第14章 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及速度調(diào)節(jié)

會(huì)計(jì)學(xué)1第14章三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及速度調(diào)節(jié)啟動(dòng)過(guò)程：指電動(dòng)機(jī)從靜止到達(dá)正常工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程。啟動(dòng)過(guò)程特點(diǎn)：電流一般較大，轉(zhuǎn)矩并不大14.1

異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能原因:開(kāi)始時(shí)候n＝0，s＝1第1頁(yè)/共73頁(yè)功率因數(shù)cos很低最初起動(dòng)瞬間很大的啟動(dòng)電流引起定子漏阻抗壓降增大，主磁通約減少到額定值的一半。一般情況:第2頁(yè)/共73頁(yè)起動(dòng)電流較大有什么影響呢？1、首先對(duì)于繞組來(lái)說(shuō)是非常不利的，如果電機(jī)是屬于頻繁起動(dòng)的，頻繁出現(xiàn)短時(shí)大電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)熱較多而過(guò)熱。影響：2、對(duì)供電的變壓器來(lái)講，容量卻是有限的。若變壓器額定容量相對(duì)不夠大時(shí)，電動(dòng)機(jī)短時(shí)較大的起動(dòng)電流，會(huì)使變壓器輸出電壓短時(shí)下降幅度較大，超過(guò)了正常規(guī)定值，例如U＞10％或更嚴(yán)重。這樣一來(lái)，影響了幾個(gè)方面：（1）起動(dòng)電動(dòng)機(jī)本身，由于電壓太低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降很多（），當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，可起動(dòng)不了。（2）影響由同一臺(tái)配電變壓器供電的其他負(fù)載，比如說(shuō)電燈會(huì)變暗，數(shù)控設(shè)備可能失常，重載的異步電動(dòng)機(jī)可能停轉(zhuǎn)等。第3頁(yè)/共73頁(yè)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大有什么影響呢？電機(jī)的起動(dòng)是非常困難，1.1-1.2的條件下，電動(dòng)機(jī)才能正常起動(dòng)。一般地說(shuō)，如果異步電動(dòng)機(jī)輕載和空載起動(dòng)，直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就夠大了，但是如果是重載起動(dòng)例如，且要求起動(dòng)過(guò)程快時(shí)，某些異步電動(dòng)機(jī)例如繞線(xiàn)式三相異步電動(dòng)機(jī)，往往小于1，直接起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就不夠大了。

第4頁(yè)/共73頁(yè)

從上面分析看出，三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)有些情況下是可行的，而下面兩種情況下是不可行的：①變壓器與電動(dòng)機(jī)容量之比不足夠大；②起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能滿(mǎn)足要求。不能直接起動(dòng)的第①種情況下需要減小起動(dòng)電流，第②種情況下需要加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。即起動(dòng)必須滿(mǎn)足的條件是：

起動(dòng)電流要足夠??；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大。起動(dòng)電流：第5頁(yè)/共73頁(yè)從上面兩個(gè)表達(dá)式我們可以看出，降低起動(dòng)電流的方法有：①降低電源電壓；②加大定子邊電抗或電阻；③加大轉(zhuǎn)子邊電阻或電抗。

加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法只有適當(dāng)加大轉(zhuǎn)子電阻，但不能過(guò)份，否則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而可能減小。而直接起動(dòng)的最大優(yōu)點(diǎn)就是不需要專(zhuān)門(mén)的起動(dòng)設(shè)備。第6頁(yè)/共73頁(yè)一、直接啟動(dòng)利用閘刀或者接觸器把電動(dòng)機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。14.2

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法一般地說(shuō)，容量在7.5kw以下的小容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)都可直接起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單操作方便。第7頁(yè)/共73頁(yè)二、降壓?jiǎn)?dòng)若電源供電變壓器的容量不夠大時(shí)，就采取降壓?jiǎn)?dòng)。由于轉(zhuǎn)矩是按照電壓平方的規(guī)律而下降的，所以這種方法適合于對(duì)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合。常用的降壓?jiǎn)?dòng)方法自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)星-三角啟動(dòng)定子繞組串電阻或電抗啟動(dòng)第8頁(yè)/共73頁(yè)1．自耦變壓器（啟動(dòng)補(bǔ)償器）降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為Ist。自耦變壓器的變比為ka起動(dòng)時(shí)電壓降低到1/ka倍，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流相應(yīng)減小到1/ka倍電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)減小到1/ka2

倍第9頁(yè)/共73頁(yè)2、星-三角啟動(dòng)三角形連接直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流星形連接起動(dòng)，起動(dòng)電流起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩均減少為1/3第10頁(yè)/共73頁(yè)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便第11頁(yè)/共73頁(yè)3、定子繞組串電阻或者電抗器啟動(dòng)

在定子繞組的電路中串入一個(gè)三相電阻器或者電抗器來(lái)產(chǎn)生一定的電壓降，使得達(dá)到降低啟動(dòng)電流的目的。第12頁(yè)/共73頁(yè)由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，所以隨著電壓降低，啟動(dòng)電流減小1/k倍，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少1/k2倍；串電阻器啟動(dòng)時(shí)，要消耗較大的功率；串電抗器啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)K2短接啟動(dòng)電抗器時(shí)還會(huì)產(chǎn)生較大的短路電流(電抗器儲(chǔ)存能量的釋放)，所以串電抗器適合于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不大且啟動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合。第13頁(yè)/共73頁(yè)三、軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑啟動(dòng)。軟起動(dòng)器：磁控式和電子式。啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)所加的電壓不是一個(gè)固定值，軟啟動(dòng)裝置輸出電壓按指定要求上升，使被控電動(dòng)機(jī)電壓由零按指定斜率上升到全電壓，轉(zhuǎn)速相應(yīng)地由零加速到規(guī)定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器能保證電動(dòng)機(jī)在不同負(fù)載下平滑啟動(dòng)，減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，又降低自身所受沖擊力。鼠籠式電動(dòng)機(jī)不能直接啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用軟啟動(dòng)。第14頁(yè)/共73頁(yè)14.3

繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)在限制啟動(dòng)電流的同時(shí)，大大降低了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在需要較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的應(yīng)用場(chǎng)合，人們不得不選擇價(jià)格昂貴的繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)。繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是可以在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻，以改善其啟動(dòng)和調(diào)速性能。如果，則獲得最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。第15頁(yè)/共73頁(yè)一、轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動(dòng)串入多級(jí)電阻，啟動(dòng)過(guò)程中采用逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻的方法。第16頁(yè)/共73頁(yè)1．起動(dòng)開(kāi)始時(shí)，使全部電阻均串入轉(zhuǎn)子回路，隨著轉(zhuǎn)速的上升，電磁轉(zhuǎn)矩將減小。2．為了縮短起動(dòng)時(shí)間，通常隨轉(zhuǎn)速上升分級(jí)切除部分電阻，使在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)保持有較大的電磁轉(zhuǎn)矩。3．待起動(dòng)完畢后，轉(zhuǎn)子繞組便被短路，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。4.繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用在啟動(dòng)比較困難的場(chǎng)合。如鏟土機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、起重吊車(chē)等。特點(diǎn)和適用場(chǎng)合第17頁(yè)/共73頁(yè)二、轉(zhuǎn)子繞組外串頻敏變阻器啟動(dòng)頻敏變阻器（BP）：其電阻值能隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的上升（轉(zhuǎn)子電流頻率f2下降）而自動(dòng)減小。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)只有原邊的變壓器。但其鐵心用較厚的鐵板疊成，渦流損耗比普通變壓器大。第18頁(yè)/共73頁(yè)工作原理：BP實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)只有初級(jí)繞組而且鐵心損耗較大的三相變壓器。BP的鐵耗大就相當(dāng)于Rm大。而鐵耗與磁通的頻率（等于轉(zhuǎn)子頻率f2=sf1）的1.3次方成正比。開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)，s較大，故f2較大，Rm也較大，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)增加，則Ist減小、Tst增大；隨著啟動(dòng)過(guò)程的進(jìn)行，n逐漸變大、s逐漸變小，則f2變小，也就是鐵耗減小，所以Rm變小，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)變小。

第19頁(yè)/共73頁(yè)啟動(dòng)完畢后，將轉(zhuǎn)子回路短路。頻敏變阻器相當(dāng)于一種無(wú)觸點(diǎn)變阻器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，所以應(yīng)用較為廣泛。第20頁(yè)/共73頁(yè)14.4

改善啟動(dòng)性能的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)電流較大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大。降壓?jiǎn)?dòng)減小啟動(dòng)電流，但其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也顯著降低。利用“集膚效應(yīng)”，使啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻增大，以增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩并減小啟動(dòng)電流，而正常運(yùn)行時(shí)候轉(zhuǎn)子電阻又能自動(dòng)減小，轉(zhuǎn)子銅耗不大，不影響運(yùn)行效率。深槽式異步電動(dòng)機(jī)和雙籠型異步電動(dòng)機(jī)第21頁(yè)/共73頁(yè)1.深槽式異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：槽形窄而深，槽深與槽寬之比為10～12第22頁(yè)/共73頁(yè)（1）起動(dòng)時(shí)在剛起動(dòng)時(shí)，f2=f1。頻率較高，導(dǎo)體漏抗大于電阻，漏抗占主要成分，槽電流的分布近似與漏抗成反比。槽底部分漏抗較大，該部分電流較小。愈接近于槽口漏抗愈小，該部分電流較大——集膚效應(yīng)。第23頁(yè)/共73頁(yè)由于電流的分布不均勻，等效槽導(dǎo)體的有效面積減小——集膚效應(yīng)使槽導(dǎo)體電阻增加集膚效應(yīng)作用使槽漏磁通有所減少，轉(zhuǎn)子漏抗也有所減少，二者均促使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，改善了起動(dòng)特性。等效截面第24頁(yè)/共73頁(yè)（2）正常運(yùn)行時(shí)在正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，槽導(dǎo)體的漏抗比電阻小得多，槽中電流將依電阻而均勻分布，轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)到固有的直流電阻。由于槽深而窄，轉(zhuǎn)子漏抗較普通鼠籠式轉(zhuǎn)子漏抗大——功率因數(shù)及過(guò)載能力有所降低。第25頁(yè)/共73頁(yè)2.雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)（Double-squirrel-cagerotor）上籠Topbar：

截面小，電阻大下籠Bottombar：

截面大，電阻小下籠交鏈的漏磁通比上籠多，漏抗大第26頁(yè)/共73頁(yè)（1）起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，轉(zhuǎn)子漏抗大于轉(zhuǎn)子電阻，電流分配決定于漏抗。下層鼠籠有較大的漏抗，電流較小，功率因數(shù)較低，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較小。上層鼠籠僅有非常小的漏抗，電流較大，且電阻較大，起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較大。上層鼠籠又稱(chēng)起動(dòng)鼠籠。第27頁(yè)/共73頁(yè)（2）起動(dòng)過(guò)程結(jié)束后轉(zhuǎn)子電流的頻率很小，下層鼠籠的漏抗很小，兩個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子的電流分配決定于電阻。下層鼠籠電阻較小，電流較大，運(yùn)行時(shí)在產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方面起主要的作用，下層鼠籠稱(chēng)為運(yùn)行鼠籠。第28頁(yè)/共73頁(yè)雙鼠籠機(jī)械特性與等效電路

雙鼠籠電動(dòng)機(jī)的T＝f(s)曲線(xiàn)第29頁(yè)/共73頁(yè)設(shè)下層鼠籠的電阻和漏抗為r'in和x'in，上層鼠籠的電阻為r'ou，兩層鼠籠共同漏抗為x'co第30頁(yè)/共73頁(yè)14.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法綜述異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維修方便、制造容易，大量被用來(lái)拖動(dòng)轉(zhuǎn)速基本不變的生產(chǎn)機(jī)械。在實(shí)際應(yīng)用中，許多機(jī)械需要調(diào)速，如車(chē)床、電力機(jī)車(chē)、風(fēng)機(jī)、水泵等。為了節(jié)能和方便，則要求設(shè)法從電機(jī)本身出發(fā)進(jìn)行電氣調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)過(guò)去被認(rèn)為調(diào)速性能不好。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速問(wèn)題已經(jīng)基本解決。異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能甚至可以做到優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)。剩余的問(wèn)題是降低成本、實(shí)際應(yīng)用。第31頁(yè)/共73頁(yè)我們知道，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為：因此，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法很多，大致可以分成以下幾種類(lèi)型：（1）改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速，包括改變定子電壓、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻等方法；調(diào)速方法分類(lèi)：第32頁(yè)/共73頁(yè)（2）改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)同步轉(zhuǎn)速調(diào)速，包括改變定子繞組極對(duì)數(shù)、改變供電電源頻率等方法；（3）雙饋調(diào)速，包括串級(jí)調(diào)速，屬改變理想空載轉(zhuǎn)速的一種調(diào)速方法；（4）利用轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速。下面簡(jiǎn)要異步電機(jī)的幾種常用調(diào)速方法。第33頁(yè)/共73頁(yè)14.6三相異步電動(dòng)機(jī)的變極調(diào)速改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)，可以成倍地改變其同步轉(zhuǎn)速，由于正常運(yùn)行時(shí)s很小，因此電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n也將近似成倍地變化。改變定子繞組極對(duì)數(shù)的方法有：（1）在定子中安放兩套極對(duì)數(shù)不同的獨(dú)立繞組；（2）在一套定子繞組中，改變它的連接方法，得到不同的極對(duì)數(shù)（單繞組變極異步電動(dòng)機(jī)）（3）在定子槽中安放兩套極對(duì)數(shù)不同的獨(dú)立繞組而每套獨(dú)立繞組又可以分別改變它的連接方法。第34頁(yè)/共73頁(yè)變極調(diào)速方法只適應(yīng)于鼠籠式電機(jī)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，機(jī)械特性較硬，有適應(yīng)恒轉(zhuǎn)矩或恒功率調(diào)速能力。局限性：只能一級(jí)一級(jí)改變轉(zhuǎn)速，不能平滑調(diào)速。應(yīng)用場(chǎng)合：不要求連續(xù)調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。第35頁(yè)/共73頁(yè)一、單繞組變極三相異步電動(dòng)機(jī)的變速原理第36頁(yè)/共73頁(yè)二、變極三相電動(dòng)機(jī)接法及其功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系1D-YY變極調(diào)速低速倍極數(shù)D接法，高速少極數(shù)YY接法不同接法時(shí)保持電壓U1和每個(gè)繞組中的電流Ij不變。

第37頁(yè)/共73頁(yè)輸出功率關(guān)系：低速D接法時(shí)（倍極數(shù)時(shí)）高速YY接法時(shí)（少極數(shù)時(shí)）假定不考慮cosφ和η的變化時(shí)第38頁(yè)/共73頁(yè)輸出轉(zhuǎn)矩關(guān)系倍極數(shù)時(shí)少極數(shù)時(shí)第39頁(yè)/共73頁(yè)結(jié)論：D-YY接法轉(zhuǎn)速變化一倍時(shí)，功率只變化了15.47%，接近恒功率調(diào)速；低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩比高速時(shí)轉(zhuǎn)矩大到1.732倍。第40頁(yè)/共73頁(yè)2、Y-YY變極低速倍極數(shù)Y接法，高速少極數(shù)YY接法第41頁(yè)/共73頁(yè)輸出功率關(guān)系

低速Y接法（即倍極數(shù)）時(shí)：高速YY接法時(shí)（少極數(shù)時(shí)）假定不考慮cosφ和η的變化時(shí)第42頁(yè)/共73頁(yè)輸出轉(zhuǎn)矩關(guān)系倍極數(shù)時(shí)少極數(shù)時(shí)

結(jié)論：Y-YY接法若轉(zhuǎn)速增加一倍時(shí)，功率也增加了一倍；Y-YY調(diào)速的方法屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

第43頁(yè)/共73頁(yè)14.7異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速已知：因此，改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源頻率，可以改變旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)速的目的。額定頻率稱(chēng)為基頻，變頻調(diào)速時(shí)，可以從基頻向上調(diào)，也可以從基頻向下調(diào)。第44頁(yè)/共73頁(yè)一、從基頻向低頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)每相電壓：降低電源頻率時(shí)，必須同時(shí)降低電源電壓。這是因?yàn)槿绻唤档投ㄗ宇l率f1而定子每相電壓保持額定值不變，則Φm要增大。由于在U1=UN,f1=fN時(shí)電動(dòng)機(jī)的主磁路就已接近飽和，Φm再增大，主磁路必然過(guò)飽和，這將使勵(lì)磁電流急劇增大，鐵損耗增加，CosΦ下降。第45頁(yè)/共73頁(yè)降低電源電壓有兩種控制方法。⑴保持=常數(shù)：這種方法是恒磁通控制方式第46頁(yè)/共73頁(yè)上式是保持氣隙每極磁通為常數(shù)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性方程式。下面根據(jù)該方程式，具體分析一下最大轉(zhuǎn)矩Tm及相應(yīng)的轉(zhuǎn)差率sm。最大轉(zhuǎn)矩處，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為sm，即：第47頁(yè)/共73頁(yè)式中

為轉(zhuǎn)子靜止時(shí)轉(zhuǎn)子一相繞組漏電感系數(shù)折合值，最大轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落為：第48頁(yè)/共73頁(yè)當(dāng)改變頻率時(shí)，若保持E1/f1=常數(shù)，1最大轉(zhuǎn)矩Tm＝常數(shù)，與頻率無(wú)關(guān)，2并且最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落相等，也就是不同頻率的各條機(jī)械特性是平行的。如圖所示。在一定的靜差率要求下，調(diào)速范圍寬，而且穩(wěn)定性好。

3由于頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此變頻調(diào)速為無(wú)級(jí)調(diào)速，平滑性好。第49頁(yè)/共73頁(yè)經(jīng)分析，恒磁通變頻調(diào)速是屬于為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。即當(dāng)：I1＝I1N，I'

2＝I'2N

時(shí)，

T＝TN第50頁(yè)/共73頁(yè)⑵保持=常數(shù)第51頁(yè)/共73頁(yè)最大轉(zhuǎn)矩Tm為：從上式可以看出，當(dāng)頻率減小時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩不是一個(gè)常數(shù)。隨頻率的降低而減小。第52頁(yè)/共73頁(yè)已知（）與f1成正比變化，

R1與f1無(wú)關(guān)。因此，在f1接近額定頻率時(shí)，，隨著f1的減小，Tm減少得不多，但是，當(dāng)f1較低時(shí)，（）比較小，R1相對(duì)變大了。這樣一來(lái)，隨著f1的降低，Tm就減小了。顯然此時(shí)的機(jī)械特性上面的機(jī)械特性，特別在低頻低速的機(jī)械特性變壞了。保持U1/f1=常數(shù)降低頻率調(diào)速近似為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。第53頁(yè)/共73頁(yè)二、從基頻向高頻調(diào)速升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調(diào)速時(shí)，只能保持電壓為UN不變，頻率越高，磁通Φm越低，是一種降低磁通升速的方法，類(lèi)似他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)弱磁升速情況。保持電壓不變升高頻率時(shí)，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩第54頁(yè)/共73頁(yè)第55頁(yè)/共73頁(yè)因此，頻率越高時(shí)，Tm越小，sm也減小，最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速降落為根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩方程式畫(huà)出升高電源頻率的機(jī)械特性，其運(yùn)行段近似平行，如圖所示。第56頁(yè)/共73頁(yè)綜上所述，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①?gòu)幕l向下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；從基頻向上調(diào)速，近似為恒功率調(diào)速方式；②調(diào)速范圍大；③轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；④運(yùn)行時(shí)小，效率高；⑤頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，變頻調(diào)速為無(wú)級(jí)調(diào)速。第57頁(yè)/共73頁(yè)14.8改變定子電壓調(diào)速?gòu)谋磉_(dá)式上可以看出,異步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n1

與電壓無(wú)關(guān)，不同電壓的人為機(jī)械性，都得通過(guò)n1點(diǎn)。我們知道，電磁轉(zhuǎn)矩T與S成正比，為此最大轉(zhuǎn)矩Tm以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TS都要隨U1的降低而按U1的平方減小。而最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率Sm

不變。如圖所示。第58頁(yè)/共73頁(yè)snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax降低定子電壓可以降低轉(zhuǎn)速，但轉(zhuǎn)速變化范圍非常小。若拖動(dòng)通風(fēng)機(jī)負(fù)載，調(diào)速范圍比較大，且電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行于大于Sm的區(qū)域。第59頁(yè)/共73頁(yè)14.9繞線(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速一、在轉(zhuǎn)子回路中串電阻調(diào)速我們知道，改變轉(zhuǎn)子回路串入電阻值的大小，例如轉(zhuǎn)子繞組本身電阻為R2，分別串入電阻RSl、RS2

、RS3時(shí)，所串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低.（拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，且為額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，即TL=TN

）已知電磁轉(zhuǎn)矩T為：當(dāng)電源電壓一定時(shí)，主磁通Φm基本上是定值，轉(zhuǎn)子電流I2可以維持在它的額定值工作。至于COS,作如下的推導(dǎo)：第60頁(yè)/共73頁(yè)根據(jù)轉(zhuǎn)子電流：從上式看出，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)，如果保持電機(jī)轉(zhuǎn)子電流為額定值，必有：第61頁(yè)/共73頁(yè)可見(jiàn)，轉(zhuǎn)子回路串電阻是屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=TN時(shí)，根據(jù)上式，則有：式中s1、s2、s3別是轉(zhuǎn)子串入不同的電阻后的轉(zhuǎn)差率。這種調(diào)速方法的調(diào)速范圍不大，一般為（2～3）:1。

第62頁(yè)/共73頁(yè)負(fù)載小時(shí)，調(diào)速范圍就更小了。由于轉(zhuǎn)子回路電流很大，使電阻的體積笨重，抽頭不易，所以調(diào)速的平滑性不好，基本上屬有級(jí)調(diào)速。多用于斷續(xù)工作的生產(chǎn)機(jī)械上，在低速運(yùn)行的時(shí)間不長(zhǎng)，且要求調(diào)速性能不高的場(chǎng)合，如用于橋式起重機(jī)。第63頁(yè)/共73頁(yè)二、繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速1、串級(jí)調(diào)速的原理：前述轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速要消耗功率，若在轉(zhuǎn)子加上電壓就可不增加損耗,但要求加在電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的電壓頻率與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)同頻率。如果把異步電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)，同時(shí)把轉(zhuǎn)子外加電壓也變?yōu)橹绷髁?，這就是串級(jí)調(diào)速的基本思路。第64頁(yè)/共73頁(yè)在轉(zhuǎn)子回路中接入一