電機(jī)原理與拖動(dòng)(一)新教材-第4章

電機(jī)原理與拖動(dòng)（一）東北大學(xué)邊春元2015.03內(nèi)容介紹變壓器交流電機(jī)基礎(chǔ)及三相異步電動(dòng)機(jī)電磁理論基礎(chǔ)知識(shí)緒論三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第四章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)第一節(jié)電力拖動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的3種機(jī)械特性表達(dá)式第三節(jié)異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性第四節(jié)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第五節(jié)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第六節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第七節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)第八節(jié)異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程及能量損耗一、電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程第一節(jié)

電力拖動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)式中：

J——轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg·m2）

d

/dt——角加速度

J(dΩ/dt)——慣性轉(zhuǎn)矩*TL——總負(fù)載轉(zhuǎn)矩，包含T0

忽略T0，則

TL=T2正方向規(guī)定Te與n同向TL與n反向飛輪矩(N·m2)∵J=mρ2Gg=D2（）2GD24g=旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量（kg）回轉(zhuǎn)半徑(m)GD24gJ=Ω=2πn60Te-TL=GD2dn375d

t重力加速度二、

負(fù)載的機(jī)械特性

n=f(TL)●

轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的參考方向：OTen+TL－TL1、恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性(1)

反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性：nTeTL●由摩擦力產(chǎn)生的。●當(dāng)

n＞0，TL＞0?！癞?dāng)

n＜0，TL＜0。●如機(jī)床平移機(jī)構(gòu)、壓延設(shè)備等。OTenOTen(2)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性：●由重力作用產(chǎn)生的。●當(dāng)

n＞0，TL＞0?！癞?dāng)

n＜0，TL＞0。●如各種起重機(jī)。2、恒功率負(fù)載特性●

TL

n=常數(shù)?！?/p>

如機(jī)床的主軸系統(tǒng)等?！?/p>

TL∝n1OTen3、風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載特性●

TL∝n2●

TL

的始終與n的方向相反。●

如通風(fēng)機(jī)、水泵、油泵等。OTenT0TL=T0+kn2實(shí)際的通風(fēng)機(jī)負(fù)載三、電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.機(jī)械特性是指轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即機(jī)械特性負(fù)載機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性固有機(jī)械特性人為機(jī)械特性2.運(yùn)行狀態(tài)：轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T都有正、負(fù)值,要選定參考正方向。電動(dòng)：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向一致制動(dòng)：轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的方向相反3.四象限運(yùn)行：電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性a）他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)b）異步電動(dòng)機(jī)e）同步電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)：在電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與負(fù)載機(jī)械特性的交點(diǎn)上。穩(wěn)定運(yùn)行:即：Te－TL=0運(yùn)動(dòng)方程:Te－TL＞0→加速Te－TL＜0→減速n=常數(shù)過(guò)渡過(guò)程:四、電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件n0TenOTLab干擾→n↓穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)→a點(diǎn)→Te↑→n↑→Te↓b點(diǎn):a點(diǎn):干擾→n↓→Te↓干擾→n↑→Te↑→n↑↓→n=0→堵轉(zhuǎn)→n↓↑→a點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件:dTedn＜dTLdn→Te＞TL→Te

=TL→Te＜TL→Te＞TLTe＝TL，且n0TenO工作段自適應(yīng)負(fù)載能力是電動(dòng)機(jī)區(qū)別于其它動(dòng)力機(jī)械的重要特點(diǎn)。a點(diǎn)→TL↑直至新的平衡TLaTL'

a'點(diǎn)a'Te－TL

＜0→n↓●

電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整——自適應(yīng)負(fù)載能力?！鶬2↑→Te↑I1↑→P1↑如:柴油機(jī)當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，必須由操作者加大油門，才能帶動(dòng)新的負(fù)載。五、調(diào)速方式及調(diào)速性能指標(biāo)

（一）電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方式（1）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式以電動(dòng)機(jī)在恒定，其電磁轉(zhuǎn)矩也各種轉(zhuǎn)速下都能充分利用為條件，如果電動(dòng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中，保持電機(jī)電流恒定，也就是說(shuō)其電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n之間無(wú)關(guān)，這種調(diào)速方式稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，如直流電動(dòng)機(jī)電樞串入電阻調(diào)速和降壓調(diào)速、三相異步電動(dòng)機(jī)的恒磁通變頻調(diào)速均屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。（2）恒功率調(diào)速方式以電動(dòng)機(jī)在恒定，其電磁轉(zhuǎn)矩也各種轉(zhuǎn)速下都能充分利用為條件，如果電動(dòng)機(jī)調(diào)速過(guò)程中，保持電機(jī)電流恒定，其電磁轉(zhuǎn)矩變化，且電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n的變化之間存在“”的關(guān)系，這種調(diào)速方式稱為恒功率調(diào)速方式，如直流電動(dòng)機(jī)的弱磁調(diào)速即恒功率調(diào)速。（二）調(diào)速性能指標(biāo)1.調(diào)速范圍

D=nmax

nmin

=ni

ni-14.調(diào)速的穩(wěn)定性——靜差率δ=×100%n0－nN

n0

=×100%

△nN

n02.經(jīng)濟(jì)性——主要考慮調(diào)速設(shè)備的初投資、調(diào)速時(shí)電能的損耗及運(yùn)行時(shí)的維修費(fèi)用等。3.調(diào)速的平滑性——平滑系數(shù)TenOn01n02TNnmaxnmin※重型銑床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)：D=300(2~600r/min)

第二節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的3種機(jī)械特性表達(dá)式定義:

當(dāng)定子電壓、頻率及繞組參數(shù)都固定時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的函數(shù)關(guān)系n=f（T）。因S=（1-n/n1）使機(jī)械特性呈非線性，故常寫(xiě)成T=f（s）形式。物理表達(dá)式

T=f（s）參數(shù)表達(dá)式實(shí)用表達(dá)式物理表達(dá)式表達(dá)式曲線

圖6-1：圖6-2：圖6-3：機(jī)械特性曲線（圖6-4）參數(shù)表達(dá)式推導(dǎo)（“?！毙偷刃щ娐罚簣D5-45、46、48）機(jī)械特性曲線（圖6-4）象限分析與說(shuō)明特定點(diǎn)同步運(yùn)行點(diǎn)

臨界點(diǎn)（最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)）臨界轉(zhuǎn)差率

臨界（最大）轉(zhuǎn)矩

討論

Tmax與r2無(wú)關(guān)

U1、f1恒定，

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：

（繞線式：轉(zhuǎn)子外串電阻加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）

起動(dòng)點(diǎn)（s=1）討論

改變r(jià)2

，可以改變Tst；（繞線電機(jī)：轉(zhuǎn)子外串電阻可加大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；電網(wǎng)不允許（大功率）電機(jī)直接起動(dòng)（（1-s）/s=0，功率因數(shù)低：0.3），否則影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行）：圖5-45~48額定點(diǎn)（s=sN（n=nN），T=TN）實(shí)用表達(dá)式（不依賴于電機(jī)參數(shù)，根據(jù)產(chǎn)品目錄給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算）

推導(dǎo)

注意：

（符合實(shí)際）

分析

：

實(shí)用表達(dá)式

：

產(chǎn)品目錄給出：s=f(T)：sm的求法：n=f(T)：機(jī)械特性的計(jì)算：先求sm和Tmax

（通常取“+”）

機(jī)械特性的線性化

固有（自然）機(jī)械特性條件：定子電壓：額定頻率：額定定子繞組接線：按規(guī)定接線轉(zhuǎn)子繞組：短接固有機(jī)械特性和定子電流示意圖固有機(jī)械特性sn0sN1TNTkNTmaxTABCDSmIkNI1特殊點(diǎn)額定工作點(diǎn)：最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：堵轉(zhuǎn)電流：堵轉(zhuǎn)點(diǎn)：起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：起動(dòng)電流倍數(shù)：籠型銘牌給出：和，繞線式不給。機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式的計(jì)算參數(shù)表達(dá)式：實(shí)用表達(dá)式：直流機(jī)（電磁轉(zhuǎn)矩）：額定轉(zhuǎn)矩：異步機(jī)（輸出轉(zhuǎn)矩）：計(jì)算舉例：異步機(jī)，求：1、機(jī)械特性表達(dá)式；

2、已知：T，求：s和n。

基本計(jì)算：（額定點(diǎn)）（轉(zhuǎn)矩最大點(diǎn)）機(jī)械特性表達(dá)式：（實(shí)用表達(dá)式）

（實(shí)用表達(dá)式）已知：T，求：s和n。

方法一：方法二：線性化條件練習(xí)：實(shí)際固有機(jī)械特性（圖6-6

）討論：低速（sm<s<1）時(shí)，公式計(jì)算的機(jī)械特性與實(shí)際特性曲線存在較大偏差，原因在于：定、轉(zhuǎn)子電流大，槽磁動(dòng)勢(shì)大，漏磁路飽和，定、轉(zhuǎn)子漏抗值減小；此外，s=1時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的擠流效應(yīng)（轉(zhuǎn)子阻值增大）。存在寄生轉(zhuǎn)矩：氣隙高次諧波磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流作用產(chǎn)生的一系列諧波轉(zhuǎn)矩?！叭鋭?dòng)”問(wèn)題：Y系列籠型異步電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求最小轉(zhuǎn)矩人為機(jī)械特性從參數(shù)表達(dá)式出發(fā)：降低定子電壓的人為特性

（圖6-7

）方法：（不允許：磁飽和（磁化曲線和“恒壓系統(tǒng)”），絕緣）特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1=60f1/p不變；臨界轉(zhuǎn)差率sm與定子電壓無(wú)關(guān)；

最大轉(zhuǎn)矩：初始起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：機(jī)械特性圖組（圖6-8）定子串三相對(duì)稱電阻（電抗）的人為特性特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1不變；臨界轉(zhuǎn)差率sm、Tmax與Tst隨外串電阻（電抗）的增大而減小。機(jī)械特性圖10TmaxTsms

n0n1Tmaxsm轉(zhuǎn)子串三相對(duì)稱電阻（繞線式）接線：圖6-10特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1和Tmax不變；臨界轉(zhuǎn)差率sm與Tst隨外串電阻的增大而增大。機(jī)械特性圖組（下頁(yè)）討論：轉(zhuǎn)子串入電阻，為保證T=C（0<T<Tmax），有：三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)差率的比例推移法：轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子回路電阻成正比的規(guī)律r2+Rc3Tst2sm2r2+Rc2Tst1sm1r2+Rc110TstTmaxTs

n0n1smr2B

AC

D

外串電阻的計(jì)算：轉(zhuǎn)子每相繞組電阻r2

的估算（依據(jù)：sN<<1，

r2

>>sNx2）（轉(zhuǎn)子繞組Y接）E2N

：轉(zhuǎn)子額定電動(dòng)勢(shì)（轉(zhuǎn)子開(kāi)路線電勢(shì)）；I2N

：轉(zhuǎn)子額定線電流。人為機(jī)械特性的應(yīng)用示例轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（圖6-24

）轉(zhuǎn)子反向的反接制動(dòng)（圖6-51

）第四節(jié)籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)關(guān)于起動(dòng)繞線式：起動(dòng)可調(diào)到最佳籠型：Ik大，電網(wǎng)可能不允許；Tk不大，降壓時(shí)Tst更?。M足電網(wǎng)），適于輕載起動(dòng)。（直接起動(dòng)）特殊籠型：深槽、雙籠、高滑差。（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大）籠型電機(jī)起動(dòng)的要求滿足：電網(wǎng)（希望Ik?。┖拓?fù)載（希望Tk大）。電網(wǎng)對(duì)起動(dòng)電流的要求如果不滿足要求，應(yīng)降低起動(dòng)電流。辦法：負(fù)載對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求

要求：

如果不滿足要求，應(yīng)加大起動(dòng)電流。圖6-6問(wèn)題：蠕動(dòng)要求：

KV：電壓波動(dòng)系數(shù)（0.85~0.95）；Ks：加速轉(zhuǎn)矩系數(shù)（1.15~1.2）。結(jié)論：良好起動(dòng)，以上兩項(xiàng)要求應(yīng)權(quán)衡。直接起動(dòng)一般，首選直接起動(dòng)。7.5kW以下電機(jī)可以直接起動(dòng)?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)的籠型異步電動(dòng)機(jī)：根據(jù)直接起動(dòng)的電磁力和發(fā)熱設(shè)計(jì)其機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。減壓起動(dòng)不滿足電網(wǎng)要求時(shí)采用減壓起動(dòng)?；締?wèn)題（減壓時(shí)的起動(dòng)電流）設(shè)U為電機(jī)端電壓I0很小（可以忽略）得初始起動(dòng)電流：堵轉(zhuǎn)電流：電機(jī)電流減?。海p壓系數(shù)）

希望：只要

，就滿足

達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。

定子串電阻、電抗接線圖（圖6-14）（小電機(jī)：串電阻，大電機(jī)：串電抗）原理（等效電路見(jiàn)教材圖6-15）：

電阻和電抗的計(jì)算

確定減壓系數(shù)：

要求：

設(shè)電網(wǎng)允許：

（或）計(jì)算：

解得：同理：

rk和xk可根據(jù)銘牌進(jìn)行估算：

定子串阻抗的特點(diǎn)：適用于空載或輕載起動(dòng)。

起動(dòng)

（6端子電機(jī)）接線圖：教材圖4-20：K1、K3閉合（降壓起動(dòng)）K3斷開(kāi)、k2閉合（正常運(yùn)行）。由教材圖4-21可看出加到一相的電壓不同。

星形起動(dòng)時(shí),初始起動(dòng)電流為如用三角形起動(dòng)時(shí),初始起動(dòng)電流為因此有減壓系數(shù)UUNIstWVUWVUNUUNIstWVUWVUNIKN（a）（b）特點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：起動(dòng)電流?。▽?duì)電網(wǎng)）、設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、操作方便；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，降壓系數(shù)不可調(diào)；僅適合于30kW以下的小功率電動(dòng)機(jī)空載或輕載起動(dòng)。自耦變壓器起動(dòng)

教材圖4-22為接線圖，教材圖4-23為一相電路。減壓系數(shù)：自耦變壓器變比：電機(jī)電流：

忽略變壓器空載電流：

設(shè)電壓比為kA=N1/N2減壓系數(shù)α=U/UN=1/KA電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流電網(wǎng)供給的初始起動(dòng)電流初始起動(dòng)轉(zhuǎn)矩優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)電流較小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。UNUN1N2IstIst特點(diǎn)：優(yōu)缺點(diǎn)：教材P123工業(yè)自耦變壓器抽頭比：0.8、0.65?？偨Y(jié)：教材P123表4-1

例4-2(看一下)

四、籠型異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)

軟起動(dòng)器通常利用其特性，采用如下3種起動(dòng)方式。（1）電壓斜坡軟起動(dòng)。起動(dòng)電機(jī)時(shí)，軟起動(dòng)器的電壓快速升至某一設(shè)定初值，然后在設(shè)定時(shí)間內(nèi)逐漸上升，電機(jī)隨著電壓上升不斷加速，達(dá)到額定電壓和額定轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)過(guò)程完成。主要用于重載軟起動(dòng)。（2）限流起動(dòng)。起動(dòng)電機(jī)時(shí)，軟起動(dòng)器的輸出電壓迅速增加，直到輸出電流達(dá)到限定值，保持輸出電流不大于該值，電壓逐步升高，使電動(dòng)機(jī)加速，當(dāng)達(dá)到額定電壓、額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出電流迅速下降至額定電流，起動(dòng)過(guò)程完成。該方式用于某些需快速起動(dòng)的負(fù)載電機(jī)。（3）斜坡限流起動(dòng)。起動(dòng)電機(jī)時(shí)，輸出電壓在設(shè)定時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)上升，同時(shí)輸出電流以一定的速率增加，當(dāng)起動(dòng)電流增至限定值時(shí)，保持電流恒定，直至起動(dòng)完成。該方式適用于泵類及風(fēng)機(jī)類負(fù)載電機(jī)。五、改善起動(dòng)性能的三相異步電動(dòng)機(jī)1、深槽異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子頻率愈高，槽高愈大，集膚效應(yīng)愈強(qiáng)。當(dāng)起動(dòng)完畢，頻率僅為1～3Hz，集膚效應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)的電流均勻分布，導(dǎo)條電阻變?yōu)檩^小的直流電阻2、雙籠型異步電動(dòng)機(jī)雙籠異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性雙籠型轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與漏磁通這種異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上有兩套導(dǎo)條，如圖11-13a所示的上籠與下籠，兩籠間由狹長(zhǎng)的縫隙隔開(kāi)。上籠通常用電阻系數(shù)較大的黃銅或鋁青銅制成，且導(dǎo)條截面較小，故電阻較大；下籠截面較大，用紫銅等電阻系數(shù)較小的材料制成，故電阻較小。第五節(jié)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)分級(jí)起動(dòng)理想起動(dòng)特性（圖6-24

）內(nèi)容：什么是理想起動(dòng)特性函數(shù)公式起動(dòng)級(jí)數(shù)已知和未知，轉(zhuǎn)子電阻算法例題4-3串頻敏變阻器起動(dòng)原因：串電阻分級(jí)起動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)量大。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩改善（教材圖4-29）。（在起動(dòng)過(guò)程中，能保持較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）

第五節(jié)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

對(duì)于大功率重載起動(dòng)的情況，或頻繁起制動(dòng)，一般采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流和增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，縮小起動(dòng)時(shí)間減少電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。一、轉(zhuǎn)子串三相對(duì)稱電阻分級(jí)起動(dòng)一般采取分級(jí)切除起動(dòng)電阻的方法，以提高平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和減小電流與轉(zhuǎn)矩的沖擊。起動(dòng)過(guò)程最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1<0.9Tmax切換轉(zhuǎn)矩T2>TLJ點(diǎn)為起動(dòng)結(jié)束后的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn).T=TL起動(dòng)電阻計(jì)算依據(jù)如已知sm和該機(jī)械特性上某點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩T,則對(duì)應(yīng)的sT1TLT2TSn10gecbdfjR1R2R3r2Tmaxa即T=T1時(shí)T=T2時(shí)σ---為轉(zhuǎn)矩函數(shù)由特性1可知a點(diǎn)的sa=sm1σ1,在b點(diǎn)sb=sm1σ2,因此有對(duì)特性曲線1及2,當(dāng)T=T1時(shí),按比例推移關(guān)系可知:考慮到sb=sc,則同理可推導(dǎo)出轉(zhuǎn)子回路總電阻之間存在等比級(jí)數(shù)關(guān)系,公比為q.轉(zhuǎn)矩函數(shù)比如起動(dòng)為m級(jí),則各起動(dòng)級(jí)轉(zhuǎn)子回路總電阻為q的計(jì)算:在g點(diǎn)和a點(diǎn),按比例推移關(guān)系可知在固有特性上,sg和sN之間有由上兩式可知為T=TN時(shí)的轉(zhuǎn)矩函數(shù)計(jì)算起動(dòng)電阻的步驟:1.已知起動(dòng)級(jí)數(shù)m(1)計(jì)算sN,σN及TN(2)確定σ1,一般取最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1=(0.8---0.9)(3)計(jì)算q(4)校驗(yàn)切換轉(zhuǎn)矩T2.(5)計(jì)算各級(jí)總電阻R1---Rm以及各段電阻

rc1---rcm.2.級(jí)數(shù)m尚沒(méi)確定(1)確定T1和T2并計(jì)算σ1和σ2及q=σ1/σ2(2)計(jì)算m(3)按m計(jì)算q并校驗(yàn)T2(4)按校驗(yàn)通過(guò)的q計(jì)算各級(jí)起動(dòng)電阻.m湊整后為m二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)其為電阻大小隨轉(zhuǎn)子頻率（或轉(zhuǎn)速）自動(dòng)變化而不必逐級(jí)切除電阻而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)起動(dòng)的起動(dòng)設(shè)備。結(jié)構(gòu)：是由厚鋼板疊成鐵心，在鐵心柱上繞有線圈的電抗器。特點(diǎn)：漏電阻Rm大與頻率成正比。不足之處：功率因數(shù)低、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，最大轉(zhuǎn)矩有所下降。適用于頻繁起制動(dòng)的機(jī)械。第六節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速調(diào)速方法轉(zhuǎn)差功率消耗型：變s

轉(zhuǎn)差功率回饋型：串級(jí)調(diào)速（轉(zhuǎn)子串電阻的改進(jìn)），η高

轉(zhuǎn)差功率不變型：變p、變f，η高

轉(zhuǎn)差功率:對(duì)于變s:變極調(diào)速原理異步機(jī)極數(shù)是定子繞組結(jié)構(gòu)決定的（籠型）兩個(gè)“半”繞組順串（圖6-28）：多級(jí)（低速）兩個(gè)“半”繞組反串或順并（圖6-29）：少級(jí)（高速）變級(jí)（改變接法時(shí)，應(yīng)同時(shí)變相序）？p=1，空間角度（α）：0、120、240p=2，空間角度（α）：0、240、480（120）（反轉(zhuǎn)）變極前、后、轉(zhuǎn)矩和功率關(guān)系氣隙磁密電磁轉(zhuǎn)矩輸出功率接線舉例YY/Y聯(lián)結(jié)（圖6-30

：改變相序）恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速

YY/D聯(lián)結(jié)（圖6-31

：改變相序）接近恒功率調(diào)速

變級(jí)調(diào)速：分級(jí)調(diào)速；電機(jī)工藝復(fù)雜，不經(jīng)濟(jì)。變頻調(diào)速VVVF、DTC、矢量控制（SPWM、SVPWM）恒磁通變頻的概念恒磁通變頻：基速的提法基速：電機(jī)額定速度基速以下，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，U1與f1協(xié)調(diào)控制；基速以上，恒功率調(diào)速（弱磁調(diào)速），E1/f1=C時(shí)的人為特性恒磁通調(diào)速

討論：分析人為特性的方法：Δn特性平行

Tmax機(jī)械特性曲線（教材圖4-36）容許輸出（恒轉(zhuǎn)矩）功率因數(shù)U1/f1=C時(shí)的人為特性（近似恒磁通調(diào)速）忽略ΔnTmax討論：機(jī)械特性曲線（教材圖4-36）電壓補(bǔ)償（也稱轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償）：低速特性變壞（？）5038010370

5381028（應(yīng)為37）

5471037（補(bǔ)償）

向基頻以上調(diào)節(jié)的變頻調(diào)速當(dāng)f1>fN時(shí)，要保持φm=C，定子電壓需要高于額定值，這是不允許的。辦法：保持U1=UN，這樣f1↑，φm↓，相當(dāng)于弱磁調(diào)速。TmaxΔnm機(jī)械特性

教材圖4-37特點(diǎn)：運(yùn)行段近似平行；Tmax∝1/f12。PM不同頻率，s變化不大，近似恒功率調(diào)速。真正恒功率條件：

變頻調(diào)速特點(diǎn)

：基頻以下，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上，恒功率調(diào)速；機(jī)械特性基本平行，硬特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；運(yùn)行時(shí)，s小，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率高；可連續(xù)調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。

降低定子電壓調(diào)速機(jī)械特性：（圖6-8）特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1不變；sm不變；同一轉(zhuǎn)速下：T∝U12，調(diào)速范圍小。

為了改善D，繞線式電機(jī)可加大轉(zhuǎn)子外串電阻（教材圖6-11可以看出特性變軟），（圖6-36可以看出特性變軟后，調(diào)速范圍變大）。低速穩(wěn)定性差（采用高滑差電機(jī)，特性軟）。改進(jìn)：速度閉環(huán)

性能分析：恒P？恒T？（都不是）（機(jī)械特性圖）

充分利用，又不過(guò)熱，即

恒轉(zhuǎn)矩：

T與n無(wú)關(guān)；恒功率：

變極調(diào)壓調(diào)速：結(jié)合變極調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)（ps?。梢愿纳普{(diào)速性能。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速（繞線式）機(jī)械特性：特性變軟（圖6-24）缺點(diǎn)：η低；低速穩(wěn)定性差。調(diào)速性能：性質(zhì)根據(jù)比例推移，

恒轉(zhuǎn)矩性質(zhì)

效率：低速時(shí)，效率低

串級(jí)調(diào)速（ps回饋型）轉(zhuǎn)子回路串附加電動(dòng)勢(shì)時(shí)的等效電路：（教材圖4-41）功能：轉(zhuǎn)差功率回饋電網(wǎng)方法：條件

由機(jī)械特性可知：從空載到額定負(fù)載，s變化不大。同頻：同相或反相同步轉(zhuǎn)速以下調(diào)速（次同步串級(jí)調(diào)速）超同步串級(jí)調(diào)速（技術(shù)不成熟）功率關(guān)系（看一下）：

六、籠型異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速..1）電磁轉(zhuǎn)差離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)是在鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)軸和負(fù)載之間串接電磁轉(zhuǎn)差離合器（又稱電磁離合器），通過(guò)調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)差離合器的勵(lì)磁來(lái)改變轉(zhuǎn)差率進(jìn)行調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)本身并不調(diào)速，調(diào)節(jié)的是離合器的輸出轉(zhuǎn)速。電磁轉(zhuǎn)差離合器的基本作用原理就是基于電磁感應(yīng)原理，實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。.2）電磁轉(zhuǎn)差離合器的機(jī)械特性式中，n0——籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；

n——電磁轉(zhuǎn)差離合器從動(dòng)部分的轉(zhuǎn)速；

T——電磁轉(zhuǎn)差離合器的轉(zhuǎn)矩；

K——與電磁轉(zhuǎn)差離合器類型有關(guān)的系數(shù)；

If——直流勵(lì)磁電流。轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速原理示意圖：（

教材圖4-44）效率低，低速穩(wěn)定性差。第七節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)概述電動(dòng)（0<s<1）特性：(1、3象限)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的轉(zhuǎn)向相同：

0<s<1；n<n1。T與n方向一致；電動(dòng)機(jī)吸收功率；一、三象限。

TLTn-TLn1-n1反接制動(dòng)（s>1：電源反接）籠型：（反相序）可直接反接繞線式：原理措施：反相序，同時(shí)轉(zhuǎn)子回路串入大電阻。串入電阻后特性變軟（圖6-49：曲線2）。過(guò)程：B點(diǎn)：

C點(diǎn)：

反向加速，

D點(diǎn)：穩(wěn)定

起始轉(zhuǎn)差率：功率關(guān)系電磁：（因?yàn)閟>1

，電網(wǎng)輸入）

全機(jī)械：

（軸上輸入）

轉(zhuǎn)差：

能流圖

特點(diǎn)

能量消耗大；二象限；可實(shí)現(xiàn)快制動(dòng)，快反轉(zhuǎn)；制動(dòng)：應(yīng)在n=0時(shí)，撤電源。反接制動(dòng)（s>1：倒拉反接）倒拉反節(jié)制動(dòng)（圖6-51）

條件：位能負(fù)載措施：電源不變，串入足夠大電阻（特性非常軟）第四象限能量關(guān)系：同前D點(diǎn)：反接制動(dòng)“運(yùn)行”

例：4-4，4-5（仔細(xì)看一下）回饋制動(dòng)（s<0：再生制動(dòng)）原理反相序回饋制動(dòng)（圖5-52）。措施：位能負(fù)載，串電阻反相序接電源（曲線1）；串電阻，切電阻（曲線2）。物理過(guò)程：穩(wěn)定時(shí)：

第四象限，

轉(zhuǎn)差率功率關(guān)系（由轉(zhuǎn)子送到定子

）

（由軸輸入）

相量圖（圖6-53）由相量圖，基本垂直，

與

向電網(wǎng)回饋能量：串電阻有可能出現(xiàn)極高速：應(yīng)不串或串后撤去。第二象限回饋制動(dòng)變頻調(diào)速（圖6-54）運(yùn)行軌跡：

段為正向回饋。

小車下坡

YY/D變級(jí)調(diào)速能流圖

能耗制動(dòng)措施：切掉交流，定子通直流（定子串電阻）P153圖4-54P153圖4-55

定性分析通直流磁場(chǎng)靜止