直接起動(dòng)，否則要用降壓起動(dòng)。同時(shí)，需要校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩。②鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)a.定子串電抗或電阻起動(dòng)則

解得

2025/6/26354.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)——串聯(lián)電抗起動(dòng)的起動(dòng)電流減小倍數(shù)同理，若串聯(lián)電阻起動(dòng)，則起動(dòng)電阻為電磁轉(zhuǎn)矩與定子電流的平方成正比。2025/6/26364.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

起動(dòng)時(shí)，電抗器或電阻接入定子電路，起動(dòng)后，切除電抗器或電阻，進(jìn)入正常運(yùn)行。三相異步電動(dòng)機(jī)定子邊串入電抗器或電阻起動(dòng)時(shí)，定子繞組實(shí)際所加電壓降低，從而減小起動(dòng)電流。但定子邊串電阻起動(dòng)時(shí)，能耗較大，實(shí)際應(yīng)用不多。2025/6/26374.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-16定子串電阻或電抗的降壓起動(dòng)控制線路2025/6/26384.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)b.Y—Δ起動(dòng)

設(shè)UN為線電壓；ZK為電機(jī)的短路阻抗。Y接法時(shí)，

Δ接法時(shí)2025/6/26394.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

即采用Y—Δ起動(dòng)，線電流降低到直接起動(dòng)時(shí)的三分之一。同理分析可知轉(zhuǎn)矩關(guān)系：

即采用Y—Δ起動(dòng)，轉(zhuǎn)矩降低到直接起動(dòng)時(shí)的三分之一?？刂凭€路如圖4-18。2025/6/26404.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-18Y—Δ起動(dòng)控制電路2025/6/26414.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)c.自耦變壓器降壓起動(dòng)供電電源變壓器提供的直接起動(dòng)電流Ist為2025/6/26424.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流降低到直接起動(dòng)時(shí)的

倍。

電壓抽頭可以根據(jù)負(fù)載情況及電源情況來(lái)選擇，一種是40%、60%、80%，另一種是55%、64%、73%。自耦變壓器適用于大中型電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)。控制線路如圖4-19。2025/6/26434.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-19自耦變壓器降壓起動(dòng)控制電路2025/6/26444.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

2繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

前面在分析機(jī)械特性時(shí)已經(jīng)說(shuō)明，適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子電路的電阻不僅可以降低起動(dòng)電流，還可以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)正是利用這一特性，起動(dòng)時(shí)在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻器或頻敏變阻器來(lái)改善起動(dòng)性能。(1)轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)2025/6/26454.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

開始起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子中串入合適的電阻，以最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)。通過(guò)適時(shí)切除電阻，可使起動(dòng)時(shí)間縮短。最后達(dá)到穩(wěn)定工作點(diǎn)。該方法既可限制起動(dòng)電流，又可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為了在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中得到比較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需分幾級(jí)切除起動(dòng)電阻。

2025/6/26464.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-21轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)

(a)分級(jí)起動(dòng)電路(b)機(jī)械特性2025/6/26474.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)(2)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)

頻敏變阻器的特點(diǎn)是它的阻值會(huì)隨著轉(zhuǎn)速的升高而自動(dòng)減小。電機(jī)開始起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，頻敏變阻器的等效電阻比較大，可起到限制起動(dòng)電流和提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流的頻率下降，頻敏變阻器的等效電阻也隨之減小，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)平滑。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，可將頻敏變阻器切除。2025/6/26484.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4.2.4三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)1.三相異步電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)(1)回饋制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)及能量關(guān)系電動(dòng)機(jī)在外力（如起重機(jī)下放重物）作用下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、電流和轉(zhuǎn)矩的方向都發(fā)生了變化，轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，成為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖4-24回饋制動(dòng)原理圖2025/6/26494.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)即產(chǎn)生回饋條件：

，此時(shí)由功率平衡關(guān)系可知，電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電運(yùn)行。圖4-25三相異步電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)電路2025/6/26504.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)，不計(jì)電動(dòng)機(jī)本身?yè)p耗P0時(shí)，軸上輸出的機(jī)械功率電磁功率制動(dòng)時(shí)電機(jī)軸上機(jī)械能被轉(zhuǎn)化為電能由轉(zhuǎn)子側(cè)傳送到定子側(cè)。2025/6/26514.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)上式表明，由轉(zhuǎn)子側(cè)傳送到定子側(cè)的功率最終回送電網(wǎng)。此時(shí)電動(dòng)機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔莛佀碗娋W(wǎng)，所以稱回饋制動(dòng)。2025/6/26524.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2.反接制動(dòng)(1)定子兩相反接的反接制動(dòng)

改變電動(dòng)機(jī)定子繞組與電源的聯(lián)接相序，如圖4-27所示，斷開QS1，接通QS2即可。

電源的相序改變，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)立即反轉(zhuǎn)，而使轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)、電流和電磁轉(zhuǎn)矩都改變方向。因機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向未變，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，此稱電源反接制動(dòng)。2025/6/26534.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-27定子電源反接制動(dòng)原理2025/6/26544.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向與定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)方向相反：n與n1方向相反，則轉(zhuǎn)差率2025/6/26554.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸入功率為

，即反接制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率，也從電網(wǎng)輸入電功率，并全部消耗在轉(zhuǎn)子繞組電阻中。為保護(hù)電機(jī)不致過(guò)熱損壞，即限制制動(dòng)電流和增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需在轉(zhuǎn)子回路串入較大的制動(dòng)電阻。制動(dòng)電阻的計(jì)算方法：①當(dāng)采用反接制動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)制動(dòng)停車時(shí)，可根據(jù)要求的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)計(jì)算所需要的制動(dòng)電阻。②當(dāng)采用反接制動(dòng)方式下放重物時(shí)，可根據(jù)要求的穩(wěn)定下放速度來(lái)確定所需要的附加制動(dòng)電阻值。2025/6/26564.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)(2)轉(zhuǎn)速反向的反接制動(dòng)（倒拉反接制動(dòng)）

當(dāng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載時(shí)，定子接線不變，在轉(zhuǎn)子回路中串入一個(gè)較大的電阻。因此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降，當(dāng)電機(jī)減速至n＝0時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩仍小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在位能負(fù)載的作用下，使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。

當(dāng)Tst

<TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，

稱為倒拉反接制動(dòng)。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)倒拉反接制動(dòng)狀態(tài)，常用于起重機(jī)低速下放重物。2025/6/26574.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)3.能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)基本原理：沒(méi)有外加的交流電源，在直流磁場(chǎng)的作用下，將儲(chǔ)存的能量消耗完。將運(yùn)行著的異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組從三相交流電源上斷開后，立即接到直流電源上。當(dāng)定子繞組通入直流電源時(shí)，在電機(jī)中將產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子因機(jī)械慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割恒定磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，轉(zhuǎn)子電流和恒定磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，該電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。2025/6/26584.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)圖4-28能耗制動(dòng)原理圖2025/6/26594.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4.2.5三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

人為地在同一負(fù)載下使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)哪骋粩?shù)值改變?yōu)榱硪粩?shù)值，以滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要，這一過(guò)程稱為調(diào)速。

從異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速關(guān)系式可以看出，

，異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速可分以下三大類：①改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)np—變極調(diào)速。②改變供電電網(wǎng)的頻率fl—變頻調(diào)速。③改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s，方法有改變電壓調(diào)速、繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速。后2種屬于無(wú)級(jí)調(diào)速。2025/6/26604.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)1.變極調(diào)速(1)變極方法

電流反向變極法指繞組改接后，使其中一半繞組中的電流改變了方向，從而改變了極對(duì)數(shù)。（a）反向串聯(lián)或反向并聯(lián)np=12025/6/26614.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)（b）正向串聯(lián)np=2圖4-30改變極對(duì)數(shù)的調(diào)速原理2025/6/26624.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)2.變頻調(diào)速隨著變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速應(yīng)用日益廣泛，有逐步取代直流調(diào)速的趨勢(shì)，它主要用于拖動(dòng)泵類負(fù)載，如通風(fēng)機(jī)、水泵等。由定子電勢(shì)方程式Us≈Eg＝4.44f1N1Kw1Φm可看出，當(dāng)降低電源頻率f1調(diào)速時(shí)，若電源電壓Us不變，則磁通Φm將增加，使鐵心飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流和鐵損耗的大量增加，電機(jī)溫升過(guò)高等，這是不允許的。因此在變頻調(diào)速的同時(shí)，為保持磁通Φm不變，就必須降低電源電壓，使Us/f1為常數(shù)。變頻調(diào)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出性能的不同可分為：保持電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力不變；保持電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩輸出；保持電動(dòng)機(jī)恒功率輸出。2025/6/26634.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)變頻調(diào)速的主要優(yōu)點(diǎn)是能平滑調(diào)速、調(diào)速范圍廣、效率高。主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)較復(fù)雜、成本較高。

三相異步電動(dòng)機(jī)定子每相電動(dòng)勢(shì)的有效值是：

，只要控制好

和

，便可達(dá)到控制磁通

的目的，因而采用變壓變頻調(diào)速的基本控制方式：(1)基頻以下調(diào)速保持

不變，當(dāng)頻率

從額定值

向下調(diào)節(jié)時(shí)，使

常值，采用電動(dòng)勢(shì)頻率比為恒值的控制方式。當(dāng)電動(dòng)勢(shì)值較高時(shí)，忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓

，則得

，這是恒壓頻比的控制方式。2025/6/26644.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)低頻時(shí)，

和

都較小，定子漏磁阻抗壓降所占的份量就比較顯著，不再能忽略。這時(shí)，可以人為地把電壓

抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。帶定子壓降補(bǔ)償?shù)暮銐侯l比控制特性如圖4-33中的b線，無(wú)補(bǔ)償?shù)目刂铺匦詣t為a線。圖4-33恒壓頻比控制特性2025/6/26654.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)(2)基頻以上調(diào)速在基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率從

向上升高，保持

，這將迫使磁通與頻率成反比地降低，相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速的情況。把基頻以下和基頻以上兩種情況的控制特性畫在一起，如圖4-34所示。圖4-34異步電機(jī)變壓變頻調(diào)速的控制特性2025/6/26664.2三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)在基頻以下，磁通恒定，屬于“恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速”性質(zhì)，而在基頻以上，轉(zhuǎn)速升高時(shí)磁通降低，基本上屬于“恒功率調(diào)速”。2025/6/2667已知3、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速當(dāng)電源電壓一定時(shí)，主磁通Φm基本上是定值，轉(zhuǎn)子電流I