異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)調(diào)速

1、電機(jī)學(xué)多媒體課件系列電機(jī)學(xué)多媒體課件系列福州大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院電機(jī)學(xué)教研組2013.5 第十三章第十三章 異步電動(dòng)機(jī)的異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)第十三章第十三章 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速第一節(jié)第一節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩1 1、起動(dòng)：、起動(dòng)：從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程 它包括它包括: :最初起動(dòng)狀態(tài)和加速過(guò)程最初起動(dòng)狀態(tài)和加速過(guò)程. .啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程短，啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程短，帶載起動(dòng)能力強(qiáng)帶載起動(dòng)能力強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊小對(duì)電網(wǎng)的沖擊小2 2、要求、要求: :起動(dòng)時(shí)有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)時(shí)有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

2、TstTst; ; 較小起動(dòng)電流較小起動(dòng)電流IstIst (P159) (P159)實(shí)際上它們實(shí)際上它們(Tst;Ist(Tst;Ist) )是一對(duì)矛盾是一對(duì)矛盾! ! 3 3、直接起動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流較大、直接起動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流較大 根據(jù)異步電機(jī)較準(zhǔn)確根據(jù)異步電機(jī)較準(zhǔn)確形等效電路形等效電路:NstIxcxcrUcI222122112)()r (1 22122112)()(1xcxsrcrUcI 所以異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)所以異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)NstII11)75( 通通常常較較大大，ststII21 額定運(yùn)行時(shí)額定運(yùn)行時(shí)s=0.02s=0.020.050.05很小很小,I,I2N2N不大不大; ;

3、啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)n n =0=0，s s=1,=1,E E2s2s=sE=sE2 2較大較大,I,I2st2st較大較大, , 也較大。也較大。 把把 s=1 s=1 代入上式得代入上式得啟動(dòng)電流啟動(dòng)電流IstIst：stmIII21 4 4、直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較?。?、直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較?。簄=0n=0、s=1,s=1,則：則： 22122122111cxxcrrrUmTst a)a)Z Z1 1較小較小,I,I1st1stZ Z1 1略增略增大大E E1 1略減小略減小m m略減小略減小b)b) 所以，雖然所以，雖然I Istst較大較大, ,但但倍倍。的的（只只有有較較小小，)21Nstst

4、TTT很很小小2 .0cos2,22,222 x xr rr rs st t，但但由由于于雖雖然然知知，由由物物理理表表達(dá)達(dá)式式：NstststmTJstIIICT2222cos 一一、全壓全壓直接起動(dòng)直接起動(dòng) 把異步電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電把異步電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上進(jìn)行起動(dòng)。網(wǎng)上進(jìn)行起動(dòng)。 v優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。v 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：起動(dòng)電流很大。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)造成較起動(dòng)電流很大。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)造成較大的線路電壓降，影響接在同一臺(tái)配電網(wǎng)上的其它大的線路電壓降，影響接在同一臺(tái)配電網(wǎng)上的其它電器的正常使用；通常情況下電器的正常使用；通常情

5、況下: I Istst =( 5 =( 5 7 ) 7 )I IN N。頻繁起動(dòng)的，會(huì)使電機(jī)過(guò)電流發(fā)熱積累，造成異步頻繁起動(dòng)的，會(huì)使電機(jī)過(guò)電流發(fā)熱積累，造成異步電動(dòng)機(jī)過(guò)熱損壞電動(dòng)機(jī)過(guò)熱損壞 。第二節(jié)第二節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 供電容量比異步電動(dòng)機(jī)的容量大得多供電容量比異步電動(dòng)機(jī)的容量大得多, , 起動(dòng)電流所造起動(dòng)電流所造成的電壓降落不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備的正常成的電壓降落不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備的正常工作，且工作，且非頻繁非頻繁起動(dòng)。起動(dòng)。 供電變壓器的容量與異步電動(dòng)機(jī)容量相差不大則應(yīng)采取供電變壓器的容量與異步電動(dòng)機(jī)容量相差不大則應(yīng)采取降壓措施以限制起動(dòng)電流。降

6、壓措施以限制起動(dòng)電流。)3(41:NNNstIPSIIK經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式電網(wǎng)變壓器電網(wǎng)變壓器容量容量電機(jī)額電機(jī)額定功率定功率v應(yīng)用場(chǎng)合：應(yīng)用場(chǎng)合：二、降低電壓起動(dòng)二、降低電壓起動(dòng) 降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)時(shí)，施加低于額定電壓的電壓。時(shí)，施加低于額定電壓的電壓。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速后，再切換到額定電壓下運(yùn)行。上升到接近額定轉(zhuǎn)速后，再切換到額定電壓下運(yùn)行。，而而起起動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩則則，可可忽忽略略，起起動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)211212210UTUIIIIIsnstststmNst 可見(jiàn)，降低外加電壓起動(dòng)，可以降低起動(dòng)電流，但同時(shí)降低可見(jiàn)，降低外加電壓起動(dòng)，可以降低起動(dòng)電流，但同時(shí)降低了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。了

7、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 僅適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、僅適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合，如風(fēng)機(jī)、離心泵等。離心泵等。2M12211PmrTIs根據(jù)根據(jù) 忽略忽略ImIm，考慮起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)差，考慮起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)差s s=1=1，額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差額定運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差s s= =s sN N，可以推導(dǎo)得：可以推導(dǎo)得： 2st1stNN1N()TIsTI優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：平穩(wěn)可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單。平穩(wěn)可靠，構(gòu)造簡(jiǎn)單。stMstjstMstjMMTkTIkIUUk12111M ：降降壓壓后后起起動(dòng)動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩則則降降壓壓后后起起動(dòng)動(dòng)電電流流：降降壓壓率率設(shè)設(shè)電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī) 結(jié)論結(jié)論: :轉(zhuǎn)矩下降倍數(shù)大于電流下降倍數(shù)轉(zhuǎn)矩下降倍數(shù)大于電流下

8、降倍數(shù), ,用于輕載起動(dòng)場(chǎng)合用于輕載起動(dòng)場(chǎng)合。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： TstTst小。起動(dòng)性能效果較差。小。起動(dòng)性能效果較差。1. 1. 定子串電抗器起動(dòng)定子串電抗器起動(dòng) 串接電抗器串接電抗器X的大小，可根據(jù)的大小，可根據(jù)需要降低起動(dòng)電流的比率求的。需要降低起動(dòng)電流的比率求的。 定子串接電抗器起動(dòng)定子串接電抗器起動(dòng)MK2XBAK1C鼠籠型鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)常用降壓起動(dòng)方法有異步電動(dòng)機(jī)常用降壓起動(dòng)方法有4 4種種：MkM1KXxK設(shè)計(jì)中?。涸O(shè)計(jì)中取：電機(jī)電機(jī)v用自耦變壓器后用自耦變壓器后,若加在電機(jī)繞組若加在電機(jī)繞組M M上的電壓上的電壓: :1BI1N2UstjI1U2NAkUU12 AststjkII

9、則流過(guò)電機(jī)繞組的電流：則流過(guò)電機(jī)繞組的電流：21AstAstjBkIKII 則電網(wǎng)提供電流：則電網(wǎng)提供電流：212AststjAkTTkUU ， 結(jié)論：結(jié)論：T Tstst和和 I Istst 都下降為直接起動(dòng)的都下降為直接起動(dòng)的1/1/k kA A2 2 。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不同變比抽頭適用不同負(fù)載不同變比抽頭適用不同負(fù)載。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：體積大，價(jià)格高，需維護(hù)。體積大，價(jià)格高，需維護(hù)。1UstI電機(jī)電機(jī)設(shè)直接起動(dòng)時(shí)：設(shè)直接起動(dòng)時(shí)：I Istst、T Tstst 自耦變壓器的變比為自耦變壓器的變比為: : k kA A = N= N1 1/N/N2 2 =U=U1 1/U/U2 2 2. 2. 自

10、耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)U1LI1ph stI 起動(dòng)：起動(dòng)：3111 stphLphIIUUY Y 起動(dòng)：起動(dòng)：，311LphUU 311phphII 則：則：3311 stphphstYIIII3311 ststYphphTTUU，又又U1LYstIphU1 phI1 結(jié)論：結(jié)論：T TstYstY 和和 I IstYstY 都下降為直接起動(dòng)的都下降為直接起動(dòng)的 1/31/3。3.3.星形星形- -三角形三角形( (丫丫- - ) )起動(dòng)起動(dòng) 適用于正常運(yùn)行定子繞組按三角形連接的電機(jī)。適用于正常運(yùn)行定子繞組按三角形連接的電機(jī)。起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí), ,使定子繞組為星形連接使定子繞組為星形連

11、接, ,待轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速待轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后后, ,再換接成三角形連接。再換接成三角形連接。4. 4. 延邊三角形換接降壓起動(dòng)延邊三角形換接降壓起動(dòng)越越小小、接接法法，小小，越越接接近近大大ststLTIYUUZZ111211 越越大大、接接法法，大大，越越接接近近小小ststLTIUUZZ 111211優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不同抽頭對(duì)應(yīng)不同電壓變比。不同抽頭對(duì)應(yīng)不同電壓變比。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：接線復(fù)雜，只用于運(yùn)行接線復(fù)雜，只用于運(yùn)行接法電機(jī)，電流下降倍數(shù)有限。接法電機(jī)，電流下降倍數(shù)有限。U1L123456789Z11Z12U1延邊三角形延邊三角形降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)原理圖原理圖三、增加轉(zhuǎn)子回路電阻起動(dòng)三、

12、增加轉(zhuǎn)子回路電阻起動(dòng) 改變鼠籠繞組材料、槽形、繞線型轉(zhuǎn)子繞組串接可改變鼠籠繞組材料、槽形、繞線型轉(zhuǎn)子繞組串接可調(diào)電阻等，增加轉(zhuǎn)子回路電阻，從而降低起動(dòng)電流，提調(diào)電阻等，增加轉(zhuǎn)子回路電阻，從而降低起動(dòng)電流，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到改善起動(dòng)性能的作用。高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到改善起動(dòng)性能的作用。具體的措施有具體的措施有:1. 1. 改進(jìn)鼠籠型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組改進(jìn)鼠籠型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組 采用高電阻率合金鋁采用高電阻率合金鋁澆注、高電阻率黃銅，或澆注、高電阻率黃銅，或采用減少轉(zhuǎn)子槽形面積設(shè)采用減少轉(zhuǎn)子槽形面積設(shè)計(jì)，提高轉(zhuǎn)子繞組電阻。計(jì)，提高轉(zhuǎn)子繞組電阻。0TS1TstTst12轉(zhuǎn)子電阻增大時(shí)機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電阻增大時(shí)機(jī)械特

13、性)2(2)1(2rr 2.2.采用深槽式鼠籠轉(zhuǎn)子采用深槽式鼠籠轉(zhuǎn)子深槽轉(zhuǎn)子槽漏磁通的分布如圖：深槽轉(zhuǎn)子槽漏磁通的分布如圖：槽底導(dǎo)體交鏈漏磁通多，漏電抗越大槽底導(dǎo)體交鏈漏磁通多，漏電抗越大;靠近槽口導(dǎo)體交靠近槽口導(dǎo)體交鏈漏磁通少，則漏電抗小。鏈漏磁通少，則漏電抗小。 起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率50Hz50Hz較較高，漏電抗較大，導(dǎo)體電流分配主高，漏電抗較大，導(dǎo)體電流分配主要決定于漏電抗，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密要決定于漏電抗，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密度從槽口到槽底越來(lái)越小，如圖度從槽口到槽底越來(lái)越小，如圖b,b,這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為擠流效應(yīng)擠流效應(yīng)。擠流效應(yīng)。擠流效應(yīng)使得槽底導(dǎo)體作用很小，實(shí)際導(dǎo)

14、體使得槽底導(dǎo)體作用很小，實(shí)際導(dǎo)體有效面積減少如圖有效面積減少如圖c c；相當(dāng)于轉(zhuǎn)子；相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電阻電阻r2 2增大，減少了起動(dòng)電流，增增大，減少了起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，滿足了起動(dòng)要求。大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，滿足了起動(dòng)要求。Jh（a a） （b b） （c c）深槽轉(zhuǎn)子電流擠流效應(yīng)深槽轉(zhuǎn)子電流擠流效應(yīng) 正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率很小（約電流的頻率很?。s1 12Hz2Hz），漏電抗很），漏電抗很小，擠流效應(yīng)基本消小，擠流效應(yīng)基本消失。導(dǎo)體等效面積變失。導(dǎo)體等效面積變大，轉(zhuǎn)子電阻大，轉(zhuǎn)子電阻r r2 2 減小，減小，滿足了運(yùn)行性能。滿足了運(yùn)行性能。0TS112 深槽式異步機(jī)機(jī)械特性深槽式異

15、步機(jī)機(jī)械特性1-1-普通鼠籠；普通鼠籠；2-2-深槽式鼠籠深槽式鼠籠3. 3. 采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子采用雙鼠籠轉(zhuǎn)子圖圖13-8 13-8 雙鼠籠異步機(jī)轉(zhuǎn)子槽形雙鼠籠異步機(jī)轉(zhuǎn)子槽形 原理與原理與深槽式鼠籠深槽式鼠籠轉(zhuǎn)子一樣，也是利用轉(zhuǎn)子一樣，也是利用擠流效應(yīng)。擠流效應(yīng)。4 4、采用繞線式轉(zhuǎn)子、采用繞線式轉(zhuǎn)子 繞線式異步電動(dòng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組可通過(guò)機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組可通過(guò)集電環(huán)串接外加可調(diào)集電環(huán)串接外加可調(diào)電阻如圖：電阻如圖：11st2212121()()UIcrcrcRxcx212st12211212()()mrRTUrcrcRxcx 起動(dòng)時(shí)，根據(jù)限制起動(dòng)電流調(diào)節(jié)串接的電阻起動(dòng)時(shí)，根據(jù)限制起動(dòng)電流調(diào)

16、節(jié)串接的電阻R R，起動(dòng)電流，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為式中式中RR為串接電阻為串接電阻R R的折算值，的折算值，R=kR=ke.e.k ki.i.R R TNKRRRABCTR=大10R=0R=小sTstTstTst可見(jiàn)：可見(jiàn)：線繞轉(zhuǎn)子電機(jī)線繞轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子串電阻子串電阻R R ; ;既可以增既可以增大大T Tstst , ,又可以降低又可以降低I Istst。注意注意: :當(dāng)當(dāng)SmSm=1=1時(shí)時(shí),Tst,Tst=Tm,=Tm,串更大的電阻串更大的電阻RRmRRm反而會(huì)使起動(dòng)反而會(huì)使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降。轉(zhuǎn)矩下降。選擇適當(dāng)選擇適當(dāng)R R，使，使s sm m=1=1，可以獲得最大起動(dòng)轉(zhuǎn)可以獲得

17、最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩矩T Tstst= =T Tm m，此時(shí)：，此時(shí)：2m22112()1()c rRsrxcx計(jì)算可得，串接電阻為：計(jì)算可得，串接電阻為：222121)(rcxcxrRm TNKRRRABCTR=大10R=0R=小sTstTstTst起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí): : n =0 n =0，s=1s=1，f f2 2=sf=sf1 1=f=f1 1 較大，較大，p pFeFe大大頻敏變阻器等頻敏變阻器等 效電阻效電阻R Rm m大大I Istst小小,T,Tstst 大。大。過(guò)程過(guò)程: :n nss f f2 2=sf=sf1 1ppFeFeRRm m，相當(dāng)于逐漸切除所串，相當(dāng)于逐漸切除所串電阻，使電

18、阻，使 T Tstst 保持較大值。保持較大值。起動(dòng)結(jié)束起動(dòng)結(jié)束正常運(yùn)行時(shí)：正常運(yùn)行時(shí)：s sN N0.01-0.050.01-0.05，f f2 2 = sf= sf1 1很小很小p pFeFe可可略，略，R Rm m00相當(dāng)相當(dāng)切除頻敏變阻器。切除頻敏變阻器。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)起動(dòng)過(guò)程都有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流。整個(gè)起動(dòng)過(guò)程都有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流。5 5、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)頻敏變阻器特點(diǎn)：頻敏變阻器特點(diǎn)：P PFeFeff2 2, ,R Rm mff2 2即即: :阻值與頻率成正阻值與頻率成正比比異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：第三節(jié)第三節(jié) 籠

19、型籠型異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速(1)(1)改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p p變極調(diào)速變極調(diào)速 （僅適用于籠型僅適用于籠型）; ; (2) (2)改變供電電源的頻率改變供電電源的頻率f f變頻調(diào)速；變頻調(diào)速； (3)(3)改變轉(zhuǎn)差率改變轉(zhuǎn)差率s s調(diào)速調(diào)速 ：改變外施電壓：改變外施電壓U U1 1 轉(zhuǎn)子外串附加電阻或轉(zhuǎn)子外串附加電阻或附加電動(dòng)勢(shì)附加電動(dòng)勢(shì)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法：pfsnsn1160)1 ()1 (一、變極調(diào)速（籠型）一、變極調(diào)速（籠型） 改變定子繞組極對(duì)數(shù)，從而改變同步轉(zhuǎn)速改變定子繞組極對(duì)數(shù)，從而改變同步轉(zhuǎn)速n n1 1達(dá)到調(diào)速目的達(dá)到調(diào)速目的

20、, ,屬于屬于有級(jí)調(diào)速有級(jí)調(diào)速。 變極電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為鼠籠式，它可以隨著定子變極電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子為鼠籠式，它可以隨著定子極對(duì)數(shù)的改變而自動(dòng)改變極對(duì)數(shù)。極對(duì)數(shù)的改變而自動(dòng)改變極對(duì)數(shù)。 變極電機(jī)定子繞組的繞制有兩種方法：變極電機(jī)定子繞組的繞制有兩種方法： a a雙繞組變極雙繞組變極 b b單繞組變極單繞組變極 這里主要討論這里主要討論單繞組變極。單繞組變極。spfn1601結(jié)論結(jié)論: :只要改變另一半繞組線圈的電流方向就可變極只要改變另一半繞組線圈的電流方向就可變極( (極數(shù)減半）極數(shù)減半）一、變極調(diào)速原理一、變極調(diào)速原理單繞組變極：定子只有一套繞組，通過(guò)不同接法構(gòu)成不單繞組變極：定子只有一套繞組，通過(guò)不同

21、接法構(gòu)成不同極對(duì)數(shù)，同極對(duì)數(shù)，得到兩個(gè)或多個(gè)同步速度得到兩個(gè)或多個(gè)同步速度n n1 1和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。SNSNNSSN1234567812345678A1X2A2X1圖圖1 2P=81 2P=8一相繞組連接線一相繞組連接線SS1234567812345678A1X2A2X1NN圖圖2 2 2P=42P=4一相繞組連接線一相繞組連接線圖圖2 2中中 1 1、2 2及及5 5、6 6線圈邊電流反向，線圈邊電流反向，電機(jī)就由電機(jī)就由多極多極2P=82P=8( (低速低速)少極少極2P=42P=4( (高速高速) ) 例：例： 二、變極調(diào)速二、變極調(diào)速注意：注意： 1) 1) 變極調(diào)速一般

22、只用于籠型轉(zhuǎn)子電機(jī)。變極調(diào)速一般只用于籠型轉(zhuǎn)子電機(jī)。為使電機(jī)正常工作，定轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)必須相等為使電機(jī)正常工作，定轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)必須相等, ,籠型籠型轉(zhuǎn)子可以自動(dòng)調(diào)節(jié)極對(duì)數(shù)，而繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)不能。轉(zhuǎn)子可以自動(dòng)調(diào)節(jié)極對(duì)數(shù)，而繞線轉(zhuǎn)子電機(jī)不能。 2)2)變極以后必須將定子任意兩相對(duì)調(diào)變極以后必須將定子任意兩相對(duì)調(diào), ,以保持轉(zhuǎn)以保持轉(zhuǎn)向不變。向不變。設(shè)設(shè)高速時(shí)高速時(shí)P P 對(duì)極對(duì)極: :A A、B B、C C相位關(guān)系為：相位關(guān)系為：0 0、120120 、 240240，則則低速時(shí)低速時(shí)2 2P P 對(duì)極對(duì)極: :A A、B B、C C相位關(guān)系為：相位關(guān)系為：0 0、240240、480480（1201

23、20），相），相序與變極前相反序與變極前相反, ,電機(jī)將反轉(zhuǎn)。電機(jī)將反轉(zhuǎn)。 變頻調(diào)速是通過(guò)改變電源頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)變頻調(diào)速是通過(guò)改變電源頻率來(lái)改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步速度，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨之而變化。的同步速度，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨之而變化。 變頻調(diào)速具有：調(diào)速范圍廣、精度高、效率高，且能無(wú)變頻調(diào)速具有：調(diào)速范圍廣、精度高、效率高，且能無(wú)級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，但變頻器造價(jià)高，維護(hù)難級(jí)調(diào)速等優(yōu)點(diǎn)，但變頻器造價(jià)高，維護(hù)難.二、變頻調(diào)速二、變頻調(diào)速: spfn 1601 變頻器電源不僅只是單純的改變輸出電壓頻率，還要根變頻器電源不僅只是單純的改變輸出電壓頻率，還要根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械負(fù)載類(lèi)型（如恒轉(zhuǎn)矩、恒功率

24、），據(jù)異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)械負(fù)載類(lèi)型（如恒轉(zhuǎn)矩、恒功率），按一定規(guī)律地改變輸出電壓大小，才能確保電動(dòng)機(jī)正常工作，按一定規(guī)律地改變輸出電壓大小，才能確保電動(dòng)機(jī)正常工作，實(shí)現(xiàn)良好調(diào)速運(yùn)行性能。實(shí)現(xiàn)良好調(diào)速運(yùn)行性能。所以變頻器的變頻調(diào)速實(shí)際上是變所以變頻器的變頻調(diào)速實(shí)際上是變頻、變壓調(diào)速。頻、變壓調(diào)速。 由由 知知, ,變頻變頻f f若不變壓若不變壓U U則：則：mwkNfEU1111144. 4 變頻調(diào)速時(shí)，變頻調(diào)速時(shí)，通常希望電動(dòng)機(jī)的主磁通通常希望電動(dòng)機(jī)的主磁通 m m保持不變保持不變; ;可見(jiàn)，在其他條件不變時(shí)可見(jiàn)，在其他條件不變時(shí): :kfUm11不變，變頻需變壓使不變，變頻需變壓使要保持要保

25、持 使使用用。必必須須降降，過(guò)過(guò)載載容容量量沒(méi)沒(méi)有有充充分分利利用用，恒恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩恒恒功功率率T,CC)112T22T1NamaammIIITkIITfb下下降降，電電機(jī)機(jī)性性能能下下降降。流流增增大大，功功率率因因數(shù)數(shù)，使使磁磁路路飽飽和和，激激磁磁電電Nmfa 1)1. 1. 帶恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械負(fù)載調(diào)速帶恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械負(fù)載調(diào)速 這種調(diào)速，變頻器要按這種調(diào)速，變頻器要按“U U1 1/ /f f1 1= =常數(shù)常數(shù)”的規(guī)律進(jìn)行變的規(guī)律進(jìn)行變頻變壓輸出供電，頻變壓輸出供電，這樣可以使電機(jī)內(nèi)部磁通和電機(jī)過(guò)載這樣可以使電機(jī)內(nèi)部磁通和電機(jī)過(guò)載能力保持不變。能力保持不變。分析如下分析如下 ： 121222121

26、21)(fxxrxxrrsm 又又：.Tm11不不變變且且可可使使不不變變，就就不不變變，過(guò)過(guò)載載能能力力常常數(shù)數(shù)，只只要要保保持持mmKfU 22112212112111)(22kfUCxxrrcUfpmTm ，12111fxxrxx 在在較較高高頻頻率率調(diào)調(diào)速速時(shí)時(shí)，)a2112121112 fUCxxUfpmTm 線線彼彼此此平平行行。不不同同頻頻率率的的機(jī)機(jī)械械特特性性曲曲不不變變變變頻頻調(diào)調(diào)速速過(guò)過(guò)程程保保持持與與頻頻率率無(wú)無(wú)關(guān)關(guān) 1,1fsTTmmm 適適合合恒恒轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩負(fù)負(fù)載載?；颈静徊蛔冏?，則則變變頻頻調(diào)調(diào)速速過(guò)過(guò)程程可可見(jiàn)見(jiàn)：若若保保持持,1mmTkfU 如如圖圖虛虛線線

27、部部份份；也也略略有有減減小小影影響響不不能能忽忽略略隨隨之之減減小小電電抗抗參參數(shù)數(shù)時(shí)時(shí)在在較較低低,)(,)112111211rfUTrfxxfbm 37.5Hz25Hz0TNTmT50Hz62.5Hz75Hz87.5Hz100Hzn1n恒轉(zhuǎn)矩恒功率12.5Hz2. 2. 帶恒功率機(jī)械負(fù)載調(diào)速帶恒功率機(jī)械負(fù)載調(diào)速 這種調(diào)速變頻器要按這種調(diào)速變頻器要按 = =常數(shù)常數(shù)”的規(guī)律，的規(guī)律，進(jìn)行進(jìn)行變頻變壓輸出供電的。變頻變壓輸出供電的。 11Uf負(fù)負(fù)載載，對(duì)對(duì)于于N NN NP PP P 設(shè)變頻調(diào)速前后各參量加設(shè)變頻調(diào)速前后各參量加“ ”“ ”表示表示; ;則：則：NNNNTT 11fTfTNN

28、kfUfUTTffUUNN 11111111，即即得得：2211m21k1UUTf xf代入式：代入式：.50;50:速速往上常用恒功率變頻調(diào)往上常用恒功率變頻調(diào)基頻基頻速速往下常用恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)往下常用恒轉(zhuǎn)矩變頻調(diào)基頻基頻工程應(yīng)用時(shí)工程應(yīng)用時(shí)HzfHzf 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：變頻調(diào)速范圍大，平滑性較高，變頻調(diào)速范圍大，平滑性較高，U U1 1按不同規(guī)律變化可按不同規(guī)律變化可實(shí)現(xiàn)恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，以適應(yīng)不同負(fù)載要求。實(shí)現(xiàn)恒功率或恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，以適應(yīng)不同負(fù)載要求。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：a)a)必須有專用變頻電源必須有專用變頻電源;b);b)低速時(shí)過(guò)載倍數(shù)大為降低。低速時(shí)過(guò)載倍數(shù)大為降低。只適合恒功率負(fù)載只適合恒功率

29、負(fù)載。則則不變不變時(shí)，時(shí)，因此，當(dāng)因此，當(dāng)，定電壓定電壓壓是不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)額壓是不能超過(guò)電動(dòng)機(jī)額另：由于變頻器輸出電另：由于變頻器輸出電 mmmNTffSfTUU1,1,ff21N37.5Hz25Hz0TNTmT50Hz62.5Hz75Hz87.5Hz100Hzn1n恒轉(zhuǎn)矩恒功率12.5Hz三、三、改變外施電壓改變外施電壓( (降壓降壓) )調(diào)速調(diào)速a)a)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)：帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)： 當(dāng)外施電壓當(dāng)外施電壓U U1 1下降為額下降為額定值的定值的x=ux=u1 1/u/uN N倍時(shí)，倍時(shí)，s s增增加原有值的加原有值的1/x1/x2 2倍，但倍，但s sk k不變，不變，TmTm下降下降x

30、 x2 2倍。倍。 普通鼠籠電機(jī)普通鼠籠電機(jī)s sN N很小，很小，則則n n調(diào)節(jié)范圍很窄，調(diào)速調(diào)節(jié)范圍很窄，調(diào)速性能差。性能差。 帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)不宜不宜采用降壓調(diào)速方法采用降壓調(diào)速方法 b)b)負(fù)載性質(zhì)為變轉(zhuǎn)矩時(shí)：負(fù)載性質(zhì)為變轉(zhuǎn)矩時(shí)： 對(duì)于轉(zhuǎn)子電阻對(duì)于轉(zhuǎn)子電阻r r2 2 較大較大電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī), ,機(jī)械特性較軟機(jī)械特性較軟, ,穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域較寬穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域較寬; ;如果如果帶風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)機(jī)械，其帶風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)機(jī)械，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速平方成正比，即正比，即T TL Lknkn2 2 ; ;采用采用調(diào)壓調(diào)速可以獲得較大調(diào)壓調(diào)速可以獲得較大的調(diào)速范圍，有明顯的的調(diào)速范圍

31、，有明顯的節(jié)能效果節(jié)能效果TL轉(zhuǎn)子外串附加電阻轉(zhuǎn)子外串附加電阻: :s sm m R R2 2；n n0 0 和和T Tz z與電壓無(wú)關(guān)與電壓無(wú)關(guān). .Tst2sk2r2+R2r2+R3Tst1sk1r2+R1TzTz1 0Tst TmTs n0n0skR2A AB B四、繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速四、繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻調(diào)速 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串入與轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)sEsE2 2頻率相同而相位相頻率相同而相位相反的附加電動(dòng)勢(shì)反的附加電動(dòng)勢(shì)E Ef f后，轉(zhuǎn)子電流后，轉(zhuǎn)子電流I I2 2：2 222 222xsrEsEIf五、繞線型轉(zhuǎn)子串級(jí)調(diào)速五、繞線型轉(zhuǎn)子串級(jí)調(diào)速f過(guò)程：剛串入過(guò)程：剛串入E Ef f時(shí)時(shí),I,I2 2TTTTL L n ns(sE)s(sE)2 2 II2 2TT直到直到T=TT=Tz z 這這時(shí)時(shí)nnnn（轉(zhuǎn)速比原來(lái)的?。ㄞD(zhuǎn)速比原來(lái)的?。?特點(diǎn)：調(diào)速范圍小，功率因特點(diǎn)：調(diào)速范圍小，功率因數(shù)低，用于大功率繞線異數(shù)低，用于大功率繞線異步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)第四節(jié)第四節(jié) 異步電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的電磁制動(dòng) P171P171)()()22 sfTiefaemss相相互互作作用用與與)()()22 sfTiefbemss相相互互作作用用與與的的與與三三相相異異步步電電機(jī)機(jī)是是一一樣樣)(11 s sf fT Tn nn nn ns s