1、電機(jī)原理及拖動(dòng)（下）,東北大學(xué),邊春元 2007.8,內(nèi)容介紹,第二節(jié) 籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),關(guān)于起動(dòng) 繞線式：起動(dòng)可調(diào)到最佳 籠型：Ik大，電網(wǎng)可能不允許； Tk不大，降壓時(shí)Tst更?。M足電網(wǎng)），適于輕載起動(dòng)。 （直接起動(dòng)） 特殊籠型：深槽、雙籠、高滑差。（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大） 籠型電機(jī)起動(dòng)的要求 滿足：電網(wǎng)（希望Ik?。┖拓?fù)載（希望Tk大）。 電網(wǎng)對(duì)起動(dòng)電流的要求,如果不滿足要求，應(yīng)降低起動(dòng)電流。 辦法：,負(fù)載對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求 要求：,結(jié)論：良好起動(dòng)，以上兩項(xiàng)要求應(yīng)權(quán)衡。 直接起動(dòng) 一般，首選直接起動(dòng)。7.5kW以下電機(jī)可以直接起動(dòng)。 現(xiàn)代設(shè)計(jì)的籠型異步電動(dòng)機(jī) ： 根據(jù)直接起動(dòng)的電磁力和發(fā)熱設(shè)計(jì)

2、其機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。 減壓起動(dòng) 不滿足電網(wǎng)要求時(shí)采用減壓起動(dòng)。 基本問題（減壓時(shí)的起動(dòng)電流） 設(shè)U為電機(jī)端電壓 I0很?。梢院雎裕?得初始起動(dòng)電流：,定子串電阻、電抗 接線圖（圖6-14） （小電機(jī)：串電阻，大電機(jī)：串電抗） 原理（等效電路見教材圖6-15 ） ：,解得：,定子串阻抗的特點(diǎn)：適用于空載或輕載起動(dòng) 。,起動(dòng) （6端子電機(jī)）,接線圖： 教材圖6-16：K1、K3閉合（降壓起動(dòng)）K3斷開、k2閉合（正常運(yùn)行）。 由教材圖6-17可看出加到一相的電壓不同。,特點(diǎn)：,優(yōu)缺點(diǎn)： 起動(dòng)電流?。▽?duì)電網(wǎng)）、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、操作方便； 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，降壓系數(shù)不可調(diào)； 僅適合于30kW以下的小

3、功率電動(dòng)機(jī)空載或輕載起動(dòng)。 自耦變壓器起動(dòng) 教材圖6-18為接線圖，教材圖6-19為一相電路 。,減壓系數(shù)：,自耦變壓器變比：,特點(diǎn)：,優(yōu)缺點(diǎn)：教材 P208 工業(yè)自耦變壓器抽頭比：0.8、0.65。 總結(jié)： 教材P208 表6-2 例6-3 (看一下) 教材P210 圖6-20 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩籠型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 深槽，雙籠異步電動(dòng)機(jī)（看一下） 擠流效應(yīng)（趨表效應(yīng)）,第三節(jié) 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),分級(jí)起動(dòng) 理想起動(dòng)特性（圖6-24 ） 內(nèi)容： 什么是理想起動(dòng)特性 函數(shù)公式 起動(dòng)級(jí)數(shù)已知和未知，轉(zhuǎn)子電阻算法 習(xí)題6-39 作業(yè)：6-336-38 串頻敏變阻器起動(dòng) 原因：串電阻分級(jí)起動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)

4、雜、維護(hù)量大。 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩改善（教材圖6-27） 。（在起動(dòng)過程中，能保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）,第四節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,調(diào)速方法,轉(zhuǎn)差功率消耗型：變s,轉(zhuǎn)差功率回饋型：串級(jí)調(diào)速（轉(zhuǎn)子串電阻的改進(jìn)），高 轉(zhuǎn)差功率不變型：變p、變f， 高,轉(zhuǎn)差功率:,對(duì)于變s:,變極調(diào)速,原理 異步機(jī)極數(shù)是定子繞組結(jié)構(gòu)決定的（籠型） 兩個(gè)“半”繞組順串（圖6-28 ）：多級(jí)（低速） 兩個(gè)“半”繞組反串或順并（圖6-29） ：少級(jí)（高速） 變級(jí)（改變接法時(shí)，應(yīng)同時(shí)變相序）？ p=1，空間角度（）：0、120、240 p=2，空間角度（）：0、240、480（120）（反轉(zhuǎn)） 變極前、后、轉(zhuǎn)矩和功率關(guān)系 氣隙磁密,電磁轉(zhuǎn)

5、矩,輸出功率,接線舉例 YY/Y聯(lián)結(jié)（圖6-30 ：改變相序）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速,YY/D聯(lián)結(jié)（圖6-31 ：改變相序）接近恒功率調(diào)速,變級(jí)調(diào)速：分級(jí)調(diào)速；電機(jī)工藝復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)。 變頻調(diào)速 VVVF、DTC、矢量控制（SPWM、SVPWM）,恒磁通變頻的概念,恒磁通變頻：,基速的提法 基速：電機(jī)額定速度 基速以下，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，U1與f1協(xié)調(diào)控制； 基速以上，恒功率調(diào)速（弱磁調(diào)速），,E1/f1=C時(shí)的人為特性 恒磁通調(diào)速,機(jī)械特性曲線（教材圖6-32） 容許輸出（恒轉(zhuǎn)矩）,功率因數(shù),U1/f1=C時(shí)的人為特性（近似恒磁通調(diào)速）,n,電壓補(bǔ)償（也稱轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償）：低速特性變壞（？）,向基頻以上調(diào)節(jié)的變頻調(diào)速

6、 當(dāng) f1fN 時(shí)，要保持m=C，定子電壓需要高于額定值，這是不允許的。 辦法：保持 U1=UN ，這樣 f1，m，相當(dāng)于弱磁調(diào)速。 Tmax,nm,機(jī)械特性 教材 圖6-34 特點(diǎn)：運(yùn)行段近似平行；Tmax1/f12。 PM,不同頻率，s 變化不大，近似恒功率調(diào)速。,真正恒功率條件：,變頻調(diào)速特點(diǎn) ： 基頻以下，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速； 基頻以上，恒功率調(diào)速； 機(jī)械特性基本平行，硬特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好； 運(yùn)行時(shí)，s 小，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率高； 可連續(xù)調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。,降低定子電壓調(diào)速,機(jī)械特性： （圖6-8） 特點(diǎn)： 同步轉(zhuǎn)速n1不變；sm不變； 同一轉(zhuǎn)速下 ：T U12，調(diào)速范圍小。

7、,為了改善D，繞線式電機(jī)可加大轉(zhuǎn)子外串電阻（教材圖6-11 可以看出特性變軟）， （圖6-36 可以看出特性變軟后，調(diào)速范圍變大）。,低速穩(wěn)定性差（采用高滑差電機(jī)，特性軟）。 改進(jìn)：速度閉環(huán) 性能分析：恒P？恒T？（都不是）,變極調(diào)壓調(diào)速：結(jié)合變極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)（ps小），可以改善調(diào)速性能。 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（繞線式） 機(jī)械特性： 特性變軟（圖6-24） 缺點(diǎn)：低；低速穩(wěn)定性差。 調(diào)速性能： 性質(zhì),效率：低速時(shí)，效率低,串級(jí)調(diào)速 （ ps回饋型 ） 轉(zhuǎn)子回路串附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的等效電路：（教材圖6-40） 功能：轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng) 方法：條件,功率關(guān)系（看一下）：,轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速 原理示意圖：（ 教材圖6

8、-44） 效率低，低速穩(wěn)定性差。,第五節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài),概述,電動(dòng) （0s1） 特性：（教材圖6-48） (1、3象限) 特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向相同： 0s1；nn1。 T與n方向一致； 電動(dòng)機(jī)吸收功率； 一、三象限。,反接制動(dòng) （ s1 ：電源反接） 籠型：（反相序）可直接反接 繞線式： 原理 措施：反相序，同時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入大電阻。 串入電阻后特性變軟（圖6-49：曲線2）。 過程：,起始轉(zhuǎn)差率：,功率關(guān)系 電磁：,（因?yàn)閟1 ，電網(wǎng)輸入）,轉(zhuǎn)差：,能流圖 特點(diǎn) 能量消耗大 ； 二象限；,可實(shí)現(xiàn)快制動(dòng)，快反轉(zhuǎn)； 制動(dòng)：應(yīng)在 n =0時(shí)，撤電源。 反接制動(dòng)（ s 1 ：倒拉反接） 倒拉反節(jié)制動(dòng)（圖6-51） 條件：位能負(fù)載 措施：電源不變，串入足夠大電阻（特性非常軟） 第四象限 能量關(guān)系：同前 D點(diǎn)：反接制動(dòng)“運(yùn)行”,例：6-4，6-5 （仔細(xì)看一下）,回饋制動(dòng)（ s 0 ：再生制動(dòng)） 原理 反相序回饋制動(dòng)（圖5-52）。 措施：位能負(fù)載，串電阻反相序接電源（曲線1）；串電阻，切電阻（曲線2） 。 物理過程：,穩(wěn)定時(shí)： 第四象限，,轉(zhuǎn)差率,功率關(guān)系,相量圖（圖6-53 ） 由相量圖，,第二象限回饋制動(dòng) 變頻調(diào)速（圖6-54 ）,小車下坡,YY/D變級(jí)調(diào)速,能流圖,能耗制動(dòng) 措施：切掉交流，定子通直流（定子串電阻