1、第五章 三相感應電動機的電力拖動中國石油大學（華東）信控學院15-1 三相感應電動機的機械特性回顧一下，直流電動機的機械特性，是指轉速與電磁轉矩之間的關系。感應電動機的機械特性也是指轉速與電磁轉矩之間的關系，不過通常用轉差率與電磁轉矩之間的關系來代替。一、機械特性的三種表達式一、機械特性的三種表達式1.機械特性的物理表達式P2CupMP12221112111cos22MwmPm E IfppEf N K 2)/2/(cos212211111pfIkNfmPTmwM1111/ 2wMm pNkC122cosMmTCI上式稱為三相異步電動機機械特性的物理表達式。物理表達式反映了電磁轉距與轉子電流有

2、功分量、每極磁通成正比的物理本質。直流電機的電磁轉矩表達式？MaTCI32.機械特性的參數表達式機械特性的參數表達式12222112()UIrrxxs22122122112221)()/(xxsrrsrUmsrImPMpfPPTMM/211221221122112xxsrrfsrpUm它反映了感應電機的電磁轉矩T跟電源電壓U1、頻率f1、電機的參數及轉差率S之間的關系。4221221122112xxsrrfsrpUmT當U1、f1和電機的參數不變時，T僅是S的函數，可得到T=f(S)關系曲線。n與S存在一一對應的關系，所以可以得到n與T的關系n=f(T)，即為感應電動機的機械特性曲線。1S0表

3、示感應電機處于電動狀態，S1和S0表示感應電機處于發電狀態在機械特性曲線上有兩處最大電磁轉矩點0dsdT0/)()/(/1221221dsxxsrrsd5)(4)(421121122121211211212221212xxfpUmxxrrfpUmTxxrxxrrSmm正號表示電動，負號表示發電，分別對應于B、B點Tm為最大電磁轉矩，而Sm為臨界轉差率，為什么不是最大轉差率？感應電機運行時，要有一定的過載能力，通常用 來表示，也稱為過載倍數，這是感應電動機的一個重要指標，一般感應電動機，過載倍數為1.62.2。/MmNTT6當電源頻率和電機參數不變時21mTU)(4)(4211211221212

4、11211212221212xxfpUmxxrrfpUmTxxrxxrrSmmSm與電源電壓無關，只與電機參數有關。Tm與 無關，而Sm與 成正比。2r2rSm與f1有何關系？Tm呢？121122()xxf LL7221221122112xxsrrfsrpUmT將S=1代入，可得到起動轉矩221122112122Qm pU rTfr rxx當電源頻率和電機參數不變時21QTU在額定電壓、額定頻率和電機固有參數的條件下，起動轉矩是一個固定的值。定義起動轉矩與額定轉矩之比為起動轉矩倍數：/MQNKTT一般要求大于1，這樣才能帶額定負載順利起動83.機械特性的機械特性的實用表達式實用表達式,2221

5、22112211xxsrrfsrpUmT)(4211211xxfpUmTm222112mrSrxx 22mmmmmSSSSTssTss2mmmTTSSSS求出Tm和Sm即可得到實用表達式9mMNTT2(1)mNMMSS根據產品目錄可以查出PN（單位為kW），nN和M，求出TN：3310106095502NNNNNNNPPPTnn2mmmTTSSSS即可得到T與S的關系，稱為實用表達式。實用表達式反映出感應電機機械特性是由一段直線段和一段雙曲線構成。10當SSm時，mmSSSS22mmmmmTTTSSSSSS稱為直線表達式注意 ：(1)直線表達式只表示SSm的那一段，不滿足S=SASBSCSD=

6、0，所以 IAIBICID13例5-1 三相四極50Hz繞線式感應電動機，PN=150kW，U1N=380VnN=1460r/min，M=2，試求：(1)該機固有特性的表達式；(2)該機的固有起動轉矩；(3)恒轉矩負載且Tz=755Nm時的轉速。三種表達式，等效電路參數未知，物理表達式和參數表達式不能寫出。直線表達式只能表示線性段，不能表示全局，也不合適。只有實用表達式。2mmmTTSSSSmMNTT2(1)mNMMSS3310106095502NNNNNNNPPPTnn11NNnnSnS=1，可求出固有起動轉矩TQTz=755代入可求出S14S=0.02或0.5EFE點是否是穩定的平衡點？F

7、點呢？E點系統不能穩定運行，舍掉S=0.5S取0.02，可求出n。zdTdTdndn15三、感應電動機的人為機械特性三、感應電動機的人為機械特性人為地改變電動機的任一參數（如U1，f1，p，定子回路電阻或電抗，轉子回路電阻或電抗等）的機械特性統稱為人為機械特性。1.降低定子端電壓的人為特性其它條件與固有特性一樣，僅降低定子相電壓得到的人為機械特性稱為降低定子端電壓的人為特性。特點：(1)頻率不變，故理想空載點不變(2) ，Sm不變。21mTU(3) 21QTU16根據這三個特點，可以得到降低端電壓人為機械特性的實用表達式：2112mmmmmNTTSSSSUTTU 同理可以寫出直線表達式：2mm

8、TTSS211mmNUTTU2mMNSS為什么必須降低定子端電壓？頻率不變，若端電壓高于額定電壓，則根據 知，主磁通升高，磁路飽和，勵磁電流迅速增大。111114.44wmUEf N k17課堂練習：4-33從圖中可以看出電機轉速下降額定恒轉矩負載，故電磁轉矩不變122cosMmTCI222arctanXrS111114.44wmUEf N k2I mI 1I難以確定如磁路不飽和，則能否確定？主磁路的磁阻由氣隙決定，所以勵磁電流與主磁通成正比，即與電壓成正比。如果S不變，轉子電流恰好與主磁通成反比，應增大。即使這樣，定子電流也應增大。更何況S變大，會導致轉子電流增大得更多，所以定子電流是增大的

9、。18定轉子電流均增大，定轉子銅耗也增大，長時間運行，易使電機發熱，燒壞。所以，不允許電機長時間帶額定負載低壓運行不允許電機長時間帶額定負載低壓運行。2212NmNNIII222 2221112211NmmNNNUUIIIIIUU22222222221111222111111NNmNNmNNNmNNNUUUUIIIIIIUUUU22111111NNUUUU222222(0,1)111111(1)xxxxxxx2NmNII11NII上述結論有兩個前提：一是磁路不飽和，二是帶額定恒轉矩負載。定轉子電流均增大，定轉子銅耗也增大，長時間運行，易使電機發熱，燒壞。所以，不允許電機長時間帶額定負載低壓運行

10、不允許電機長時間帶額定負載低壓運行。低于額定電壓，可以近似認為磁路不飽和，恒功率負載，因轉速變化不大，也認為轉矩不變，實際上轉矩反而會有所增大。19一臺高壓電機，如果將其接到低壓電網上，帶額定轉矩運行，結果運行一段時間發現電機燒壞，試分析原因？如與電壓成比例的負載轉矩運行，會不會燒壞電機？21122mNmmmUTUTTSSSS1 22cosMmTCI11NNUSSU11NUTU則11NUSU電機轉子電流仍會高于額定電流，長時間運行會發熱，損壞轉子。高壓電機低壓運行要特別慎重。高壓電機低壓運行要特別慎重。20有功電流上升，無功電流下降，功率因數將上升。電壓下降為原來一半，則最大轉矩為原來1/4，

11、能否帶起額定轉矩？不能，至于電機是否停轉，決定于恒轉矩負載是反抗性恒轉矩負載還是位能性恒轉矩負載，前者會停轉，電機處于堵轉，會燒壞電機，后者電機不會停掉，會一直反向加速，電流越來越大，要么電機燒壞，要么發生飛車。212.轉子回路串對稱三相電阻的人為特性僅繞線式感應電機可以轉子回路串電阻。其它條件與固有特性一樣，僅在轉子回路串入對稱三相電阻，得到的人為機械特性稱為轉子回路串對稱三相電阻的人為特性。特點：(1)頻率不變，故理想空載點不變(2) ，Sm隨轉子電阻增大而增大但Tm不變。2mSr(3)Sm1時，TQ隨R的增大而減小。2223轉子串對稱三相電阻時的人為特性的實用表達式為：2mmmTTSSS

12、S222211mmSrRRRSrrr 直線表達式為：2mmTTSS21mmSRSr 令Sm=1，可以獲得最大的起動轉矩：此時222222211211()mrRrRrSrrrXX221122()RrXXr24作業：4-31相同的截面積、相同的長度，鋁導條的電阻較銅導條的電阻大從等效電路可以看出， S=1，轉子電阻增大，轉子支路阻抗增大，整個等效電路的等效阻抗增大，起動電流減少。25效率跟什么有關？122121100%100%100%PpPPPPpPP2如何變化？軸上輸出的轉矩與轉速之積，轉矩不變，轉速下降，故P2下降。轉速下降不大，端電壓也不變，故不變損耗基本不變，關鍵是定轉子銅耗如何變化？定子

13、銅耗取決于勵磁電流與轉子電流，而轉子銅耗則取決于轉子電流，勵磁電流不變，所以只要知道轉子電流如何變化，即可知定轉子銅耗如何變化。26轉子支路端電壓近似不變，S增大，r2也增大，轉子電流如何變化？應找到S與r2之間的關系，它們有何關系？2mmTTSS22mmSrRSr從機械特性上看，我們分析的點在直線段，可以用直線表達式22mmCuCuAlAlmCumAlTTTSTSSSCuAlmCumAlSSSS22CumCuCuAlmAlAlSSrSSrS與r2成正比，轉子電流將如何變化？轉子電流不變！而且轉子的阻抗角也不變！轉子銅耗也不變？轉子銅耗變大，而定子銅耗基本不變，效率降低。27電磁功率如何變化？

14、電磁功率有多種表示形式：221 212MCurPm ITpPS 究竟用哪種形式進行分析，要看哪種形式中的變化因素更單純。在本題中，不宜用第三種形式進行分析，因為有變大的因素，也有變小的因素，最合適的是用轉矩形式分析。電磁功率是不變的。進而推廣到一般情況，轉子回路串電阻，當負載為恒轉矩負載，在轉速變化不是很大（意味著電機運行于機械特性的直線段）或不計空載損耗的情況下，電磁功率不變。知識重要，有效地運用知識更重要！知識重要，有效地運用知識更重要！28定子電流如何變？整個電路的參數哪幾個發生了變化？從定子輸入端看，輸入阻抗沒有發生變化，所以定子電流的大小和相位沒有發生變化。故定子電流、功率因數不變。

15、輸出功率如何變化？可以從幾個角度來理解，一是等效電路，總的機械功率降低，空載損耗幾乎不變，輸出功率降低；二是負載轉矩不變，轉速下降，所以輸出功率降低。293、定轉子回路串對稱三相電抗器的人為特性籠型感應電機可在定子回路串電抗器，而繞線式感應電機則在定轉子回路中都可以串對稱三相電抗器。)(4)(421121122121211211212221212xxfpUmxxrrfpUmTxxrxxrrSmm211222112122Qm pU rTf r rxx串入電抗器后，Sm、Tm、TQ均下降。30例5-2 某三相六極50Hz感應電動機，額定轉速為nN=980r/min，轉子每相電阻r2=0.06,為使

16、恒轉矩負載的轉速降為n=750r/min，應在轉子回路中串入多大電阻？此時轉子電流將如何變化？轉子銅耗將如何變化？2222NmmSSrSSrRSN，S2可求，則串入電阻可求轉子電流將不變，轉子銅耗增加。與4-31一樣。在直線段，所以315-2 三相感應電動機的起動一、感應電動機的固有起動性能一、感應電動機的固有起動性能感應電動機額定接法、轉子回路不串任何阻抗，直接投入額定電壓、額定頻率的電網，使之從靜止狀態開始轉動直至穩定運行，稱為直接起動，這時的起動特性稱為固有起動特性?；叵胍幌轮绷麟姍C的直接起動，起動電流如何？起動轉矩如何？又有幾種起動方式？大，大。電樞回路串電阻、降壓。2)(2)(212

17、1121xxrrUIIQQNKIZU11)74(32122cos(0.81.8)QMmQNTCIT主磁通與額定值相比，是大還是小，為什么？轉子回路的阻抗角與額定值相比，是大還是?。啃〈蟊M管起動電流很大，但是起動時的電磁轉矩并不大起動電流大，起動轉矩小起動電流大，起動轉矩小是普通感應動機固有起動性的主要矛盾。過大的起動電流可能引起供電變壓器的電壓波動，對電機本身及其它用戶帶來不良影響；起動轉矩小則會對需滿載起動的機械造成困難。33不同的起動方法就是在保證一定轉矩的情況下，采取不同的措施限制起動電流，即從電網吸收的電流。原則：對電網、電機、應用場合綜合考慮，選最佳啟動方式電網、電機、應用場合綜合考

18、慮，選最佳啟動方式。 電動機容量相對于電網容量很小時，可以直接起動；如果生產機械對轉矩要求不大，則只考慮限制電流；如生產機械對轉矩要求較高，則既要限制電流，又要保證需要的轉矩。對于籠形異步電動機，通常采用直接起動、降壓起動等；對于繞線式異步電動機，通常采用轉子串電阻起動等。34二、籠型感應電動機的起動方法1.直接起動7.5kW以下的小容量感應電機，都可直接起動，但7.5kW以上的電機，應根據經驗公式來核定。344QHNNISIPIQ為直接起動時的定子線電流；IN為電機額定電流；SH為供電電源的總容量；PN為電動機的額定功率。不頻繁起動電動機，上面的經驗公式可適當放寬，較頻繁起動電動機則應嚴格按

19、經驗公式判斷。滿足經驗公式，可直接起動，不滿足，則不宜直接起動。352.降壓起動降壓起動(1)定子回路串對稱三相電抗器起動定子回路串對稱三相電抗器起動22122111)()(xxrrUIQ22122111)()(QQxxxrrUI假設電流變為原來的1/a，則電機端電壓變為原來的多少？則起動轉矩變為原來的1/a2，所以只能空載或輕載起動。36(2)自耦變壓器降壓起動電機端電壓變為直接起動的1/k，所以電機的起動電流變為直接起動電流的1/k，但這個電流是變壓器副邊電流，變壓器的原邊電流是副邊電流的1/k，即電機從電網吸收的電流電機從電網吸收的電流變為直接起動的1/k2。1 2QI1QI1 211Q

20、QIIk1 11 21QQIIk1 1121QQIIk37例如一臺電機，IQ/IN=5，則如果要限制起動電流不超過額定電流，起動電壓為UN/5，則起動轉矩變為TQN/25，不適合帶稍大的負載起動，而采用自耦變壓器起動，則限制電網側的起動電流為額定電流，于是變比k取 ，起動轉矩變為TQN/5，可以帶稍大負載起動。5改變變比k，可以滿足帶不同負載起動的需要，但抽頭有限，一般有三種抽頭。運行可靠，在現場中有不少應用，尤其在大容量的電機起動中。對電網而言，起動電流倍數跟起轉矩倍數相同，可以帶較大的負載起動。38(3)星星-三角三角(Y-)起動起動39變成Y，則感應電機定子相電壓變為13NU起動轉矩變為

21、：211133NQyQQNUTTTU起動相電流與相電壓成正比：1113QyQII則從電網每相輸入的線電流的關系為：11133QyQQIII40Y-起動是籠型異步電動機起動的基本方法之一，適用于正常運行時定子繞組為形接法的電動機空、輕載起動。形接法的電動機長時間處于空載或輕載運行時，可將其改為Y形接法，以提高功率因數和效率，節約電能。為什么？空載或輕載時，電機的轉子銅耗很小，而定子銅耗主要是勵磁電流產生的，勵磁電流的大小由主磁通決定。鐵耗隨主磁通變化，磁通正比于電壓。電壓降低，主磁通減少，勵磁電流減少，定子銅耗減少，鐵耗減少，電機轉速變化不大，機械損耗幾乎不變，附加損耗不變，轉子銅耗稍有增加，但

22、增加不大。電機效率增高。而且，降低電壓后，主磁通減少稍有增加，轉子有功電流增加，勵磁電流減少，故電機的功率因數增加。41為此，國產4kW以 上籠型異步電動機，都設計為U1N=380V，定子繞組接法為形，以便于接成Y形。為什么說S稍有增加？所以有一點需要注意，就是當負載不為輕載，變換接法，反而會使轉子電流成為主角，轉子銅耗增大，從而燒壞電機。在前面講4-33時講過，大家聯系起來，對降低端電壓后感應電機的運行有一個全面的掌握。前提是空載或輕載。42小結1：關于降壓運行感應電機帶恒轉矩負載或恒功率負載，當端電壓下降時，電機的轉速將下降，主磁通減少，勵磁電流減少，鐵耗減少，而轉子電流增大，轉子銅耗增大

23、。定子銅耗是否增大，取決于勵磁電流的減少與轉子電流的增大，哪一個因素占主導，在空載或輕載時，前者占主導，定子銅耗減少，電機效率提高，而如果帶額定負載，則后者占主導，定子銅耗增加，電機效率下降。關于功率因數，則取決于電機的參數和轉速下降的范圍，在S較小的情況下，轉子支路呈阻性，轉子電流為有功分量，而勵磁電流則視為無功分量，功率因數提高。43小結2：關于降壓起動直流電動機降壓起動可以達到很好的效果，在允許的電流情況下產生較大的電磁轉矩，為什么感應電機的降壓起動，限制電流，但轉矩會變得更??？籠型感應電機降壓起動不宜帶滿載起動。在以前變頻器沒有大規模應用，要帶滿載起動，是沒有辦法的。只能采用繞線式感應

24、電機，利用轉子串電阻的方法。感應電機降壓起動中要限制的電流是電機從電網吸收的電流，而不是電機的定子電流。主要原因是感應電機降壓時，主磁通也降低，而直流電機則不是這樣。那么可不可以在降壓的過程中使主磁通不降低？可以，根據4.44公式，只要在成比例地降壓和降頻，就可以實現主磁通基本不變，這就是變頻起動。可帶滿載起動，但成本較高。44三、繞線式感應電動機的起動三、繞線式感應電動機的起動起動相電流112221212122()()()QQkkUIIrrRxxUrRx串入的電阻不僅可以限制電流，而且可以調節起動轉矩，可以獲得優越的起動性能。適合重載起動的生產機械。45基本原理：不足：開關太多，切換麻煩。如

25、果有一個裝置，它的電阻隨著轉子轉速的變化而自動變化，當轉速低的時候，電阻大，轉速高的時候電阻小，這是非常好的事情。這就是頻敏變阻器46繞線式感應電動機轉子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是利用鐵耗隨勵磁頻率的變化而變化這一原理工作的。鐵芯中有磁通交變，就有鐵耗，鐵耗隨勵磁電流交變的頻率的增大而增大。感應電機起動時，轉子電流頻率較大，所以頻敏電阻器的等效電阻較大，相當轉子回路串很大電阻起動。隨著電機轉速升高，轉子電流頻率變小，鐵耗減少，頻敏電阻器等效電阻變小。鐵心用厚鋼板疊成，鐵耗很大；磁路較飽和，所以其電抗較小，其等效電路與變壓器相似。自始至終，X都不大。47繞線式感應電機價格較高，而且有滑環和電刷

26、，可靠性不如籠型感應電機，所以在一些場合，盡管需要較大起動轉矩，人們選擇的是用更大容量的籠型感應電機，也不選繞線式感應電機。比如抽油機，它需要的起動轉矩大，而正常運行時負載轉矩不大，正常運行時處于輕載狀態，這就造成了大馬拉小車的現象。功率因數低、效率低。這個問題，困擾了石油行業好多年，各種各樣的方法目前看來都只是能解決一部分問題，或又會出現新的問題。要根本解決這個問題，希望在我們身上，因為我們恰逢其時。目標的實現源于現在踏實地努力，好好打好基礎，目標的實現源于現在踏實地努力，好好打好基礎，學好電拖。學好電拖。48作業：對于三相繞線式感應電動機，在轉子回路串電阻后，為什么可以提高轉子側的功率因數

27、？為什么可以提高其起動轉矩？而對于籠型異步電機，如果在其定子回路中串電阻，其起動轉矩能否提高？為什么？49四、改善起動性能的籠型感應電動機四、改善起動性能的籠型感應電動機1、高轉差率感應電動機：轉子導條采用電阻率較大的鋁合金等材料。限制起動電流，增加起動轉矩。缺點是特性軟，銅耗大，轉子發熱厲害，效率低。2、深槽式感應電機：鐵芯的存在，使得轉子槽漏磁如圖所示。起動時，轉子電流較大，且其交變頻率較高，槽漏磁較大且交變的頻率大，在導體內產生的渦流較大，而渦流的方向在槽底與導條方向相反，在槽口與導條方向相同。相當于轉子導體截面減小了，使轉子電阻增大，起動電流減小而啟動轉矩增加。4-31的分析得到的結論

28、是不是與此類似？集膚效應不是電流集中到導體表面嗎？50正常運行時，轉子槽漏磁的交變頻率為轉差頻率，產生的渦流較小，對轉子電阻影響較小，轉子電阻較小。但轉子因為深槽，相同轉子電流產生的整體漏磁通較大，所以轉子漏電抗較大，為什么？漏磁通較大，則產生的感應電動勢較大，而這個感應電動勢可以看作轉子電流在轉子漏抗上的壓降，轉子電流相同，則漏抗較大。所以電機的功率因數低，過載能力低。為什么？過載能力用什么來表示？轉子漏抗增大，其它參數不變，由等效電路知，功因下降。/MmNTT513、雙籠型感應電動機：兩套籠型繞組，內層導體粗，電阻率小，所以漏抗大、電阻?。煌鈱訉w細，電阻率大，所以漏抗小、電阻大。兩籠共同

29、作用，既有大的起動轉矩，又有硬的特性，得到理想性能曲線。缺點是轉子漏抗較大，造成功率因數和過載能力稍低，而且結構復雜、成本較高。52本節小結 異步電機直接起動的特點及原因 籠型異步電機降壓起動有哪幾種形式，各有何特點 籠型異步電機Y/接法對其運行性能的影響 繞線式異步電機轉子回路串電阻及頻敏電阻器起動的工作原理及適用場合 能夠改善起動特性的幾種特殊的籠型異步電機的轉子結構特點、工作原理及性能上存在的問題53JKMN5-3 三相感應電動機的制動復習直流電機的制動制動運行就是電磁轉矩的實際方向與轉速的實際方向相反，電機處于發電狀態AB、BC、CM、DO、OE、FG、GH、HI各處于什么運行狀態？能

30、量流動關系如何？K、N、J、I點的電樞電流大小關系。54回饋制動是指直流電源與感應電動勢產生的直流電壓反串。轉速實際方向與理想空載轉速相同，且絕對值高于理想空載轉速。機械能變換為電能一部分消耗在電樞回路中，另一部分回饋到直流電源。反接制動是指直流電源與感應電動勢產生的直流電壓順串。轉速實際方向與理想空載轉速相反。機械能變換為電能消耗在電樞回路中。分為兩種，一種是電壓反向的反接制動，另一種是電動勢反向的反接制動。能耗制動，則是沒有外接電源，機械能所發出的電能消耗在電樞回路的電阻上。學習制動部分的關鍵是轉速與理想空載轉速的關系、能量轉速與理想空載轉速的關系、能量流動關系。流動關系。551.轉向反向

31、的反接制動一、感應電動機的反接制動一、感應電動機的反接制動相當于直流電機的電動勢反向的反接制動。適用于將重物勻低速下放。提升重物穩定運行于A點，現將重物勻低速下放，可在轉子回路串入足夠大的電阻，使系統穩定運行于F點。M為什么這個平衡點不可以？56F點，nF0，電機運行于制動狀態。特點：(1)轉速與理想空載轉速相反，這個理想空載轉速就是氣隙旋轉磁場的轉速。(2)能量流動關系0FPT 221 20MrRPm IS111FnnSn2CuMMpPPPP電機從電網吸收的電功率和從軸上吸收的機械功率轉化成的電功率消耗在轉子回路電阻上。572.定子兩相對調的反接制動這種反接制動相當于他勵直流電機電壓反向的反

32、接制動，適用于反抗性負載的快速停機。他勵直流電動機電壓反向，其理想空載轉速反向，而感應電動機定子兩相對調，其理想空載轉速也反向(1)機械特性同步速110nn 設此時轉差率為： ，則：S111111122nnnnnnnSSnnn關于負號，因為同步轉速現在為負，而電磁功率表達式不變。2112221112112/MMPPmU rSTrrXXS 參數表達式：582mmmTTSSSS 實用表達式：直線表達式：2mmTTSS 除S_之外的所有各量，如n1、SN、Sm、TN、Tm均采用正向電動時的值?？傻萌鐖D所示的機械特性。2mmmTTSSSS 轉子回路串對稱電阻R的人為特性：22mmrRSSr觀察直線段，

33、是否與直流電機電壓反向的反接制動很類似？59(2)物理過程原來穩定運行于A點定子任意兩相對調，機械特性已發生變化，而轉速來不及變化，G點。0zTT轉速下降，一直到達C點。在GC段，T0，n11，電機處于反接制動狀態。如果是反抗性負載，在C點不切斷電源，則系統會不會反向起動？0zTT系統會反向起動進入第三象限，最后穩定運行于A點，n0，T1，另一種是回饋制動，端電壓任意兩相對調。后者的轉速應高于同步速，顯然不適合。要求串入電阻的大小，串入電阻與什么有關？轉速、轉矩已知，利用機械特性表達式，即可求出SmSm如何利用已知條件求之？2mmmTTSSSS 2mmmTTSSSS62額定感應電動勢即定子加額

34、定頻率的額定電壓，轉子繞組開路時的線感應電動勢。額定電流是指定子加額定頻率的額定電壓，電機運行于額定狀態時轉子的線電流?；仡櫼幌伦儔浩鞯母边咁~定電壓和額定電流的定義。繞線式感應電機轉子額定電壓和額定電流與之類似。求出之后，如何將其與轉子回路電阻聯系到一起？22mmSrSrR2(1)mNMMSS若r2已知，則可求出R如何利用已知條件求出r2？E2N=253V，I2N=160A有何物理意義？63額定電流和額定感應電動勢都是實際值，根據轉子實際電路，可知：22222222()NSNSNEEIrrSX額定運行時，S很小，所以轉子漏抗可不計。E2NS與E2N有何關系？21224.44NSNwmES f

35、N k21224.443NwmEf N k 22/3NSNNES E2223NNNS EIr2223NNNS ErI64(2)額定運行時突然將定子任意兩相對調，要求制動初瞬的制動轉矩為1.2TN，求轉子每相串入的電阻。制動初瞬，電磁量的過渡過程已經結束，而機械的過渡過程才剛才始。轉速來不及改變，仍為額定轉速，轉矩已知，通過機械特性：2mmmTTSSSS 可求出Sm，利用Sm、Sm、r2、R之間的關系，求出R需要注意的是，Sm有兩個解，為什么？是否要去掉那個不穩定的？65題意中只對初瞬電磁轉矩進行了限制，沒有其它約束，再說，制動過程根本就沒有平衡點，也就沒有判斷穩定性的必要。串哪個電阻制動快？串

36、哪個電阻制動初瞬電流小？串哪個電阻能夠可靠停機？66二、感應電動機的回饋制動二、感應電動機的回饋制動同他勵直流電機的回饋制動類似，感應電動機也有兩類回饋制動：轉速反向的回饋制動和轉速不反向的回饋制動。根據直流電機的回饋制動可以推測出這兩類回饋制動的特點是：(1)實際轉向與理想空載轉速即基波氣隙旋轉磁場的轉向相同，且轉速的絕對值比理想空載轉速大。(2)電機將軸上的機械能變為電能，一部分消耗在電機中，一部分返回到電網。此時S為正還是負？負671.轉向反向的回饋制動在H點，轉速與理想空載轉速方向相同，且比理想空載轉速絕對值大。此時S_0，對應的應用場合是將重物快勻速下放。相當于直流電機中電壓反向的回

37、饋制動682.轉向不變的回饋制動相當于直流電機中電壓不反向的回饋制動對應于兩類物理過程：一類是電車下坡，另一類是變頻降速的瞬態過程。系統原來運行于A點，下坡，初瞬，負載轉矩Tz0，轉速不變，電磁轉矩不變。0zTTn系統到達新的平衡點B1Bnn二者方向相同，所以S069對應于他勵直流電機的降壓降速，理想空載轉速小于電機實際轉速的情況，感應電機在什么情況下才會有理想空載轉速降低？理想空載轉速由定子端電壓的頻率決定，所以降低頻率可以使理想空載轉速降低，而電機的轉速在降頻初瞬來不及改變，有可能高于理想空載轉速。ACD這整個過程都是回饋制動嗎？只有Cn1段時，n1D段屬于正向電動。僅僅降頻可不可以？為什

38、么？不可以，根據4.44公式，端電壓不變，只降低頻率，主磁通將增大鐵芯將飽和，根據電機磁化曲線，勵磁電流將增大，有可能燒壞電機。所以在降頻時，應降壓。70有功功率流動關系221 2(1)0S rPTm IS 2211 220MCurPTm IPpS 221 220Cupm I r轉子軸上的機械功率變為電功率，一部分消耗在轉子電阻上，另一部分為電磁功率，通過電磁感應作用傳遞到定子側。0Fep211 1 10Cupm I r11MFeCuPPpp當PM較大時，P1為負，向電網回饋能量。71無功功率流動關系從等效電路上看，電機吸收的無功功率為：22211 111 2220mmQm I XI Xm I

39、 X所以，電機仍然從電網吸收無功，所謂的發電，是指發有功，而不是發無功。221 220Qm I X72三、感應電動機的能耗制動三、感應電動機的能耗制動回顧直流電機能耗制動，電樞串電阻，切掉端電壓。反映在理想空載轉速上，就是理想空載轉速為零。電機軸上的機械能轉換為電能，消耗在電樞回路的電阻上。感應電動機的能耗制動，如果切掉電源，則主磁通沒有了，也就不會有電磁轉矩來制動。如何得到一個空載轉速為零的磁場？如果在一相或任兩相定子繞組通入直流電流，就會形成一個空載轉速為零的磁場。73無論電機轉向如何，轉速如何，電磁轉矩總起制動作用。所以可以用于反抗性負載完全停機而不會反向起動。74此時，電機定子繞組只起

40、直流勵磁作用，類似于直流電機的主磁極，并沒有向轉子傳遞電磁功率。轉子從軸上吸收的機械能全部消耗在轉子回路中，所以稱為能耗制動。fBil/eBlvBlRp/PTfRBilRp 2/CupeiBlR i pP75本節小結 異步電機三種制動方式的電路運行條件、對應的物理過程（即適用場合）、轉速特點（轉差率的特點）和能量流動關系 利用機械特性和等效電路分析制動過程時的電機物理量的變化情況765-4 三相感應電動機的調速為什么要調速？系統功能的需要、節能的需要。電動車、空調、風扇、抽油機、恒壓供水等等對于目前工業應用最廣的感應電機，如何來調速？1160(1)(1)fnS nSp兩種途徑：即改變同步速n1

41、，改變轉差率S改變同步速n1，有兩種方法，一種是變頻，一種是改變極對數。改變轉差率S，最主要的也有兩種方法，即降低定子端電壓，轉子回路串電阻。77一、感應電機的變極調速一、感應電機的變極調速用改變定子繞組的接法來改變極對數，這種電機稱為多速電動機，其轉子一般采用籠型，因為它感應的極對數能自動與定子相適應。定子每相繞組都由兩個完全對稱的“半相繞組”或“1/n相繞組”所組成。1A1X2A2X把這些由線圈組構成的1/n相繞組的首末端全部引出，通過不同地聯接方式，即可得到變化的極對數。7879優點：簡單可靠、成本低、效率高、機械特性硬。不足：有級調速，級數有限，且電機只有在一種極數下可獲得較好的性能。

42、二、感應電機的變頻調速二、感應電機的變頻調速對于感應電機，如果降低端電壓的頻率，而端電壓不變，則會有什么后果？鐵芯飽和，勵磁電流上升，功率因數下降，鐵耗上升，定子銅耗上升，效率下降，嚴重時可以燒壞電機。在低于額定頻率的變頻調速的時，一定要注意電壓頻率協調控制，最常用的是保持主磁通不變的恒壓頻比調速。111114.44wmUEf N k1111114.44NwmNUUN kff8021122211112211221124()8()mm pUTfrrXXm pUfLL最大電磁轉矩基本不變。頻率較低時，定子電阻不可以忽略，分子比分母下降倍數大，Tm下降。起動轉矩隨著頻率下降，先升后降。采用恒壓頻比調

43、速，頻率仍較高時，1211212()XXf LLr81當頻率低于額定頻率，但仍較高時1211212()XXf LLr22221211221122()mrrSXXrXXrf LL2121112126060 2()2 ()mmrfrnS nf LLpLL頻率變化時，最大轉矩時的轉速降nm不變。2mmTTSS2mmTTSS兩個坐標系中的兩個函數兩條直線是否平行關鍵看斜率是否相等，顯然，在兩個坐標系中，斜率是不相等的，是否就說明二者不平行了呢？82在同一個坐標系下，斜率相等，兩直線平行，不在同一坐標系下，則不一定。觀察一下，S與S的刻度不一致。設法在同一坐標系下比較。S與S有沒有關系？有什么關系？11

44、nnSn1111fnnf11nnSn11111111111111111111111111111111fffnnnnnnnffSffnnnffffnnnffffSffffnnff831111111111111111111222222()mmmmmmmmmmmmTTfffTSSfSffSfTTTTfffffSSffffSS fSSff2mmTTSS平行!84高于額定頻率時，如果保證主磁通不變，則端電壓會超過電機的額定電壓，這也是不允許的，而且也是很難做到的，所以，只能保持端電壓為額定電壓不變，此時主磁通將下降，相當于弱磁調速。111114.44wmUEf N k在額定頻率以上，主磁通下降，最大轉矩和起動轉矩均隨頻率上升而下降。在額定頻率以下，感應電機變頻調速機械特性的直線段類似于直流電機的調壓調速，而在額定頻率以上，則類似于弱磁調速。85優點：平滑性好、效率高、機械特性硬，調速范圍廣。是感應電動機調速的發展方向。不足：成本較高，控制復雜。86例5-10思路：電壓和頻