電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

1、第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.1 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 5.2 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) 5.3 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) 5.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 思考題與習(xí)題 本章首先討論三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，然后以機(jī)械本章首先討論三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，然后以機(jī)械 特性為理論基礎(chǔ)，分析研究三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和特性為理論基礎(chǔ)，分析研究三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和 調(diào)速等問(wèn)題。調(diào)速等問(wèn)題。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.1三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 一、物理表達(dá)式 5.1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性

2、的三種表達(dá)式 二、參數(shù)表達(dá)式 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩 之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系，之間的關(guān)系，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在一定的關(guān)系， 所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常用所以異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性通常用 表示。表示。)s( fT em 022 emT TCI cos 表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通表明：三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由主磁通 與轉(zhuǎn)子電流的與轉(zhuǎn)子電流的 有功分量有功分量 相互作用產(chǎn)生的。相互作用產(chǎn)生的。 0 2 2 cosI 2 2 11 22 2 1112 2 em R m

3、 pU s T R f( R)( XX ) s 說(shuō)明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（說(shuō)明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（1 1、f f1 1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R R、X X、m m、 p p）和運(yùn)行參數(shù)（）和運(yùn)行參數(shù)（s s）有關(guān)。）有關(guān)。 第5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)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 曲線(xiàn)曲線(xiàn))( em Tfn 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 在特性曲線(xiàn)上有兩個(gè)最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱(chēng)為臨界在特性曲線(xiàn)上有兩個(gè)最大轉(zhuǎn)矩，最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱(chēng)為臨界 轉(zhuǎn)差率，可令轉(zhuǎn)差率，可令 求得求得: : 0 ds dT em m T N T T 22 22 12 112

4、 m RR s XX R( XX ) 22 1111 22 112 11112 4 4 m m pUm pU T f ( XX ) fRR( XX ) 最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱(chēng)為過(guò)載能力最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱(chēng)為過(guò)載能力: : 2 2、 越大，越大， 越大；越大； 與與 無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 2 R 2 R m s em T 1 1、 與與 成正比；成正比； 與與 無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 m T 2 1 U m T 1 U 3 3、 和和 都近似與漏抗成反比都近似與漏抗成反比 m T m s 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 在特性曲線(xiàn)上還有一個(gè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即在特性曲線(xiàn)上還有一個(gè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即 時(shí)的轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)矩:

5、: ) 1( 0sn 2 112 22 11212 2 st m pU R T f( RR )( XX ) 結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí)結(jié)論：當(dāng)其它參數(shù)一定時(shí) 1 1、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比； 2 2、頻率越高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??；漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??；、頻率越高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越??；漏抗越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越小； 3 3、繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩先增后減。、繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩先增后減。 st st N T K T 4 4、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 三、實(shí)用表達(dá)式 2 m em m m T T s s s

6、s 工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過(guò)載能力來(lái)工程上常根據(jù)電機(jī)的額定功率、額定轉(zhuǎn)速、過(guò)載能力來(lái) 求出實(shí)用表達(dá)式。方法是：求出實(shí)用表達(dá)式。方法是： 9550 N N N P T n mTN TT 1 1 N N nn s n 2 1 mNTT ss () 將將T Tm m和和s sm m代入即可得到機(jī)械特性方程式代入即可得到機(jī)械特性方程式。 利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩可得電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用表達(dá)式： 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.1.25.1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性 一

7、、固有機(jī)械特性 固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接是指電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接 線(xiàn)，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時(shí)的機(jī)械特性。線(xiàn)，定、轉(zhuǎn)子電路不外接阻抗時(shí)的機(jī)械特性。 sn 0 nNsN nm sm 1 0 TNTstTm Tem 幾個(gè)特殊點(diǎn)：幾個(gè)特殊點(diǎn)： A A B B C C D 1.起動(dòng)點(diǎn)A:01 emst n,s,TT 2.最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B: mmemm nn ,ss ,TT 3.額定運(yùn)行點(diǎn)C NmemN nn ,ss ,TT 4.同步運(yùn)行點(diǎn)D 1 00 em nn ,s,T 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、人為機(jī)械特性 人為機(jī)械特性人為機(jī)

8、械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動(dòng)機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)是指人為改變電源參數(shù)或電動(dòng)機(jī)參數(shù)而得到的機(jī) 械特性。械特性。 1. 1. 降壓時(shí)的人為機(jī)械特性降壓時(shí)的人為機(jī)械特性 s n sm 10 TL UN 0 Tst Tm Tem n1 0.8UN 0.64Tst0.64Tm 下降后下降后, 和和 均下降均下降, 但但 不變不變, 和和 減少。減少。 1 U m T st T m s st k T 如果電機(jī)在定額負(fù)載下運(yùn)如果電機(jī)在定額負(fù)載下運(yùn) 行行, 下降后下降后, 下降下降, 增大增大, 轉(zhuǎn)子電流因轉(zhuǎn)子電流因 增大而增增大而增 大大,導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載。長(zhǎng)期欠壓導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載。長(zhǎng)期欠壓 過(guò)載運(yùn)行將使電機(jī)過(guò)熱，

9、減過(guò)載運(yùn)行將使電機(jī)過(guò)熱，減 少使用壽命。少使用壽命。 1 Uns 22s EsE 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2. 2. 轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱(chēng)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱(chēng)電阻時(shí)的人為機(jī)械特性 串電阻后串電阻后, , 、 不變，不變， 增大。增大。n m T m s 在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以 增加增加 。當(dāng)。當(dāng) 時(shí)時(shí) ，若，若 再增加電阻，再增加電阻， 減小。減小。 st T 1 m s stm TT st T 串電阻后，機(jī)械特性線(xiàn)性段斜率變大，特性變軟。串電阻后，機(jī)械特性線(xiàn)性段斜率變大，特性變軟。 除了上述特性外，還有除了上述特性外，還有 改變電源頻率、極對(duì)數(shù)

10、等人改變電源頻率、極對(duì)數(shù)等人 為機(jī)械特性。為機(jī)械特性。 1 0TstTm Tem s n 0 n1 smR2 Tst sm R2+Rs 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.2三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 起動(dòng)指電動(dòng)機(jī)接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的起動(dòng)指電動(dòng)機(jī)接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的 過(guò)程過(guò)程. .對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能要求二：起動(dòng)電流小對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能要求二：起動(dòng)電流小, ,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。 1. 1.起動(dòng)電流大的原因起動(dòng)電流大的原因 起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí), , ,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大, ,使轉(zhuǎn)子電流大使轉(zhuǎn)子電流大, ,根據(jù)磁根據(jù)磁 動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系,

11、 ,定子電流必然增大定子電流必然增大. . 1, 0sn 2. 2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因 從下述公式分析從下述公式分析 022 stemT TTCI cos 起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí), , ,遠(yuǎn)大于運(yùn)行時(shí)的遠(yuǎn)大于運(yùn)行時(shí)的 , ,轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子漏抗 很大很大, , 很低很低, ,盡管盡管 很大很大, ,但但 并不大并不大. . 1s s 22 sXX s 2 cos 2 I 22 cosI 由于起動(dòng)電流大由于起動(dòng)電流大, ,定子漏阻抗壓降大定子漏阻抗壓降大, ,使定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小使定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小, , 對(duì)應(yīng)的氣隙磁通減小對(duì)應(yīng)的氣隙磁通減小. . 由上述兩個(gè)原因使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大由上述兩個(gè)原

12、因使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大. . 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.2.15.2.1 三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一、直接起動(dòng) 可以直接起動(dòng)的條件：起動(dòng)電流倍數(shù)可以直接起動(dòng)的條件：起動(dòng)電流倍數(shù) )kW( )kVA kI 電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)容容量量 電電源源容容量量（ 3 4 1 二、降壓起動(dòng) 1 3 stY st T T 適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接線(xiàn)適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接線(xiàn) 的電動(dòng)機(jī)。的電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí) Y Y接；運(yùn)行時(shí)接；運(yùn)行時(shí)接。接。 起動(dòng)電流關(guān)系: Y- Y- 降壓起動(dòng)多用于空載或輕載起動(dòng)降壓起動(dòng)多用于空載或輕載起動(dòng) 1.Y-1.Y- 降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)

13、 1 3 stY st I I 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩關(guān)系: 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2.2.自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng) N st S U I Z 直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流：直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流： 1 1 N st Ss UU I ZkZ 降壓后二次側(cè)起動(dòng)電流：降壓后二次側(cè)起動(dòng)電流： 12 11 N stst s U II kk Z 變壓器一次側(cè)電流：變壓器一次側(cè)電流： 2 1 st st I Ik 電網(wǎng)提供的起動(dòng)電流減小倍數(shù)：電網(wǎng)提供的起動(dòng)電流減小倍數(shù)： 2 1 st st T Tk 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小的倍數(shù)： 自耦變壓器一般有三個(gè)分接頭可供選用。自耦變壓器一般有三個(gè)分接頭可

14、供選用。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.2.2 三相繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng) 在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮柙谵D(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮? ,既能既能 限制起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。限制起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng) 過(guò)程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)過(guò)程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí) 對(duì)稱(chēng)電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸對(duì)稱(chēng)電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸 切除起動(dòng)電阻。切除起動(dòng)電阻。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)由a a點(diǎn)點(diǎn) 開(kāi)始起動(dòng)，經(jīng)開(kāi)始起動(dòng)，經(jīng) bcdebcde f ghf gh，完，完 成起動(dòng)

15、過(guò)程。成起動(dòng)過(guò)程。 起動(dòng)過(guò)程起動(dòng)過(guò)程 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng) 頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)時(shí)，S2S2斷開(kāi)，轉(zhuǎn)子串入頻敏斷開(kāi)，轉(zhuǎn)子串入頻敏 變阻器變阻器,S1,S1閉合，電機(jī)通電開(kāi)始起動(dòng)。閉合，電機(jī)通電開(kāi)始起動(dòng)。 起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí), , ,頻敏變阻器鐵損大頻敏變阻器鐵損大, ,反反 映鐵損耗的等效電阻映鐵損耗的等效電阻 大大, ,相當(dāng)于轉(zhuǎn)相當(dāng)于轉(zhuǎn) 子回路串入一個(gè)較大電阻。隨著子回路串入一個(gè)較大電阻。隨著 上升上升, , 減小減小, ,鐵損減少鐵損減少, ,等效電阻等效電阻 減小減小, ,相當(dāng)于逐漸切除相當(dāng)

16、于逐漸切除 , ,起動(dòng)結(jié)起動(dòng)結(jié) 束束,S2,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子 電路直接短路。電路直接短路。 21 ff n 2 f m R m R 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.3三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng) 5.3.1 能耗制動(dòng) 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：制動(dòng)時(shí)，：制動(dòng)時(shí)，S1S1斷開(kāi)斷開(kāi), ,電機(jī)脫離電網(wǎng)，電機(jī)脫離電網(wǎng)， 同時(shí)同時(shí)S2S2閉合閉合, ,在定子繞組中通入直流勵(lì)磁在定子繞組中通入直流勵(lì)磁 電流。電流。 直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)， 因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場(chǎng)，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場(chǎng)， 導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。感應(yīng)電流與

17、導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流。感應(yīng)電流與 磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)，磁場(chǎng)作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)性質(zhì)， 轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，感應(yīng)電轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時(shí)，感應(yīng)電 動(dòng)勢(shì)和電流為零，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。動(dòng)勢(shì)和電流為零，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。 制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻制動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻 上上能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) n Tem A 0 n1 C 1 B 2 3 對(duì)籠型異步電動(dòng)機(jī)對(duì)籠型異步電動(dòng)機(jī), ,可以可以 增大直流勵(lì)磁電流來(lái)增大初始增大直流勵(lì)磁電流來(lái)增大初始 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。 對(duì)繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī)對(duì)繞線(xiàn)型異步

18、電動(dòng)機(jī), ,可可 以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來(lái)增大以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來(lái)增大 初始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩初始制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。 . 10 1 s，n所以能耗制動(dòng)時(shí)由于 制動(dòng)電阻大?。褐苿?dòng)電阻大?。?2 2 2 0 20 4 3 N B N E R( . . )R I 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 一、電源兩相反接的反接制動(dòng) 5.3.25.3.2 反接制動(dòng)反接制動(dòng) 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：將電動(dòng)機(jī)電源兩相反接可實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)。：將電動(dòng)機(jī)電源兩相反接可實(shí)現(xiàn)反接制動(dòng)。 ., , 1 1 sn想空載轉(zhuǎn)速變?yōu)?理改變由于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向 機(jī)械特性由曲線(xiàn)機(jī)械特性由曲線(xiàn)1 1變?yōu)榍€(xiàn)變?yōu)榍€(xiàn) 2 2，工作點(diǎn)由，工作點(diǎn)由AB CAB C， n=0,n

19、=0,制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。 繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)繞線(xiàn)式電動(dòng)機(jī)在定子兩反在定子兩反 接同時(shí)接同時(shí), ,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián) 制動(dòng)電阻來(lái)限制制動(dòng)電流制動(dòng)電阻來(lái)限制制動(dòng)電流 和增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 , ,曲線(xiàn)曲線(xiàn)3 3。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、倒拉反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng) 條件條件: 適用于繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載情況。適用于繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)帶位能性負(fù)載情況。 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻：在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)大電阻R RB B。 電機(jī)工作點(diǎn)由電機(jī)工作點(diǎn)由AB AB CC，n=0n=0，制動(dòng)過(guò)程，制動(dòng)過(guò)程 開(kāi)始，電機(jī)反轉(zhuǎn)子，開(kāi)始，電機(jī)反轉(zhuǎn)子， 直到直到D D點(diǎn)。在第四

20、象點(diǎn)。在第四象 限才是制動(dòng)狀態(tài)。限才是制動(dòng)狀態(tài)。 由于電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，由于電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)， n0n1s1。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 反接制動(dòng)時(shí)，反接制動(dòng)時(shí)，s1s1，所以有，所以有 機(jī)械功率為機(jī)械功率為 2 122 1 0 MEC s Pm IR s 電磁功率為電磁功率為 22 12 0 em R Pm I s 機(jī)械功率為負(fù)，說(shuō)明電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率；電磁功率為機(jī)械功率為負(fù)，說(shuō)明電機(jī)從軸上輸入機(jī)械功率；電磁功率為 正說(shuō)明電機(jī)從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。正說(shuō)明電機(jī)從電源輸入電功率，并軸定子向轉(zhuǎn)子傳遞功率。 而而 222 2 12212122 1 MECem Rs PPm I

21、Rm Im I R ss 表明，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給表明，軸上輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率后，連同定子傳遞給 轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動(dòng)的能轉(zhuǎn)子的電磁功率一起消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所反接制動(dòng)的能 量損耗較大。量損耗較大。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.3.3 回饋制動(dòng) 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在外力作用下，使nnnn1 1. . 回饋制動(dòng)狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)實(shí)際上就是將軸上的機(jī) 械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電械能轉(zhuǎn)變成電能并回饋到電網(wǎng)的異步發(fā)電 機(jī)狀態(tài)。機(jī)狀態(tài)。 一、下放重物時(shí)的回饋制動(dòng) 首

22、先將定子兩相反接首先將定子兩相反接, ,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 的同步速為的同步速為-n-n1 1， ，特性曲線(xiàn)變?yōu)?特性曲線(xiàn)變?yōu)? 2。工作。工作 點(diǎn)由點(diǎn)由A A到到B B。經(jīng)過(guò)反接制動(dòng)過(guò)程（由。經(jīng)過(guò)反接制動(dòng)過(guò)程（由B B到到 C C）、反向加速過(guò)程（）、反向加速過(guò)程（C C到到-n-n1 1變化），變化）， 最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過(guò)最后在位能負(fù)載作用下反向加速并超過(guò) 同步速，直到同步速，直到C C點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。點(diǎn)保持穩(wěn)定運(yùn)行。 電機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn)電機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn)1 1，運(yùn)行于，運(yùn)行于A A點(diǎn)。點(diǎn)。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、變極或變頻調(diào)速過(guò)程中的回饋制動(dòng) 電機(jī)機(jī)械特

23、性曲線(xiàn)電機(jī)機(jī)械特性曲線(xiàn)1 1，運(yùn)行于，運(yùn)行于A A點(diǎn)。點(diǎn)。 電機(jī)工作點(diǎn)由電機(jī)工作點(diǎn)由A A變到變到B B，電磁轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩 為負(fù)，為負(fù)， ，電機(jī)處于回饋制，電機(jī)處于回饋制 動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)狀態(tài)。 1B n n 當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變當(dāng)電機(jī)采用變極（增加極數(shù)）或變 頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時(shí)，機(jī)械頻（降低頻率）進(jìn)行調(diào)速時(shí)，機(jī)械 特性變?yōu)樘匦宰優(yōu)? 2。同步速變?yōu)?。同步速變?yōu)?。 1 n 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.4三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 1 1 60 11 f nn (s)(s) p 可知，異步電動(dòng)機(jī)有下列三種基本可知，異步電動(dòng)機(jī)有下列三

24、種基本調(diào)速方法調(diào)速方法： （1 1）改變定子極對(duì)數(shù)）改變定子極對(duì)數(shù) 調(diào)速。調(diào)速。 p （2 2）改變電源頻率）改變電源頻率 調(diào)速。調(diào)速。 1 f （3 3）改變轉(zhuǎn)差率）改變轉(zhuǎn)差率 調(diào)速。調(diào)速。s 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.4.1 變極調(diào)速 一、變極原理 變極調(diào)速只用于籠型電動(dòng)機(jī)。變極調(diào)速只用于籠型電動(dòng)機(jī)。 以以4 4極變極變2 2極為例：極為例： U U相兩個(gè)線(xiàn)圈，相兩個(gè)線(xiàn)圈，順向串聯(lián)順向串聯(lián)， 定子繞組產(chǎn)生定子繞組產(chǎn)生4 4極磁場(chǎng)：極磁場(chǎng)： 反向串聯(lián)反向串聯(lián)和和反向并聯(lián)反向并聯(lián)，定子繞組，定子繞組 產(chǎn)生產(chǎn)生2 2極磁場(chǎng)：極磁場(chǎng)： 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、三種常用變極

25、接線(xiàn)方式 Y反并反并YY，2p-p Y反串反串Y，2p-p YY，2p-p 注意注意： 當(dāng)改變當(dāng)改變 定子繞定子繞 組接線(xiàn)組接線(xiàn) 時(shí)，必時(shí)，必 須同時(shí)須同時(shí) 改變定改變定 子繞組子繞組 的相序的相序 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 三、變極調(diào)速時(shí)容許輸出 容許輸出容許輸出時(shí)是指保持電流為額定值條件下，調(diào)速前、后電時(shí)是指保持電流為額定值條件下，調(diào)速前、后電 動(dòng)機(jī)軸上輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。動(dòng)機(jī)軸上輸出的功率和轉(zhuǎn)矩。 1. 1. Y-YYY-YY聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 Y-YYY-YY后后, ,極數(shù)減少一半極數(shù)減少一半, ,轉(zhuǎn)速增大一倍轉(zhuǎn)速增大一倍, ,即即 ，保持每一繞，保持每一繞 組電流為組電流為 ,

26、,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為 2 YYY nn N I 2 YYY YYY PP TT 可見(jiàn)，可見(jiàn)，Y-YYY-YY聯(lián)結(jié)方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出聯(lián)結(jié)方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸出 功率增大一倍，而容許輸出轉(zhuǎn)矩保持不變，所以這種變極調(diào)速屬功率增大一倍，而容許輸出轉(zhuǎn)矩保持不變，所以這種變極調(diào)速屬 于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 2. 2. -YY-YY聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 -YY-YY后后, ,極數(shù)減少一半極數(shù)減少一半, ,轉(zhuǎn)速增大一倍轉(zhuǎn)速增大一倍, ,即即 ，保持每一，保持每一 繞組電流為繞組電流

27、為 , ,則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為 2 YY nn N I 1 15 0 58 YY YY P.P T.T 可見(jiàn)，可見(jiàn)，-YY-YY聯(lián)結(jié)方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸聯(lián)結(jié)方式時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增大一倍，容許輸 出功率近似不變，而容許輸出轉(zhuǎn)矩近似減少一半，所以這種變出功率近似不變，而容許輸出轉(zhuǎn)矩近似減少一半，所以這種變 極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負(fù)載。極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負(fù)載。 同理可以分析，同理可以分析，正串正串Y-Y-反串反串Y Y聯(lián)結(jié)方式的變極調(diào)速屬恒功聯(lián)結(jié)方式的變極調(diào)速屬恒功 率調(diào)速。率調(diào)速。 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 四、變極調(diào)速時(shí)的機(jī)

28、械特性 1. Y-YY聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 2 2 mYYmY mYYmY stYYstY ss TT TT 2. -YY聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式 2 3 2 3 mYYm mYYm stYYst ss TT TT 變極調(diào)速時(shí)變極調(diào)速時(shí), ,轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的, ,調(diào)速的平滑性較差調(diào)速的平滑性較差, ,但但 具有較硬的機(jī)械特性具有較硬的機(jī)械特性, ,穩(wěn)定性好穩(wěn)定性好, , 可用于恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載可用于恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載. . 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 5.4.2 變頻調(diào)速 一、電壓隨頻率調(diào)節(jié)的規(guī)律 當(dāng)轉(zhuǎn)差率當(dāng)轉(zhuǎn)差率s s變化不大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n n

29、基本與電源頻率基本與電源頻率f f1 1 正比，連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但正比，連續(xù)調(diào)節(jié)電源頻率，可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。但 是，是， 11 0 111111 22 111 2 1121 4 444 44 4 ww m T NNN EU .f N k.f N k Tm pUU c Tf ( XX )Tf T 頻率改變將影響磁路的飽和程度、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、鐵頻率改變將影響磁路的飽和程度、勵(lì)磁電流、功率因數(shù)、鐵 損及過(guò)載能力的大小。為了保持變頻率前、后過(guò)載能力不變，要損及過(guò)載能力的大小。為了保持變頻率前、后過(guò)載能力不變，要 求下式成立：求下式成立： 22 1111 2

30、2 1111 N NNN UUUfT f TfTUfT 及 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 1 1、恒轉(zhuǎn)矩變頻率調(diào)速、恒轉(zhuǎn)矩變頻率調(diào)速 此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的主磁通和過(guò)載能力不變。此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的主磁通和過(guò)載能力不變。 常數(shù) 1 1 1 1 f f U U 對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 2 2、恒功率變頻率調(diào)速、恒功率變頻率調(diào)速 此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的過(guò)載能力不變，但主磁通發(fā)生變化此條件下變頻調(diào)速，電機(jī)的過(guò)載能力不變，但主磁通發(fā)生變化。 對(duì)恒功率負(fù)載對(duì)恒功率負(fù)載 1 1 95509550f f n n T TnTnT P N N N NNNNN N 常數(shù) 常數(shù) 1 1 1 1 f U f U 得 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng) 二、頻率調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可用下列各式表示變頻調(diào)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性可用下列各式表示 211 2