1、第五章第五章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第一節(jié)第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是由電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率的關(guān)系特性演化而來的。因此首先研究與之相關(guān)的異步電動(dòng)機(jī)的各種電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 。一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式一、電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式 TCIT122cos異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與主磁通主磁通、轉(zhuǎn)子電流的有功分量轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比，物理意義非常明確，所以稱為電磁轉(zhuǎn)矩的物理物理表達(dá)式表達(dá)式。它常用來定性分析定性分析三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行問題。 轉(zhuǎn)矩常數(shù)

2、電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式二、電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式由相關(guān)公式可推得：TPm Irsfpm pUrsfrrsXXem11 22211122112212222, 上式反映了三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與電源相電壓U1、頻率f1、電動(dòng)機(jī)的的參數(shù)(r1 、r2、 X1、 X2、p及m1)以及轉(zhuǎn)差率s之間的關(guān)系，稱為參數(shù)表達(dá)式參數(shù)表達(dá)式。 當(dāng)U1、f1及電動(dòng)機(jī)的參數(shù)不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T僅與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，對(duì)應(yīng)于不同s的值，有不同的T值，將這些數(shù)據(jù)繪成曲線，就是T=f(s)曲線，也稱T T - -s s曲線曲線 。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)

3、基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)21,2XXrsm211211max4XXfpUmT三相異步電動(dòng)機(jī)的T-s曲線 (1) 電動(dòng)狀態(tài)(0s1) s=0時(shí)，T=0當(dāng)s， s0區(qū)間，Ts 221221122112XXsrrfsrpUmT當(dāng)s繼續(xù)至s1區(qū)間，T1/s 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) mNTTmax Tm pU rfrrXXst112211221222,過載能力 一般：2.02.2 起動(dòng)時(shí)，s=1，代入公式：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩KTTMstN起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般：1.82.0 臨界轉(zhuǎn)差率 最大轉(zhuǎn)矩 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的T-

4、s曲線 (2) 發(fā)電狀態(tài)(s 1 )轉(zhuǎn)子受外力拖動(dòng)，nn n1s0，T1磁場反向 snnn111轉(zhuǎn)子反向 111nnns）（對(duì)應(yīng)的T- s曲線是電動(dòng)狀態(tài)T- s曲線的延伸 產(chǎn)生的T與n轉(zhuǎn)向相反，起制動(dòng)作用，此時(shí)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 例例5-2 一臺(tái)三相Y聯(lián)結(jié)的繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，其UN=380V，fN=50Hz，nN=950r/min參數(shù)r1=r2=1.4，X1=3.12，X2=4.25，不計(jì)T0，試求： 1) 額定轉(zhuǎn)矩TN； 2) 臨界轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩及過載能力； 3) 欲使起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子回路所串電阻值 (折

5、算到定子側(cè))。 解解 由nN=950r/min，則對(duì)應(yīng)的n1=1000 r/min 05. 01000950100011nnnsN 1) 額定轉(zhuǎn)矩 略T0，以sN=0.05代入?yún)?shù)表達(dá)式，得額定負(fù)載時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩T=TN 2 21221122112XXsrrfsrpUmTNmNmN4225. 412. 305. 04 . 14 . 114. 350205. 04 . 1)3/380(33222電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2) 臨界轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩及過載能力 臨界轉(zhuǎn)差率 19. 025. 412. 34 . 121,2XXrsmmNmNXXfpUm

6、T6 .9325. 412. 35014. 34)3/380(3342211211max最大轉(zhuǎn)矩 過載能力 23. 2426 .93maxNmTT3) 欲使起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩，在轉(zhuǎn)子回路所串電阻值（折算到定子側(cè))據(jù)題意srRXXmst2121,97. 5)4 . 125. 412. 3(,221 rXXRst得電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式三、電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式 電機(jī)手冊(cè)和產(chǎn)品目錄中的PN、nN、 m等值來計(jì)算TTssssmm2max三種異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式應(yīng)用場合：一般物理表達(dá)式適用于定性分析T與1及I2cos2間

7、的關(guān)系；參數(shù)表達(dá)式可分析參數(shù)的變化對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能的影響；實(shí)用表達(dá)式適用于工程計(jì)算。 Tmax=mTN=9.55m PN /nN )1(2mmNmss式中實(shí)際使用時(shí)，先根據(jù)巳知數(shù)據(jù)計(jì)算出Tmax和sm，再把它們代入實(shí)用表達(dá)式，取不同的s值即可得到不同的T值了。 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性機(jī)械特性n=f(T)曲線與T-s曲線的變換關(guān)系如下： T- s曲線變換為n-T曲線最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)同步點(diǎn) 一、固有機(jī)械特性一、固有機(jī)械特性 指三相異步電動(dòng)機(jī)工作在UN和fN下，由電動(dòng)機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的

8、機(jī)械特性。在正常工作情況下,與直流他勵(lì)電動(dòng)機(jī)一樣固有機(jī)械特性是硬特性。 起動(dòng)點(diǎn)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第二節(jié)第二節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 二、人為機(jī)械特性二、人為機(jī)械特性 人為機(jī)械：人為地改變異步電動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)參數(shù)人為地改變異步電動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)參數(shù)(U1、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗等)，都可以得到各不相同的機(jī)械特性。這些機(jī)械特性統(tǒng)稱為人為機(jī)械特性。人為機(jī)械特性。 定性討論幾種人為機(jī)械特性的特點(diǎn)。注意：定性畫人為機(jī)械特性時(shí)，只要先定性畫出固有機(jī)械特性，然后抓住人為機(jī)械特性的同步點(diǎn)同步點(diǎn)、最大轉(zhuǎn)

9、矩點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)、起動(dòng)點(diǎn)起動(dòng)點(diǎn)與固有機(jī)械特性比較有何變化，最終通過這三個(gè)特殊點(diǎn)，定性畫出人為機(jī)械特性。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、人為機(jī)械特性二、人為機(jī)械特性 Tmax U12降壓人為機(jī)械特性 2）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn) nm=n1(1sm)不變 3）起動(dòng)點(diǎn)Tst U12端電壓U1 ，n ；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和過載能力(m =Tmax/TN)都顯著地下降了，這在實(shí)際應(yīng)用中必須注意。1）同步點(diǎn)若U1 太多，使Tmax1后，Tst隨Rp ，反而減小 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 三、三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行

10、區(qū)域三、三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域 三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)到起動(dòng)點(diǎn),n=f(T)曲線是上斜的曲線，對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和恒功率負(fù)載，不能穩(wěn)定運(yùn)行。充要條件：dT/dn(dTL/dn)。下斜的機(jī)械特性與恒轉(zhuǎn)矩、恒功率、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載，都可穩(wěn)定運(yùn)行。從理想空載點(diǎn)即同步點(diǎn)到最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)，n=f (T)曲線是下斜特性。 不能穩(wěn)定運(yùn)行 能穩(wěn)定運(yùn)行電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第三節(jié)第三節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、概述一、概述 起動(dòng)要求：盡可能限制起動(dòng)電流限制起動(dòng)電流，有足夠大的起動(dòng)足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩，同時(shí)起動(dòng)設(shè)備盡可能簡單經(jīng)濟(jì)、

11、操作方便，且起動(dòng)時(shí)間要短。 加全壓起動(dòng)時(shí)，n=0,s=1，等效電路中的附加電阻(1-s)r2/s=0，相當(dāng)于電路短路，所以： 起動(dòng)電流大：起動(dòng)電流大：I Ist=(57) I IN。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不很大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不很大， Tst=(1.82) TN。 Ist大， Z1 ， E1 ， 1；另s=1，X2s=X2最大， cos 2 ，由Tst=CT1I2cos2,得到Tst并不是很大電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)二、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 1 全壓起動(dòng)全壓起動(dòng) 利用刀開關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電源上，又稱

12、全壓起動(dòng)。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)設(shè)備和操作最簡單。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不很大。344電源總?cè)萘侩妱?dòng)機(jī)容量IIstN容量較大時(shí)滿足：采用全壓起動(dòng)小容量的籠型異步電動(dòng)機(jī)，常采用全壓起動(dòng)。 不滿足上述經(jīng)驗(yàn)公式，說明電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流太大，對(duì)電網(wǎng)不利，則采用減壓起動(dòng)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)例例5-3 一臺(tái)20kW電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流與額定電流之比為6.5，其電源變壓器容量為560kVA,能否全壓起動(dòng)？另有一臺(tái)75kW電動(dòng)機(jī)，其Ist/IN=7，能否全壓起動(dòng)？ 解解 對(duì)20kW的電動(dòng)機(jī) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 3443456010420107756533電源總?cè)?/p>

13、量電動(dòng)機(jī)容量.該機(jī)的全壓起動(dòng)電流倍數(shù)小于電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流倍數(shù)，所以允許全壓起動(dòng)。對(duì)75 kW的電動(dòng)機(jī) 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 726. 210754105604344333電動(dòng)機(jī)容量電源總?cè)萘?該電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流倍數(shù)大于電網(wǎng)允許的起動(dòng)電流倍數(shù)，所以不允許全壓起動(dòng)。可采用減壓起動(dòng)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)二、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)2 減壓起動(dòng)減壓起動(dòng) 減壓起動(dòng)的目的是減小起動(dòng)電流減壓起動(dòng)的目的是減小起動(dòng)電流，但同時(shí)使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小(TU12)，對(duì)電網(wǎng)有利的，對(duì)負(fù)載不利。對(duì)電網(wǎng)有利的，對(duì)負(fù)載不利。對(duì)于某些機(jī)械負(fù)載在起

14、動(dòng)時(shí)要求帶滿負(fù)載起動(dòng)，就不能用這種方法起動(dòng)，但對(duì)于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的設(shè)備，這種方法是適用的。 常用的方法 定子串電阻或電抗減壓起動(dòng) 自耦變壓器減壓起動(dòng) 星/三角(Y/)減壓起動(dòng) 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2 減壓起動(dòng)減壓起動(dòng) (1) 定子串電阻或電抗減壓起動(dòng)定子串電阻或電抗減壓起動(dòng) 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在定子電路中串入電阻或電抗，起動(dòng)完畢切除。串入的電阻或電抗起分壓作用，定子繞組上的U1 UN，此時(shí)Ist1電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2 減壓起動(dòng)減壓起動(dòng) (3) 星星/三角三角(Y/ )減壓起動(dòng)減壓

15、起動(dòng) 適用于正常工作時(shí)是聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)Y聯(lián)結(jié)，每相電壓自然降為1/ 3ststYII3ststTT 3Y/起動(dòng)線路圖 Y起動(dòng)原理圖 限流效果好；但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也跌得厲害，為原來的1/3。因此只適于空載和輕載起動(dòng)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)3.軟起動(dòng)軟起動(dòng) 籠型異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)是使電動(dòng)機(jī)的輸入電壓從零伏或低電壓開始，按預(yù)先設(shè)置的方式逐步上升，直到全電壓結(jié)束。 軟起動(dòng)依賴于串接在電源和電動(dòng)機(jī)之間的軟起動(dòng)器軟起動(dòng)器，并以接觸器接線相配合。 軟起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：軟起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：無沖擊電流，恒流起動(dòng) ，根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整

16、至最佳的起動(dòng)電流；可重載起動(dòng)。軟起動(dòng)接線示意圖 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4改善起動(dòng)性能的籠型異步電動(dòng)機(jī)改善起動(dòng)性能的籠型異步電動(dòng)機(jī) (1) 深槽式籠型異步電動(dòng)機(jī)深槽式籠型異步電動(dòng)機(jī) h/b1012 深而窄深而窄 漏漏 磁磁 增增 大大hb 深槽式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條集膚效應(yīng)示意圖 起動(dòng)時(shí)，s=1，轉(zhuǎn)子頻率f2=f1，沿槽底漏抗大，電流擠向槽口，集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)使導(dǎo)條有效截面,等效r2，Ist ，Tst 。隨n 至起動(dòng)結(jié)束，f2漸,集膚效應(yīng)影響逐漸降低，r2逐漸降到正常值。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)性能改善，可重載起動(dòng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：槽深漏抗大，工作性能中，

17、cos1、m 。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)4改善起動(dòng)性能的籠型異步電動(dòng)機(jī)改善起動(dòng)性能的籠型異步電動(dòng)機(jī) (2) 雙籠型異步電動(dòng)機(jī)雙籠型異步電動(dòng)機(jī) 起動(dòng)籠（上籠）起動(dòng)籠（上籠） 導(dǎo)條截面較小導(dǎo)條截面較小（電阻率較大的（電阻率較大的黃銅或鋁青銅等黃銅或鋁青銅等制成）電阻較大。制成）電阻較大。起動(dòng)時(shí)的集膚效起動(dòng)時(shí)的集膚效應(yīng)使下籠電抗大，應(yīng)使下籠電抗大，電流主要流過上電流主要流過上籠，起動(dòng)電流減籠，起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，可重載起動(dòng)。大，可重載起動(dòng)。運(yùn)行籠運(yùn)行籠 （下籠）（下籠）導(dǎo)條的截面積較大（電阻率較小的導(dǎo)條的截面積較大（電阻率較小

18、的紫銅制成），電阻較小。運(yùn)行時(shí)集紫銅制成），電阻較小。運(yùn)行時(shí)集膚效應(yīng)消失，電流主要流過下籠。膚效應(yīng)消失，電流主要流過下籠。 雙籠型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子槽型及機(jī)械特性 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 對(duì)于需要大、中容量電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)重載重載起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械或者需要頻繁起動(dòng)的電力拖系統(tǒng)，不僅要限制起動(dòng)電流限制起動(dòng)電流而且還要足夠大的足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這就需要用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻轉(zhuǎn)子串電阻或或串頻敏變阻器串頻敏變阻器來改善起動(dòng)來改善起動(dòng)性能。性能。 電機(jī)及拖動(dòng)

19、基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 轉(zhuǎn)子串電阻三級(jí)起動(dòng)圖轉(zhuǎn)子串電阻三級(jí)起動(dòng)特性 1轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子串入全部電阻，( r2+Rst)，Ist ，Tst 。常用分級(jí)切除電阻(稱分級(jí)起動(dòng))，使起動(dòng)較平穩(wěn)。切換轉(zhuǎn)矩 最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 負(fù)載轉(zhuǎn)矩 如三級(jí)起動(dòng)起動(dòng)過程：abcdefg最后將穩(wěn)定運(yùn)行于固有機(jī)械特性的h點(diǎn)。 可見串電阻起動(dòng)，在可見串電阻起動(dòng)，在逐級(jí)切除電阻的瞬時(shí)，逐級(jí)切除電阻的瞬時(shí)，轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)矩從Tst2躍至躍至Tst1，使起動(dòng)不夠平穩(wěn)。當(dāng)使起動(dòng)不夠平穩(wěn)。當(dāng)不需頻繁起動(dòng)或調(diào)速不需頻繁

20、起動(dòng)或調(diào)速時(shí)，可用頻敏變阻器時(shí)，可用頻敏變阻器起動(dòng)。起動(dòng)。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 2. 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng) 303050mm50mm厚鋼片疊壓成鐵心，鐵損大厚鋼片疊壓成鐵心，鐵損大起動(dòng)時(shí)，s=1即f2=f1最高，頻敏變阻器鐵耗pFem最大，對(duì)應(yīng)的等效電阻Rmp也很大。使Ist ，Tst ，獲得較好的起動(dòng)性能。隨著n ，s，f2 , 因pFem f 2 ，Rmp (這時(shí)sXmp也)，即隨n ，自動(dòng)且連續(xù)地減小起動(dòng)電阻值。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，sN很小即f2極低

21、，所以Rmp及sXmp都很小，相當(dāng)于將起動(dòng)阻抗全部切除。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第四節(jié)第四節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 制動(dòng)目的：制動(dòng)目的：快速停車、反向或限速 制動(dòng)特點(diǎn)：制動(dòng)特點(diǎn)：產(chǎn)生一個(gè)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向相反的電磁轉(zhuǎn)矩 (、象限)制動(dòng)要求：制動(dòng)要求：限制制動(dòng)電流，產(chǎn)生較大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 制動(dòng)方法制動(dòng)方法：能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)、回饋制動(dòng)電動(dòng)狀態(tài)下的異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)：T、n同方向，、象限電動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)狀態(tài)P1 Pem=m1I22r2/s 0P2Pm= T 0s=01吸收電功率，輸出機(jī)械功率nn1電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步

22、電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、能耗制動(dòng)一、能耗制動(dòng)斷開斷開 交流交流接通接通直流直流轉(zhuǎn)子在慣性作用下旋轉(zhuǎn)，切割靜止磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢電流電磁力制動(dòng)轉(zhuǎn)矩n迅速 。把轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，能量耗盡，系統(tǒng)停車能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)制動(dòng)電阻Rbk 作用限制制動(dòng)電流，增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)，制動(dòng)平穩(wěn)，能準(zhǔn)確快速地停車；電機(jī)不從電網(wǎng)吸取交流電能，比較經(jīng)濟(jì)。 能耗制動(dòng)機(jī)械特性 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、反接制動(dòng)二、反接制動(dòng) 1電源反接制動(dòng)電源反接制動(dòng)(反接正轉(zhuǎn))電源反接制動(dòng) 任意任意對(duì)

23、調(diào)對(duì)調(diào)兩相兩相 n10 ，s1( II象限) E E2 2、s sE E2 2、I I2 2及及T T都與電動(dòng)都與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)相反，即狀態(tài)時(shí)相反，即T T 起制起制動(dòng)作用。動(dòng)作用。制動(dòng)過程制動(dòng)過程: :a a b b n n快速至快速至0 瞬時(shí)，瞬時(shí)，T T0，若不切除電源，電若不切除電源，電機(jī)將反向起動(dòng)。機(jī)將反向起動(dòng)。制動(dòng)電阻Rbk 作用:限制制動(dòng)電流，增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Tb Tb)電機(jī)即從電網(wǎng)吸取電能，又從軸上吸取機(jī)械能，經(jīng)濟(jì)性較差。但制動(dòng)效果優(yōu)于能耗制動(dòng)（n=0,T0)P1 Pem=m1I22r2/s 0P2Pm= T 0 ，n1 (IV象限象限 )(1)原理和機(jī)特原理和機(jī)特過程：過程：a b

24、 n至0 ，Tc0P20都轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子回路的銅耗，經(jīng)濟(jì)性差。電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三、三、回饋制動(dòng)回饋制動(dòng)(再生發(fā)電制動(dòng)再生發(fā)電制動(dòng)) 1反向回饋制動(dòng)反向回饋制動(dòng)n10，n0， s0 (IV象限) 兩相兩相對(duì)調(diào)對(duì)調(diào) nn1適用于將重物高速穩(wěn)定下放(1) 原理和機(jī)特原理和機(jī)特電機(jī)反向起動(dòng)后電動(dòng)加速(T0,n0),當(dāng)加速到等于同步速n1時(shí)，雖T=0，但重力轉(zhuǎn)矩的作用，使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速至高于同步速( ) IV象限，s0，n0，n0，nn1，sn1，進(jìn)入回饋制動(dòng)，在T及TL的共同制動(dòng)下系統(tǒng)開始減速，從b點(diǎn)到n1的降速過程中都是s0 ，所以是回饋制動(dòng)過

25、程。從n1至c點(diǎn)，是電動(dòng)降速過程。 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第五節(jié)第五節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速)1 (60)1 (11spfsnn可得三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法：可得三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法： l改變電機(jī)極對(duì)數(shù)改變電機(jī)極對(duì)數(shù)l改變電源頻率改變電源頻率 l改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率 改變定子電壓改變轉(zhuǎn)子電阻轉(zhuǎn)子串轉(zhuǎn)差電動(dòng)勢電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)電源頻率恒定電源頻率恒定 改變磁場極對(duì)數(shù)改變磁場極對(duì)數(shù)p同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速n1改變。改變。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n跟隨改變跟隨改變只適用于籠型電動(dòng)機(jī)

26、，因?yàn)榛\型轉(zhuǎn)子繞組只適用于籠型電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榛\型轉(zhuǎn)子繞組 的極對(duì)數(shù)是感應(yīng)產(chǎn)生的，隨定子磁場極對(duì)的極對(duì)數(shù)是感應(yīng)產(chǎn)生的，隨定子磁場極對(duì) 數(shù)改變而自動(dòng)改變，使兩磁場極對(duì)數(shù)保持?jǐn)?shù)改變而自動(dòng)改變，使兩磁場極對(duì)數(shù)保持 一致，從而形成有效的平均電磁轉(zhuǎn)矩。一致，從而形成有效的平均電磁轉(zhuǎn)矩。一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)改變繞組連接改變繞組連接 改變電流方向改變電流方向 改變極對(duì)數(shù)改變極對(duì)數(shù) 一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速 1變極原理變極原理 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)變極時(shí)一相繞組的接法 設(shè)

27、定子每相繞組都由兩個(gè)完全對(duì)稱的設(shè)定子每相繞組都由兩個(gè)完全對(duì)稱的“半相繞組半相繞組”所組成所組成 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速 2 兩種常用的變極方案兩種常用的變極方案 變極同時(shí)， 任兩相出線端對(duì)調(diào)，保證電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不變。適用于電梯、傳輸帶類恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速適用于車床切削等恒功率負(fù)載調(diào)速 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)常用的兩種變極接線 每相順串，再每相順串，再Y Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)每相每相反并反并每相順串，再每相順串，再聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)等效等效YY等效等效YY每相每相反并反并Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基

28、礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、二、 變頻調(diào)速變頻調(diào)速U1E1=4.44f1N1kN11 結(jié)果：結(jié)果：鐵心嚴(yán)重飽和, I0急劇增大，其后果是導(dǎo)致功率因數(shù)降低、損耗增加，效率降低，從而使電動(dòng)機(jī)的負(fù)載能力變小。 改變電源頻率，可以平滑調(diào)節(jié)同步速n1，從而使電動(dòng)機(jī)獲得平滑調(diào)速。 由1 變頻與調(diào)壓的配合變頻與調(diào)壓的配合 若f ,U1不變, 1 基頻以下調(diào)速 UfUf1111常數(shù)基頻以上調(diào)速 變頻時(shí)1保持不變 U1 UN f , 1 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)二、變頻調(diào)速二、變頻調(diào)速 2變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性三相異

29、步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性 基頻以下時(shí) ,U/ f =常數(shù)同步點(diǎn) n1f1 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn) 常數(shù)2121max/ fCUT常數(shù)pfLLfrnsnmrm1 211,2160)(2 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩點(diǎn) Tst1/f1基頻以上時(shí)Tmax， Tst 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速三、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后同步速不變，最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大，機(jī)械特性運(yùn)行段的斜率變大。在同一負(fù)載轉(zhuǎn)矩下所串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。串電阻值越大，轉(zhuǎn)速越低。 繞線轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性調(diào)速過程：調(diào)速過程：設(shè)電動(dòng)機(jī)原

30、來運(yùn)行于固有機(jī)械特性的a點(diǎn)，串入Rp1后，I2 ，T ，TTL，n ，s ，sE2 , I2和T 至T=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，并在比na低的新轉(zhuǎn)速nb下穩(wěn)定運(yùn)行。 gpsrsRr22計(jì)算：計(jì)算：（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載）電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速 串級(jí)調(diào)速：為了改善繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速中低速時(shí)效率低的缺點(diǎn)，將消耗在外串電阻上的大部分sPem送回到電網(wǎng)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。 1 串級(jí)調(diào)速原理串級(jí)調(diào)速原理 串級(jí)調(diào)速是指在轉(zhuǎn)子上串入一個(gè)和轉(zhuǎn)子同頻率的附加同頻率的附加電動(dòng)勢電動(dòng)勢Ef去代替原來轉(zhuǎn)子所串的電阻。 (1) Ef與E2s反相時(shí) (2) Ef與E2s同相時(shí) I2fI2TTLn s sE2 I2f T T=TL若平滑地調(diào)節(jié)Ef，則就能平滑地調(diào)低速度調(diào)低速度 若平滑地調(diào)節(jié)Ef，則就能平滑地調(diào)高速度調(diào)高速度 電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速四、繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速 晶閘管串級(jí)調(diào)速原理