電機(jī)拖動第7章 三相異步電機(jī)的電力拖動

1、 對三相異步電動機(jī)起動過程的要求：對三相異步電動機(jī)起動過程的要求： u 要足夠大要足夠大 ; ;u 不能太大，以避免因起動造成對電網(wǎng)的沖擊；不能太大，以避免因起動造成對電網(wǎng)的沖擊；u 起動時間起動時間 要盡量短；要盡量短；u 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性: : 起動設(shè)備簡單，起動過程中能量消耗低。起動設(shè)備簡單，起動過程中能量消耗低。stTstIstt起動時， ， ，于是有：0n1s2212211)()(xxrrUIst（7-1）)()(222122122111xxrrrUfpmTst（7-2） 由上式可見,若直接起動，則會產(chǎn)生較大的起動電流，而起動轉(zhuǎn)矩卻不會太大。通常起動電流 ，而起動轉(zhuǎn)矩 。NstII)74

2、(NstTT)2 . 18 . 0( 為了能夠在減小起動電流的同時確保起動轉(zhuǎn)矩，必須采取一些列起動措施。下面分別針對各種起動方法作一介紹。A、三相鼠籠式異步電動機(jī)的直接起動、三相鼠籠式異步電動機(jī)的直接起動 對于 的異步電動機(jī)可以直接起動。對于額定功率超過 的異步電動機(jī)，可以根據(jù)下式來確定是否可以直接起動。kW5 . 7kWPN5 . 7若下列條件滿足：)341kWkVAIINst起動電動機(jī)容量（電源總?cè)萘浚?-3）則電動機(jī)可以采用直接起動。B、三相鼠籠式異步電動機(jī)的降壓起動、三相鼠籠式異步電動機(jī)的降壓起動 a、定子串電阻（或電抗）的降壓起動、定子串電阻（或電抗）的降壓起動 定子繞組串電阻或電抗

3、相當(dāng)于降低定子繞組的外加電壓，可以達(dá)到減小起動電流的目的。但考慮到起動轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，起動轉(zhuǎn)矩會降低更多，因此，這種起動方法僅適用于輕載起動、且容量較小的電機(jī)。b、自耦變壓器的降壓起動、自耦變壓器的降壓起動 圖7.1 自耦變壓器的降壓起動圖7.2給出了降壓起動時自耦變壓器一相的電路原理圖。 圖7.2 自耦變壓器降壓起動時的一相電路與額定電壓直接起動相比，降壓起動時定子繞組的電壓降為 ，于是有： xU121NNUUIINxstx（7-4）其中， 為定子電壓 時的起動電流； 為定子電壓 時的起動電流； xIxUstINU1忽略激磁電流，由變壓器的磁勢平衡方程式得：xININ211（7-

4、5）將式（7-5）代入（7-4）得：stINNI2121)(（7-6）式中， 為起動時電網(wǎng)側(cè)的電流。1I 考慮到起動轉(zhuǎn)矩正比于定子繞組外加電壓的平方，因此，降壓前、后起動轉(zhuǎn)矩的比值為：21221)()(NNUUTTNxstx即：stxTNNT212)(（7-7）結(jié)論：結(jié)論： 與直接起動相比較，采用自耦變壓器降壓起動時，電壓與直接起動相比較，采用自耦變壓器降壓起動時，電壓減低減低 倍，則起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均降低倍，則起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均降低 倍。倍。 12/ NN212)/(NNc c、星、星- -三角（三角（ ）降壓起動）降壓起動 /Y概念概念: : 對于正常運(yùn)行采用對于正常運(yùn)行采用 形聯(lián)結(jié)的

5、三相鼠籠式異步電動機(jī)，起動時形聯(lián)結(jié)的三相鼠籠式異步電動機(jī)，起動時可改接成可改接成 形聯(lián)結(jié)，則定子每相電壓可降為電源電壓的形聯(lián)結(jié)，則定子每相電壓可降為電源電壓的 ，從，從而實(shí)現(xiàn)降壓起動，這種方法被稱為而實(shí)現(xiàn)降壓起動，這種方法被稱為 起動。起動。 Y3/1/Y圖7.3 起動時的電流和電壓之間的關(guān)系 當(dāng)采用 接直接起動時，每相繞組的電壓即電網(wǎng)線電壓。設(shè)此時定子每相繞組的起動電流為 ，則線電流為 ；若采用 接法，由于每相繞組的電壓降為電網(wǎng)線電壓的 ，相應(yīng)的相電流也必然降為 接時的 ，于是： 起動時，三相定子繞組接成 接，降壓起動。一旦轉(zhuǎn)子達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，三相定子繞組恢復(fù) 接，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。YIII

6、s3Y)3/1 ()3/1 (IIIYsY)31(因此，有：3133/IIIIssY（7-8）結(jié)論：結(jié)論： 采用采用 降壓起動時，電網(wǎng)所承擔(dān)的起動電流和起動轉(zhuǎn)降壓起動時，電網(wǎng)所承擔(dān)的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均為直接起動時的矩均為直接起動時的 。 /Y3/1 考慮到起動轉(zhuǎn)矩正比于電壓平方， 因此 降壓起動時的起動轉(zhuǎn)矩僅為 接直接起動的 。3/1/Y很顯然， 降壓起動相當(dāng)于自耦變壓器降壓起動抽頭為 的情況。/Y)3/1 (C、三相鼠籠式異步電動機(jī)的軟起動、三相鼠籠式異步電動機(jī)的軟起動 傳統(tǒng)降壓起動方法的不足：傳統(tǒng)降壓起動方法的不足： 傳統(tǒng)降壓起動要求：在轉(zhuǎn)子升至一定轉(zhuǎn)速時均需切換至全壓正傳統(tǒng)降壓起動要求

7、：在轉(zhuǎn)子升至一定轉(zhuǎn)速時均需切換至全壓正常運(yùn)行，切換時刻把握不好不僅會造成起動過程的不平滑，而且也常運(yùn)行，切換時刻把握不好不僅會造成起動過程的不平滑，而且也會引起起動過程中的兩次電流沖擊會引起起動過程中的兩次電流沖擊（見圖7.4）。圖7.4 異步電動機(jī)各種起動方法下的電流波形解決方案：解決方案： 采用變頻器的起動方案；采用變頻器的起動方案； 采用軟起動器（采用軟起動器（Soft StarterSoft Starter）的起動方案。）的起動方案。這里僅介紹軟起動方案。鑒于軟起動方案很多，這里僅以電子式軟起動器電子式軟起動器為例加以說明。 圖7.5 異步電動機(jī)軟起動器的組成框圖工作原理：工作原理：

8、在起動過程中，通過控制移相角在起動過程中，通過控制移相角 來調(diào)節(jié)定子電壓，并采用系來調(diào)節(jié)定子電壓，并采用系統(tǒng)閉環(huán)限制起動電流，確保起動過程中的定子電流、電壓或轉(zhuǎn)矩按統(tǒng)閉環(huán)限制起動電流，確保起動過程中的定子電流、電壓或轉(zhuǎn)矩按預(yù)定函數(shù)關(guān)系（或目標(biāo)函數(shù)）變化，直至起動過程結(jié)束。然后將軟預(yù)定函數(shù)關(guān)系（或目標(biāo)函數(shù)）變化，直至起動過程結(jié)束。然后將軟起動器切除，使得電動機(jī)與電源直接相連。起動器切除，使得電動機(jī)與電源直接相連。 電子式軟起動器的設(shè)定曲線（或目標(biāo)函數(shù)）主要采用的幾種形式：電子式軟起動器的設(shè)定曲線（或目標(biāo)函數(shù)）主要采用的幾種形式： n 斜坡電壓起動；斜坡電壓起動；n 斜坡電流起動；斜坡電流起動；n

9、 階躍起動；階躍起動；n 脈沖沖擊起動。脈沖沖擊起動。D、高起動性能的特殊鼠籠式異步電動機(jī)、高起動性能的特殊鼠籠式異步電動機(jī)基本思想：基本思想： 通過適當(dāng)增大起動時轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻，達(dá)到既降低起通過適當(dāng)增大起動時轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻，達(dá)到既降低起動電流又提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。動電流又提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。 具體措施如下： a a、直接增大轉(zhuǎn)子電阻的鼠籠式異步電動機(jī)、直接增大轉(zhuǎn)子電阻的鼠籠式異步電動機(jī) 為了增大轉(zhuǎn)子電阻，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不是采用純鋁，而是改用電阻率較高的鋁合金澆注，由于其正常運(yùn)行時的轉(zhuǎn)差率比一般鼠籠式異步電動機(jī)高，故又稱為高轉(zhuǎn)差率鼠籠異步電動高轉(zhuǎn)差率鼠籠異步電動機(jī)機(jī)。b b、深槽式鼠籠式異步電動機(jī)、

10、深槽式鼠籠式異步電動機(jī) 深槽式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子采用深而窄的槽形，如圖7.6所示。圖7.6 深槽式鼠籠異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條及電流分布基本思想：基本思想： 利用集膚效應(yīng)，使得起動時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的頻率較高（利用集膚效應(yīng)，使得起動時轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的頻率較高（ ），），電流主要集中在槽口處，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電阻加大，從而限制了起動電流，電流主要集中在槽口處，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電阻加大，從而限制了起動電流，并且增大了起動轉(zhuǎn)矩的目的。而正常運(yùn)行時，由于轉(zhuǎn)子頻率較低并且增大了起動轉(zhuǎn)矩的目的。而正常運(yùn)行時，由于轉(zhuǎn)子頻率較低（ ），集膚效應(yīng)基本消失，則轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)，從而確），集膚效應(yīng)基本消失，則轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)，從而確保了正常運(yùn)行時異步

11、電動機(jī)的效率。保了正常運(yùn)行時異步電動機(jī)的效率。 12ff Hzf) 31 (2c c、雙鼠籠式異步電動機(jī)、雙鼠籠式異步電動機(jī) 轉(zhuǎn)子繞組采用上、下鼠籠式結(jié)構(gòu)，如圖7.7所示。上籠采用電阻率較大的材料如黃銅，且截面積較??；下籠采用電阻率較小的材料如紫銅，且截面積較大。利用集膚效應(yīng)，確保起動時，因轉(zhuǎn)子頻率較高，使得轉(zhuǎn)子電流主要集中在電阻較大的上籠（或起動籠起動籠）；正常運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子頻率較低，轉(zhuǎn)子電流主要集中在電阻較小的下籠（或運(yùn)行籠運(yùn)行籠）。E、三相繞線式異步電動機(jī)的起動、三相繞線式異步電動機(jī)的起動 三相繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可以通過電刷和滑環(huán)外串三相對稱電阻（見圖7.8），達(dá)到降低起動電流并同

12、時提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。起動結(jié)束后，通過集電環(huán)將外串電阻短路，以確保電機(jī)的運(yùn)行效率不受影響。圖7.8 繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的起動接線圖 繞線式異步電動機(jī)主要有兩種轉(zhuǎn)子外串電阻的起動方法：a a、轉(zhuǎn)子串電阻的分級起動、轉(zhuǎn)子串電阻的分級起動 為了確保起動過程盡可能平穩(wěn)，傳統(tǒng)的繞線式異步電動機(jī)多采用逐級切除外串轉(zhuǎn)子電阻的方法進(jìn)行起動。圖7.9a、b分別給出了轉(zhuǎn)子外串三級電阻起動時的接線圖與相應(yīng)的機(jī)械特性。圖7.9 繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻分級起動b b、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動 用外串頻敏變阻器來取代外串電阻起動可以克服轉(zhuǎn)子串電阻分級起動所造成的沖擊。圖7.10a、b分別

13、給出了頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的單相等效電路圖。圖7.10 頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)與等效電路基本工作原理：基本工作原理： 利用渦流效應(yīng)，在起動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，鐵心內(nèi)的渦利用渦流效應(yīng)，在起動時，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，鐵心內(nèi)的渦流損耗與頻率的平方成正比，等效鐵耗電阻流損耗與頻率的平方成正比，等效鐵耗電阻 自然較大，從而既限自然較大，從而既限制了起動電流，又達(dá)到了提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)制了起動電流，又達(dá)到了提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子電流的頻率下降，鐵心內(nèi)的渦流損耗以及相應(yīng)的子電流的頻率下降，鐵心內(nèi)的渦流損耗以及相應(yīng)的 也隨著下降，也隨著下降，從而確保了繞線式異步電動機(jī)的平滑起

14、動。起動過程結(jié)束后，可通從而確保了繞線式異步電動機(jī)的平滑起動。起動過程結(jié)束后，可通過集電環(huán)將頻敏變阻器短接后切除。過集電環(huán)將頻敏變阻器短接后切除。mrmr三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可由下式給出： )1 (601spfn(7-9)由上式可見，三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法大致分為如下幾種：由上式可見，三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法大致分為如下幾種： 變極調(diào)速；變極調(diào)速； 變頻調(diào)速；變頻調(diào)速； 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速； 其中，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法涉及：其中，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法涉及： 改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速；改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速； 繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；

15、電磁離合器調(diào)速；電磁離合器調(diào)速； 繞線式異步電動機(jī)的雙饋調(diào)速與串級調(diào)速。繞線式異步電動機(jī)的雙饋調(diào)速與串級調(diào)速。A、變極調(diào)速、變極調(diào)速概念概念: : 變極調(diào)速是一種通過改變定子繞組極對數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的變極調(diào)速是一種通過改變定子繞組極對數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)速方式。在一定電源頻率下，由于同步速調(diào)速方式。在一定電源頻率下，由于同步速 與極對數(shù)成反與極對數(shù)成反比，因此，改變定子繞組極對數(shù)便可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。比，因此，改變定子繞組極對數(shù)便可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。pfn1160圖7.11 三相異步電動機(jī)變極前后定子繞組的接線圖 圖7.11a、b、c分別為三相異步電動機(jī)變極前后定子繞組的接線圖。其中， 代

16、表A相的半相繞組， 代表A相的另一半相繞組。11xa22xa結(jié)論結(jié)論: : 只要改變定子半相繞組的電流方向便可以實(shí)現(xiàn)極對數(shù)的只要改變定子半相繞組的電流方向便可以實(shí)現(xiàn)極對數(shù)的改變。改變。 為了確保定子、轉(zhuǎn)子繞組極對數(shù)的同時改變以產(chǎn)生有效的電磁轉(zhuǎn)矩，變極調(diào)速一般僅適用于鼠籠式異步電動機(jī)。結(jié)論結(jié)論: : 對于三相異步電動機(jī)，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?qū)τ谌喈惒诫妱訖C(jī)，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向不變，變極的同時必須改變?nèi)嗬@組的相序。不變，變極的同時必須改變?nèi)嗬@組的相序。這主要是極對數(shù)的改變會引起相序發(fā)生改變所致。 下面就兩種典型的變極接線方法及其變極前后的調(diào)速性質(zhì)與機(jī)械特性介紹如下:a、Y/YY

17、接變極調(diào)速接變極調(diào)速Y/YY變極調(diào)速前后定子繞組的接線如圖7.12所示。圖7.12 三相異步電動機(jī)Y/YY 接變極調(diào)速的接線 假定變極調(diào)速前后定子的功率因數(shù) 、效率 均不變，為了確保電動機(jī)得到充分利用，每半相繞組中的電流應(yīng)均為額定值 ，于是變極前后電動機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI121cos)2(3cos31111NNNNYYYIUIUPP(7-10)1)29550/()9550(11nPnPTTYYYYYY(7-11)結(jié)論：結(jié)論： Y/YY接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 圖7.13定性給出了Y/YY接變極調(diào)速的機(jī)械特性。圖7.13 Y/Y

18、Y接變極調(diào)速的機(jī)械特性b、/YY接變極調(diào)速接變極調(diào)速/YY變極調(diào)速前后定子繞組的接線如圖7. 14所示。圖7.14 三相異步電動機(jī) /YY 接變極調(diào)速的接線 假定變極調(diào)速前后電機(jī)的功率因數(shù) 、效率 均不變，并設(shè)每半相繞組中的電流均為額定值 ，則 /YY變極前后電動機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI1866. 023cos)2(3cos)3(31111NNNNYYIUIUPP3)29550/()9550(11nPnPTTYYYY（7-12）（7-13）結(jié)論：結(jié)論： /YY接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式。 圖7.15定性給出了 /YY接變極調(diào)速的

19、機(jī)械特性。圖7.15 /YY接變極調(diào)速的機(jī)械特性 B、變頻調(diào)速、變頻調(diào)速對變頻調(diào)速的要求：對變頻調(diào)速的要求：（1 1）主磁通）主磁通 ，以防止定子鐵心過飽和；，以防止定子鐵心過飽和；（2 2）電動機(jī)的過載能力（或最大電磁轉(zhuǎn)矩）電動機(jī)的過載能力（或最大電磁轉(zhuǎn)矩 ）盡可能保持不變。）盡可能保持不變。NmmaxeTa、基頻以下的變頻調(diào)速、基頻以下的變頻調(diào)速 由 可知，要想確保主磁通 不變，可滿足亦即變頻的同時必須調(diào)壓變頻的同時必須調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)定子電壓和頻率的協(xié)調(diào)控制。 考慮到：因而，此時電機(jī)的過載能力保持不變。mwkNfEU1111144. 4mconstfUfUNN1111211212111max)

20、()(212fUxxUfpmTe（1 1）保持）保持 = =常數(shù)的機(jī)械特性常數(shù)的機(jī)械特性 11/ fE下面對兩種情況下變頻調(diào)速時的機(jī)械特性進(jìn)行討論： 根據(jù)三相異步電動機(jī)的T型等效電路，可以獲得用感應(yīng)電勢 表示的電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為：1E)()()(22)(2222212111122211xsrsrffEpmfsrIpmPTemem（7-14）利用 可以獲得臨界轉(zhuǎn)差率 和最大轉(zhuǎn)矩 分別為：0sTemmsmaxeT22xrsm22111max41)(2LfEpmTe（7-15）（7-16）上式表明：若采用若采用 = =常數(shù)控制，則最大轉(zhuǎn)矩常數(shù)控制，則最大轉(zhuǎn)矩 保持不變。保持不變。11/ fEmaxe

21、T對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩 處的轉(zhuǎn)速為：maxeTmmmnnLprpfsnn1221126060)1 (結(jié)論結(jié)論: : 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 處的轉(zhuǎn)速降處的轉(zhuǎn)速降 與頻率無關(guān)。亦即與頻率無關(guān)。亦即: :在變頻調(diào)速過程在變頻調(diào)速過程中，若保持中，若保持 = =常數(shù)，則機(jī)械特性的硬度保持不變。即不同頻率常數(shù)，則機(jī)械特性的硬度保持不變。即不同頻率下的機(jī)械特性是平行的。下的機(jī)械特性是平行的。 maxeTmn11/ fE圖7.16給出了保持=常數(shù)時變頻調(diào)速的典型機(jī)械特性。圖7.16 三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性( =常數(shù))11/ fE（2 2）保持）保持 = =常數(shù)的機(jī)械特性常數(shù)的機(jī)械特性 11/ fU 保持

22、=常數(shù)可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格意義上 的不變和最大轉(zhuǎn)矩 不變。但考慮到定子電勢 難以直接測量，實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)多采用 =常數(shù)代替 =常數(shù)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。 11/ fEmmaxeT1E11/ fU11/ fE現(xiàn)分析保持 =常數(shù)時三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性。11/ fU將式（6-121）稍加變形可得： )()()(2221221212111xxsrrsrffUpmTem(7-18)式（6-125）稍加變形得最大電磁轉(zhuǎn)矩為：)()(422121112111maxxxrrffUpmTe(7-19) 根據(jù)式（7-18）繪出保持 =常數(shù)時變頻調(diào)速的典型機(jī)械特性如圖7.17所示。為便于比較，圖7.17還同時繪出了 常數(shù)時的機(jī)械

23、特性，如圖7.17中的虛線所示。11/ fUmaxeT圖7.17 三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性( =常數(shù))11/ fU 由圖7.17可見，保持 =常數(shù)，當(dāng) 減小時，最大電磁轉(zhuǎn)矩 將有所降低。若忽略定子繞組電阻即令 ，則式（7-28）變?yōu)椋?1/ fU1fmaxeT01r常數(shù))(21)(4212111maxLLfUpmTe 由上式可見， 的降低是由定子繞組電阻 的影響所致。尤其是當(dāng) 低到使得 可以與 相比較時， 下降嚴(yán)重。maxeT1r1f1r)(21xxmaxeT解決措施：解決措施： 可以對可以對 的線性關(guān)系加以修正，提高低頻時的的線性關(guān)系加以修正，提高低頻時的 ，以補(bǔ)償，以補(bǔ)償?shù)皖l時定

24、子繞組電阻壓降的影響低頻時定子繞組電阻壓降的影響（見圖7.18）。11/ fU11/ fU圖7.18 具有低頻補(bǔ)償?shù)?協(xié)調(diào)關(guān)系11/ fU調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析： 假定變頻調(diào)速過程中電機(jī)的功率因數(shù) 、效率 均不變，為了充分利用電動機(jī)，每相繞組中的電流應(yīng)保持額定值 不變。此時，三相異步電動機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI1111111112)(cosffUUIUmPNN（7-20）11229550fUnPT（7-21）結(jié)論：結(jié)論： 由于基頻以下的調(diào)速過程中保持由于基頻以下的調(diào)速過程中保持 = =常數(shù)，基頻以下的變頻調(diào)常數(shù)，基頻以下的變頻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其輸出功率正

25、比于定子頻率（或轉(zhuǎn)速速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其輸出功率正比于定子頻率（或轉(zhuǎn)速）（見圖7.19）。11/ fU圖7.19 三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速時所容許的輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與頻率之間的關(guān)系 b、基頻以上的變頻調(diào)速、基頻以上的變頻調(diào)速 當(dāng)定子頻率超過基頻時，受電機(jī)繞組絕緣耐壓的限制，定子電壓 無法進(jìn)一步提高，只能保持 。1UNUU 1此時，三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速時的機(jī)械特性仍由式（6-121）得出：)()()(222122121211xxsrrsrffUpmTNem（7-22）最大電磁轉(zhuǎn)矩由式（6-125）給出：21212122121121221211121max1)(8)(4)(4fLLfpUmxxf

26、pUmxxrrfpUmTNNNe（7-23） 臨界轉(zhuǎn)差率由式（6-124）給出： 121122122212121)(2)(fLLfrxxrxxrrsm（7-24）由上式得對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩 時的轉(zhuǎn)速為：maxeTmmmnnLLprpfsnn121211)(26060)1 (（7-25）結(jié)論：結(jié)論： 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 處的轉(zhuǎn)速降處的轉(zhuǎn)速降 與頻率無關(guān)，即機(jī)械特性的硬度保持與頻率無關(guān)，即機(jī)械特性的硬度保持不變。不變。 mnmaxeT圖7.20給出了三相異步電動機(jī)變頻調(diào)速時的典型機(jī)械特性。圖7.20 三相異步電動機(jī)基頻以上變頻調(diào)速時的機(jī)械特性( )NUU 1調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析： 假定基頻以上

27、變頻調(diào)速過程中電機(jī)的功率因數(shù) 、效率 均不變，每相繞組中的電流仍保持額定值 不變。此時，三相異步電動機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI1111112cosUIUmPNN（7-20）11229550fUnPT（7-21）結(jié)論：結(jié)論： 由于基頻以上的調(diào)速過程中保持由于基頻以上的調(diào)速過程中保持 ，基頻以上的變頻調(diào)速，基頻以上的變頻調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，其輸出轉(zhuǎn)矩反比于定子繞組的供電頻率（或轉(zhuǎn)速）屬于恒功率調(diào)速，其輸出轉(zhuǎn)矩反比于定子繞組的供電頻率（或轉(zhuǎn)速）（見圖7.19中的虛線所示）。NUU 1一般結(jié)論：一般結(jié)論：u基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上為恒功率調(diào)速基頻以上

28、為恒功率調(diào)速；u變頻調(diào)速過程中變頻調(diào)速過程中，異步電動機(jī)機(jī)械特性的硬度保持不變異步電動機(jī)機(jī)械特性的硬度保持不變，調(diào)速范圍寬調(diào)速范圍寬；u頻率連續(xù)可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速頻率連續(xù)可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。C、改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速對于改變轉(zhuǎn)差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方案，其效率可由下式給出：sPPsPPPPemememmec1)1 (12（7-26） 上式表明，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越低，效率越低。因此，一般來說，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方案的經(jīng)濟(jì)性較差。 下面針對目前常用的調(diào)速方法（改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速、利用滑差離合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以及雙饋調(diào)速與串級調(diào)速）介紹如下：a、改變定子電壓調(diào)速、改變定子電壓調(diào)速

29、一般三相異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速的人工機(jī)械特性如圖7.22a所示。圖7.22 三相異步電動機(jī)的降壓調(diào)速 由圖7.22a可見，對風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，其調(diào)速范圍較寬，故調(diào)壓調(diào)速特別適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速的范圍較小，而對于高轉(zhuǎn)差率電機(jī)（如雙鼠籠式或深槽式鼠籠異步電機(jī)），則可得到較寬的調(diào)速范圍，如圖7.22b所示。 為了提高調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的硬度，增大鼠籠式異步電動機(jī)的調(diào)為了提高調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的硬度，增大鼠籠式異步電動機(jī)的調(diào)速范圍，可采用如下兩種方案：速范圍，可采用如下兩種方案：n 采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案（見圖（見圖7.237.23）；n 將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。將調(diào)壓調(diào)

30、速與變極調(diào)速結(jié)合。圖7.23 具有速度反饋的異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析： 根據(jù) 可見，調(diào)壓調(diào)速時電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)差率成反比。122211/srImPTemememT結(jié)論：結(jié)論： 調(diào)壓調(diào)速既不屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速也非恒功率調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速既不屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速也非恒功率調(diào)速。 b、繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速三相繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的人工機(jī)械特性如圖7.24所示。 圖7.24 繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的人工機(jī)械特性結(jié)論：結(jié)論： 外加轉(zhuǎn)子電阻外加轉(zhuǎn)子電阻 越大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)速越低。越大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)速越低。R調(diào)速性質(zhì)的分析：

31、調(diào)速性質(zhì)的分析： 考慮到 ，由于電源電壓保持不變，故主磁通 為定值。調(diào)速過程中，為了充分利用電動機(jī)的繞組，要求保持 ，于是有： 22cosICTmTemmNII22222222222222)()(xsRrExsrEIIN由上式可得：常數(shù)sRrsrN22（7-27）根據(jù)式（7-27）得轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)為： 常數(shù)NNNxsrsrxsRrsRr22222222212122cos)(/)(/ )(cos因此，電磁轉(zhuǎn)矩為：常數(shù)NNmTmTemICICT2222coscos結(jié)論：結(jié)論： 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方案可借助于圖7.25所

32、示的電力電子變流器加以實(shí)現(xiàn)。圖7.25 繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的斬波調(diào)速圖中，轉(zhuǎn)子的等效電阻為： 。其中， 為IGBT開關(guān)器件的占空比。RReq)1 (Ttonc、電磁滑差離合器調(diào)速、電磁滑差離合器調(diào)速滑差離合器電動機(jī)又稱為“電磁調(diào)速電動機(jī)電磁調(diào)速電動機(jī)”，其基本結(jié)構(gòu)如圖7.26所示。 圖7.26 滑差離合器電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖滑差離合器的工作原理：滑差離合器的工作原理： 當(dāng)鼠籠式異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，滑差離合器的電樞則一同以角速度當(dāng)鼠籠式異步電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時，滑差離合器的電樞則一同以角速度 旋轉(zhuǎn)，設(shè)其轉(zhuǎn)向?yàn)樾D(zhuǎn)，設(shè)其轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r針。當(dāng)磁極上的勵磁繞組中無勵磁電流（即順時針。當(dāng)磁極上的勵磁繞組中無勵

33、磁電流（即 ）時，離合器的電樞與磁極無）時，離合器的電樞與磁極無任何聯(lián)系，負(fù)載側(cè)電磁轉(zhuǎn)矩為零。當(dāng)勵磁繞組中有勵磁電流（即任何聯(lián)系，負(fù)載側(cè)電磁轉(zhuǎn)矩為零。當(dāng)勵磁繞組中有勵磁電流（即 ）時，離合器的）時，離合器的電樞和磁極之間通過磁場相互作用。其工作原理類似于一臺反裝的感應(yīng)電動機(jī)。其最終電樞和磁極之間通過磁場相互作用。其工作原理類似于一臺反裝的感應(yīng)電動機(jī)。其最終結(jié)果是：磁極隨電樞沿同一方向旋轉(zhuǎn)，設(shè)其角速度為結(jié)果是：磁極隨電樞沿同一方向旋轉(zhuǎn)，設(shè)其角速度為 。顯然，。顯然， 。電磁滑差。電磁滑差離合器由此而得名。離合器由此而得名。圖2.27 電磁滑差離合器的工作原理 0fI0fI 圖7.28給出了電磁滑

34、差離合器的機(jī)械特性。其中，理想空載轉(zhuǎn)速是指異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。圖7.28 電磁滑差離合器的機(jī)械特性結(jié)論：結(jié)論：u 隨著直流勵磁電流的增大，相同轉(zhuǎn)速條件下滑差離合器輸出的隨著直流勵磁電流的增大，相同轉(zhuǎn)速條件下滑差離合器輸出的電磁轉(zhuǎn)矩增大；電磁轉(zhuǎn)矩增大；u 改變直流勵磁電流可以調(diào)節(jié)輸出負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速。改變直流勵磁電流可以調(diào)節(jié)輸出負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速?；铍x合器的調(diào)速原理：滑差離合器的調(diào)速原理：d、繞線式異步電動機(jī)的雙饋調(diào)速與串級調(diào)速、繞線式異步電動機(jī)的雙饋調(diào)速與串級調(diào)速雙饋調(diào)速與串級調(diào)速的引入：雙饋調(diào)速與串級調(diào)速的引入： 上述各種改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方式皆屬于低效率的調(diào)速方式。因?yàn)槠滢D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率皆消耗到轉(zhuǎn)子

35、電阻上，正是通過損耗的改變，才實(shí)現(xiàn)了調(diào)速。 如果能將這部分轉(zhuǎn)差功率回收到電網(wǎng)上，則調(diào)速系統(tǒng)的效率便可以大大提高。雙饋調(diào)速和串極調(diào)速就是根據(jù)這一思想加以實(shí)現(xiàn)的。雙饋的概念：雙饋的概念： 雙饋即雙饋即雙邊激磁雙邊激磁，它是在三相異步電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組中皆，它是在三相異步電動機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組中皆通以三相電流完成供電。這一點(diǎn)與感應(yīng)電動機(jī)的通以三相電流完成供電。這一點(diǎn)與感應(yīng)電動機(jī)的單邊激磁單邊激磁不同。不同。雙饋調(diào)速與串級調(diào)速的工作原理：雙饋調(diào)速與串級調(diào)速的工作原理： 交流電機(jī)的定子繞組接到電網(wǎng)上，而轉(zhuǎn)子繞組接至電力電子變流器上。借助于交流電機(jī)的定子繞組接到電網(wǎng)上，而轉(zhuǎn)子繞組接至電力電子變流器上。借助

36、于電力電子變流器對轉(zhuǎn)子繞組施加轉(zhuǎn)差頻率的電壓。通過改變轉(zhuǎn)差頻率電壓的幅值電力電子變流器對轉(zhuǎn)子繞組施加轉(zhuǎn)差頻率的電壓。通過改變轉(zhuǎn)差頻率電壓的幅值和相位實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的調(diào)速。和相位實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的調(diào)速。 如果轉(zhuǎn)子繞組借助于電力電子變流器接到一幅值可調(diào)的直流電源上，通過改變?nèi)绻D(zhuǎn)子繞組借助于電力電子變流器接到一幅值可調(diào)的直流電源上，通過改變直流電源電壓的大小來改變轉(zhuǎn)子繞組外加電壓的幅值，直流電源電壓的大小來改變轉(zhuǎn)子繞組外加電壓的幅值，雙饋調(diào)速雙饋調(diào)速則變?yōu)閯t變?yōu)榇壵{(diào)速串級調(diào)速。因此，可以把串級調(diào)速看作是雙饋調(diào)速的特例。因此，可以把串級調(diào)速看作是雙饋調(diào)速的特例。 圖7.29畫出了三相繞線式異步電動機(jī)定子外接三相

37、電源，轉(zhuǎn)子外接轉(zhuǎn)差頻率電壓的等效電路圖。雙饋異步電動機(jī)的調(diào)速原理：雙饋異步電動機(jī)的調(diào)速原理：圖7.29 雙饋供電下繞線式異步電動機(jī)一相的等效電路由圖7.29可求得轉(zhuǎn)子繞組的電流為： 22222jsxrUEIsss（7-28）式中， 。下面就幾種情況分別討論如下： 22EsEs（1 1）當(dāng)）當(dāng) 與與 相位相同或相反時相位相同或相反時：sU2sE2 由式（7-28）得轉(zhuǎn)子電流的有功分量為：222222222222)()()(sxrrsxrUEIssa（7-29）考慮到實(shí)際運(yùn)行時轉(zhuǎn)差率 較小， ，于是，上式可簡化為： s22sEEs2222rUsEIsa（7-30）設(shè)轉(zhuǎn)子回路未加 （即 ）時的轉(zhuǎn)差為

38、 ，則有：sU202sU1s2212rEsIa（7-31） 假定 加入前后負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，由 可知，轉(zhuǎn)子有功電流基本不變，即 。于是有： sU2amTmTemICICT21221cosaaII22221222rEsrUsEs221EUsss即：上式表明，改變外加電壓改變外加電壓 便可以改變轉(zhuǎn)差率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子調(diào)速便可以改變轉(zhuǎn)差率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子調(diào)速。sU2將式（7-29）代入轉(zhuǎn)矩表達(dá)式 得： amTmTemICICT21221cos22222212222221)()(sxrrUCsxrrECTsmTsmTem（7-32）根據(jù)上式繪出雙饋調(diào)速的機(jī)械特性如圖7.30c所示。圖7.30 雙饋調(diào)速的機(jī)械特性曲線(

39、 與 同相或反相時) sU2sE2 由圖7.30c可見，改變 的大小和正負(fù)便可以使三相繞線式異步電動機(jī)分別工作在次次同步狀態(tài)同步狀態(tài)（ ）、同步速狀態(tài)同步速狀態(tài)（ ）以及超同步運(yùn)行狀態(tài)超同步運(yùn)行狀態(tài)（ ）。sU21nn 1nn 1nn （2 2）當(dāng)）當(dāng) 超前超前 時時：sU2sE2根據(jù)式（7-28），畫出 加入前后雙饋電機(jī)的相量圖如圖7.31所示。sU2圖7.31 雙饋電機(jī)的相量圖 由圖7.31可見，加入 后，定子側(cè)的功率因數(shù)角 減小，功率因數(shù) 明顯提高。若進(jìn)一步加大 的大小，定子電流 有可能超前定子電壓 ，使得定子側(cè)的功率因數(shù) 超前，即可以向電網(wǎng)發(fā)送滯后無功。sU211cossU21I1U1

40、cos90（2 2）當(dāng)）當(dāng) 與與 成任意夾角成任意夾角 時時：sU2sE2圖7.32 雙饋電機(jī)的相量圖( 與 的夾角為 )sU2sE2 由圖可見，此時 可分解為兩個分量： 與同相的分量 ；超前 的分量 。這兩個分量確保電動機(jī)既可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，也可以改善定子側(cè)的功率因數(shù) 。sU222EsEscos2sUsE290sin2sU1cos 雙饋調(diào)速可通過圖7.33a、b所示交-交變頻器或交-直-交變頻器方案實(shí)現(xiàn)。 圖7.33 三相繞線式異步電動機(jī)雙饋調(diào)速系統(tǒng)的組成 作為雙饋調(diào)速的一個特例，串級調(diào)速僅僅能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子外加電壓 的大小。圖7.34給出了繞線式異步電動機(jī)串級調(diào)速系統(tǒng)的主回路框圖。sU2圖7.34

41、 繞線式異步電動機(jī)的串級調(diào)速 串級調(diào)速的工作原理：串級調(diào)速的工作原理： 設(shè)轉(zhuǎn)子繞組的線電勢為 ， 為轉(zhuǎn)子開路時的線電壓；整流器直流側(cè)的電壓為 ；逆變器直流側(cè)的電壓為 ，逆變器交流側(cè)（即變壓器二次側(cè)）的線電壓為 ，則有下列關(guān)系式：202sEEs20EdUUlU22035. 1sEUd(7-33)cos35. 12lUU(7-34)電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時， ，即：UUdcos35. 135. 1220lUsE(7-35)于是有：202cosEUsl 從上式可見，改變逆變角 的大小，就能改變轉(zhuǎn)差率 ，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。 越大， 越小，轉(zhuǎn)速越高。當(dāng) 時， ，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子短路，電動機(jī)工作在自然機(jī)械特性狀態(tài)。ss

42、20U 上述由雙饋調(diào)速與串極調(diào)速組成的系統(tǒng)分別又稱為上述由雙饋調(diào)速與串極調(diào)速組成的系統(tǒng)分別又稱為Scherbius系系統(tǒng)統(tǒng)和和Kramer系統(tǒng)系統(tǒng)，其主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)差功率是否可以在變流器中，其主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)差功率是否可以在變流器中雙向傳遞。這些系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：雙向傳遞。這些系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：u 運(yùn)行效率高；運(yùn)行效率高； u 變流器的容量較?。蛔兞髌鞯娜萘枯^??； u 可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)（僅對雙饋調(diào)速系統(tǒng)而言）?？梢愿纳齐娋W(wǎng)的功率因數(shù)（僅對雙饋調(diào)速系統(tǒng)而言）。A、能耗制動、能耗制動制動制動: : 同直流電機(jī)一樣同直流電機(jī)一樣, ,所謂制動是指電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反的一種所謂制動是指電磁轉(zhuǎn)矩與

43、轉(zhuǎn)速方向相反的一種運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)。 三相異步電動機(jī)能耗制動時，需對提供額外的勵磁電源。其通常做法是：將所要制動異步電動機(jī)的定子繞組迅速從電網(wǎng)上斷開，同時將其切換至直流電源上。通過給定子繞組加入直流勵磁電流建立恒定磁場。于是，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和恒定磁場之間相互作用，便產(chǎn)生具有制動性的電磁轉(zhuǎn)矩。由于制動過程中，大部分動能或勢能均轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上，這種制動方式又稱為能耗制動能耗制動。能耗制動的典型線路與物理解釋分別如圖7.35a、b所示。圖7.35 三相異步電動機(jī)的能耗制動 能耗制動時三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性計(jì)算能耗制動時三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性計(jì)算 為了計(jì)算三相異步電動機(jī)能耗制動時的

44、機(jī)械特性，通常引入等效電流等效電流的概念。然后再根據(jù)三相異步電動機(jī)正常運(yùn)行時的機(jī)械特性獲得能耗制動時的機(jī)械特性。具體過程介紹如下： 圖7.36a、b分別給出了三相異步電動機(jī)定子兩相繞組通以直流電的電路連接以及相應(yīng)的定子磁勢矢量圖。圖7.36 異步電動機(jī)定子繞組通入直流時所產(chǎn)生的磁勢圖7.36 a的定子直流合成磁勢為：IpkNFFwA11214330cos2（7-36）設(shè)將 等效為三相合成旋轉(zhuǎn)磁勢 后，定子每相等效電流的有效值為 ，則有：FFI1122423IpkNFw（7-37）考慮到等效前后 ，由式（7-36）、（7-37）得： FFII32（7-38） 考慮到等效前后磁勢與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速不

45、變，即 相對轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍為 ，又由于 相對定子的轉(zhuǎn)速為同步速度 ，則能耗制動的轉(zhuǎn)差率為：F)0(nFpfn11601nn（7-39）由此繪出能耗制動時的等效電路如圖7.37所示。圖7.37 三相異步電動機(jī)能耗制動時的等效電路 利用圖7.37便可求得能耗制動時三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式為： )()(2222122121122211xxrrIxmrImPTmmemem（7-40）其中， 與 之間的關(guān)系是利用等效電路且忽略鐵耗（即 ），并根據(jù)下式求得的：2I1I0mr1222)(IxxjrjxImm 對式（7-40）求導(dǎo)并使 ，便可求得能耗制動時的最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率分別為：0sTem)(2

46、212121xxIxmTmmem(7-41)22xxrmm(7-42) 將式（7-40）除以（7-41）并利用式（7-42），便可獲得能耗制動時機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式為：mmeemTTmax2(7-43) 根據(jù)式（7-40）或式（7-43）繪出三相異步電動機(jī)能耗制動時的機(jī)械特性如圖7.38所示。圖7.38 三相異步電動機(jī)能耗制動時的機(jī)械特性 圖7.39給出了三相異步電動機(jī)分別拖動反抗性負(fù)載和位能性負(fù)載能耗制動時的制動過程曲線。圖7.39 三相異步電動機(jī)能耗制動時的制動過程B、反接制動、反接制動概念概念: : 反接制動是一種通過改變外加三相交流電源的相序或在外部條件反接制動是一種通過改變外加三相交

47、流電源的相序或在外部條件下轉(zhuǎn)速反向，引起電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向的制動狀態(tài)。下轉(zhuǎn)速反向，引起電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速反向的制動狀態(tài)。 下面分兩種情況進(jìn)行討論：a、轉(zhuǎn)速反向的反接制動、轉(zhuǎn)速反向的反接制動圖7.40 三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速反向的反接制動 圖中，對應(yīng)C點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率為：1)(1111nnnnnns(7-44) 轉(zhuǎn)子軸上輸出的總機(jī)械功率為：0)()1 (2221RrssImPmec(7-45) 上式表明，機(jī)械軸不是輸出機(jī)械功率而是輸入機(jī)械功率，該機(jī)械功率是由拖動系統(tǒng)的機(jī)械勢能轉(zhuǎn)變而來的。 定子通過氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率為： 0)(2221sRrImPem(7-46)將式（7-45）與（7-46）相加得： )(2221RrImPPemmec(7-47) 上式表明，能耗制動過程中，三相異步電動機(jī)既從轉(zhuǎn)子軸上輸入機(jī)能耗制動過程中，三相異步電動機(jī)既從轉(zhuǎn)子軸上輸入機(jī)械功率，又從電網(wǎng)上吸收電磁功率，這兩部分功率最終通過轉(zhuǎn)子回械功率，又從電網(wǎng)上吸收電磁功率，這兩部分功率最終通過轉(zhuǎn)子回路中的電阻消耗掉。路中的電阻消耗掉。b、定子相序改變的反接制動、定子相序改變的反接制動圖7.41 三相異步電動機(jī)定子兩相對調(diào)的反接制動 定子相序改變后的轉(zhuǎn)差率為：11111nnnnnns(7-48) 可見，上式與轉(zhuǎn)速反向反接制動的轉(zhuǎn)差率表達(dá)式（7-