第4章異步電機的電力拖動4

第4章異步電機的電力拖動4.1三相異步電動機的機械特性4.2

電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行4.3三相異步電動機的起動4.4三相異步電動機的調(diào)速4.5三相異步電動機的制動第4章異步電機的電力拖動4.1三相異步電動機的機械特性4.2

電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行4.3三相異步電動機的起動4.4三相異步電動機的調(diào)速4.5三相異步電動機的制動

電機與拖動4.4三相異步電動機的調(diào)速第4章異步電動機的電力拖動調(diào)速：人為改變轉(zhuǎn)速的方法機械調(diào)速:改變傳動機構(gòu)的傳動比改變工作機構(gòu)的速度電氣調(diào)速:人為改變電動機的參數(shù)（如電壓、勵磁電流或電樞回路電阻），使同一負(fù)載得到不同轉(zhuǎn)速。要求:調(diào)節(jié)范圍寬廣、過程平滑、調(diào)節(jié)方法簡單、經(jīng)濟。調(diào)速指標(biāo):評價各種調(diào)速方法優(yōu)缺點的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，一、電動機的調(diào)速指標(biāo)1.調(diào)速范圍

D=nmax

nmin4.4三相異步電動機的調(diào)速電動機在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下調(diào)速時，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。用D表示。不同的生產(chǎn)機械對調(diào)速范圍的要求不同，如車床D＝20～100，龍門刨床D=10～40，軋鋼機D＝1.20～3等。電動機最高轉(zhuǎn)速受電動機的換向及機械強度限制，最低轉(zhuǎn)速受轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定性（即靜差率）要求的限制。2.調(diào)速方向——nN為基速4.4三相異步電動機的調(diào)速3.調(diào)速的平滑性——平滑系數(shù)平滑系數(shù)

越接近1，說明調(diào)速的平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，其級數(shù)趨于無窮多，稱為無級調(diào)速，

=1，其平滑性最好；調(diào)速不連續(xù)，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速平滑系數(shù)：相鄰兩級轉(zhuǎn)速或線速度之比。指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度，用平滑系數(shù)表示4.4三相異步電動機的調(diào)速4.調(diào)速的穩(wěn)定性——靜差率靜差率（相對穩(wěn)定性）：指電動機在一條機械特性由理想空載加到額定負(fù)載所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。靜差率越小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性越好。TnOn01n02△nN△nN？靜差率和轉(zhuǎn)差率有何異同？定義公式相同物理含義不同（1）靜差率與機械特性硬度有關(guān)結(jié)論1：機械特性越硬，靜差率越小，穩(wěn)定性越好<<（2）靜差率與n0有關(guān)結(jié)論2：n0大的，靜差率小，穩(wěn)定性越好為了保證轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性，常要求靜差率應(yīng)不大于某一允許值（負(fù)載允許值）。（3）靜差率與調(diào)速范圍互相制約D、δ、

nN

的關(guān)系(nN

=nmax)D=nNδ

nN(1－δ)例如：nN

=1430r/min，△nN=115r/min，要求δ≤30%、則D=5.3。

要求δ≤20%、則D=3.1。再如：nN

=1430r/min，

D=20，δ≤5%，則

nN=3.76r/min。4.4三相異步電動機的調(diào)速D=nNδ

nN(1－δ)不同轉(zhuǎn)速下滿載運行時：輸出轉(zhuǎn)矩相同——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。輸出功率相同——恒功率調(diào)速。4.4三相異步電動機的調(diào)速5.調(diào)速的經(jīng)濟性6.調(diào)速時的允許負(fù)載設(shè)備的初投資、調(diào)速時電能的損耗、運行時的維修費用等1.改變磁極對數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率s

3.改變電源頻率f1(變頻調(diào)速)調(diào)速方法：

n=(1－s)n0=(1－s)60f1

p——

有級調(diào)速。無級調(diào)速。第4章異步電動機的電力拖動其中，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；繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線式異步電動機的串級調(diào)速。二、籠型異步電動機的變頻調(diào)速

U、f可變M3~3~整流電路逆變電路50Hz控制電路

直流n0TnOn0'f1＞fNU1L=UNn0TnOn0'f1＜fN，=常數(shù)U1f1

TLTL4.4三相異步電動機的調(diào)速1.

調(diào)速方向

f1＜fN

時：n

。2.調(diào)速范圍

D較大(D=100)。3.調(diào)速的平滑性平滑性好（無級調(diào)速）。4.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性好。5.調(diào)速的經(jīng)濟性初期投資大；運行費用不大。6.

調(diào)速時的允許負(fù)載f1＞fN

時：n

。4.4三相異步電動機的調(diào)速4.4三相異步電動機的調(diào)速=常數(shù)

U1f1

因為→Φm

基本不變，基本不變。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos

2

(1)f1＜fN

時——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。4.4三相異步電動機的調(diào)速

P2=T2ΩU14.44f1

kw1N1Φm=≈TΩ

(2)f1＞fN

時因為

U1L=

UN所以

T

=

CTΦmI2Ncos

2

∝1f1∝1n∝1n∝Tn

=常數(shù)——恒功率調(diào)速。

變頻器4.4三相異步電動機的調(diào)速4.4三相異步電動機的調(diào)速

優(yōu)點：(1)一體化的通用變頻器和電動機的組合可以提供最大效率。(2)變速驅(qū)動，輸出功率范圍寬（如從120W~7.5kW）。(3)在需要的時候，通用變頻器可以方便地從電動機上移走。(4)高起動轉(zhuǎn)矩。

電機變頻器一體化產(chǎn)品

【例

4.4.1】

某三相籠型異步電動機，PN=15kW，UN=380V，

形聯(lián)結(jié)，nN=2930r/min，fN=50Hz，

MT=2.2。拖動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行，T

=

40N·m

。求：(1)f1=50Hz，U1=UN

時的轉(zhuǎn)速；(2)f1=40Hz，U1=0.8UN時的轉(zhuǎn)速；(3)f1=60Hz，U1=UN

時的轉(zhuǎn)速。解：(1)602

TN=PN

nN=×N·m=48.91N·m

602×3.1415×1032930TM=

MTTN=

2.2×48.91N·m=107.61N·mn0－nN

n0sN=3000－29303000==0.02334.4三相異步電動機的調(diào)速

n

=(1－s)n0

=(1－0.0187)×3000r/min=2944r/min(2)

sM=sN/(

MT－

MT2－1)=0.0233/(2.2－2.22－1)=0.0969=0.0969×－－1=0.0187(

)2107.6140107.6140

U1f1成比例減小時，TM不變，sM

與f1成反比，故T'M=TM=107.61N·m

s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機的調(diào)速s'M

=sM

f1

f'1=×0.0969

=0.121

50

40

n'

=(1－s')n'0

=(1－0.0233)×2400r/min=2344r/min=0.121×－－1=0.0233(

)2107.6140107.6140s'=s'M

－－1(

)2T'MTT'MTn'0=60f'1

p=r/min

=2400r/min

60×4014.4三相異步電動機的調(diào)速(3)f1增加，U1

不變時，sM∝。1f1TM∝,1f12=×107.61

N·m

=74.73N·m

50

602=×0.0969

=0.08075

50

60=r/min

=3600r/min

60×6014.4三相異步電動機的調(diào)速s"=sM

－－1(

)2TMTTMT=0.0234""""n0=60f

1

p"

n"

=(1－s")n0"=(1－0.0234)×3600r/min=3516r/minTM=TM

f1

f

12""sM

=

sM

f1

f

1""概念:

變極調(diào)速是一種通過改變定子繞組極對數(shù)來實現(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。如何改變極對數(shù)呢？這同定子繞組的接法有關(guān)。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS三、籠型異步電動機的變極調(diào)速(有級調(diào)速)A1X1A2X2ii??p=1由于調(diào)速時其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。A1··A2X1X2SN兩種常用的變極接線法1．Y/yy

變極調(diào)速2．Δ/yy變極調(diào)速（1）變極調(diào)速一般僅適用于鼠籠式異步電動機。繞線式異步電動機要同時改變轉(zhuǎn)子繞組的極數(shù)，麻煩，一般不予采用。（2）對于三相異步電動機，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。注意：U1V1W11200240024004800W1V1P對磁極：U1→V1→W12P對磁極：U1→W1→V1TL籠型異步電動機的變極調(diào)速的特點n0TnOYYY0.5n0n0TnO△YY0.5n0TL1）.調(diào)速方向

Y(△)→YY：n

YY→Y(

)：n

2）.調(diào)速范圍D=2~44.4三相異步電動機的調(diào)速3）.調(diào)速的平滑性平滑性差。4）.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性好。

靜差率：5）.調(diào)速的經(jīng)濟性經(jīng)濟性好。6）.調(diào)速時的允許負(fù)載(1)

YY－Y

(基本不變）δ=×100%n0－nn0

nn0

=4.4三相異步電動機的調(diào)速——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。(2)YY－

——（近似）恒功率調(diào)速。(1)．Y/yy

變極調(diào)速假定變極調(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的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：結(jié)論：

Y/YY接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。

(2)．Δ/yy變極調(diào)速假定變極調(diào)速前后電機的功率因數(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變極前后電動機的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：結(jié)論：

/YY接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式。

6）.調(diào)速時的允許負(fù)載①YY－Y

滿載輸出功率：滿載輸出轉(zhuǎn)矩：P2=

3UNINcos

1

T2=P2

=，12INYINYY因為=12

Y

YY4.4三相異步電動機的調(diào)速——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。如果cos

1、η不變，則=12P2YP2YY=1T2YT2YY（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）(2)YY－

因為=

3IPN2IPNIN

INYY=32=12

YY如果cos

1、

η不變，則P2

P2YY=

32≈1（恒功率調(diào)速）T2

T2YY=×2=1.732

324.4三相異步電動機的調(diào)速——（近似）恒功率調(diào)速。

【例

4.4.2】

某三相多速電動機，PN=2.2/3.8kW，nN=1440/2880r/min，

MT=2.0/2.0。拖動TL

=

10N·m

的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。求在兩種不同磁極對數(shù)時的轉(zhuǎn)速。解：(1)p=2時n0－nN

n0sN=1500－14401500==0.044.4三相異步電動機的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=14.6N·m

602×3.142.2×1031440TM=

MTTN=

2×14.6N·m=29.2N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0263)×1500r/min=1460.55r/min(2)p=1時sM=sN/(

MT－

MT2－1)=0.04/(2－22－1)=0.149=0.149×－－1=0.0263(

)229.21029.210s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機的調(diào)速n0－nN

nNsN=3000－28803000==0.044.4三相異步電動機的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=12.61N·m

602×3.143.8×1032880TM=

MTTN=

2×12.61N·m=25.22N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0308)×3000r/min=2907.6r/min=0.149×－－1=0.0308(

)225.221025.2210s=sM

－－1TMT(

)2TMT改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速對于改變轉(zhuǎn)差實現(xiàn)調(diào)速的方案，其效率可由下式給出：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)濟性較差。n0TnOnMUNTLTL四、籠型異步電動機的變壓調(diào)速TLU1n0TnOnMUNU14.4三相異步電動機的調(diào)速對風(fēng)機、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、泵類負(fù)載；對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速的范圍較小，沒有使用價值；可得到較寬的調(diào)速范圍。轉(zhuǎn)子電路電阻較高時改變定子電壓的人為特性為了提高調(diào)壓調(diào)速機械特性的硬度，增大鼠籠式異步電動機的調(diào)速范圍，可采用如下兩種方案：采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。具有速度反饋的異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)觸發(fā)器多速電動機在變極變壓時的機械特性4.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性差。5.調(diào)速的經(jīng)濟性經(jīng)濟性較差。(1)需要可調(diào)交流電源。(2)cos

1和

均較低。6.調(diào)速時的允許負(fù)載既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，又非恒功率調(diào)速。因為T∝U1P2所以U1

→T(n)

→P2

4.4三相異步電動機的調(diào)速1.調(diào)速方向

U1(＜UN)↓→n↓2.調(diào)速范圍D較小。3.調(diào)速的平滑性若能連續(xù)調(diào)節(jié)U1，n

可實現(xiàn)無級調(diào)速。降壓調(diào)速特點：

【例

4.4.3】

三相籠型異步電動機，PN=15kW，UN=380V，nN=960r/min，

MT=2。試求：(1)U1=380V，TL=120N·m

時的轉(zhuǎn)速；(2)U1=300V，TL=100N·m

時的轉(zhuǎn)速。解：(1)U1=380V，TL=120N·m

時n0－nN

n0sN=1000－9601000==0.044.4三相異步電動機的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=149.28N·m

602×3.1415×103960TM=

MTTN=

2×149.28N·m=298.56N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.031)×1000r/min=969r/minsM=sN(

MT＋

MT2－1)=0.04×(2＋22－1)=0.149=0.149×－－1=0.031(

)2298.56120298.56120s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機的調(diào)速

n

=(1－s)n0

=(1－0.044)×1000r/min=956r/min=0.149×－－1=0.044(

)21861001861004.4三相異步電動機的調(diào)速(2)U1=300V，TL=100N·m

時

sM

不變，Tm∝U12，故

sM

=0.149TM=×298.56

N·m

=186N·m

300

3802s=sM

－－1TMT(

)2TMTn0TnOTMR2R2+Rr五、繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻調(diào)速TLM3~3~RrKM1.調(diào)速方向

n

2.調(diào)速范圍

D=2~3,較小。4.4三相異步電動機的調(diào)速Φm不變，3.調(diào)速的平滑性取決于Rr

的調(diào)節(jié)方式,一般是有級調(diào)速4.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性差。

Rr

→δ

。5.調(diào)速的經(jīng)濟性初期投資不大，但運行效率較低。6.調(diào)速時的允許負(fù)載因為

調(diào)速前后U1、

f1不變，4.4三相異步電動機的調(diào)速——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。調(diào)速過程中，為了充分利用電動機的繞組，要求保持，于是有：調(diào)速后可見4.4三相異步電動機的調(diào)速

I2N

=sE2

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=E2

＋X22R2＋Rr

2

s

R2＋Rr

sR2

sN=

I2N

=sNE2R22＋(sNX2)2=E2

＋(X2)2R22

sN

調(diào)速前調(diào)速前調(diào)速后4.4三相異步電動機的調(diào)速

cos

2

=R2R22＋(sNX2)2=R2/sN

＋X22R22

sN

cos

2

=R2＋Rr

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=(R2＋Rr)/s

＋X22R2＋Rr

2

s

=R2/sN

＋X22R22

sN

可見，調(diào)速前后cos

2不變，根據(jù)T=CTΦm

I2cos

2可知調(diào)速時允許的轉(zhuǎn)矩不變，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

【例

4.4.4】

一臺三相繞線型異步電動機，拖動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運行。已知PN=20kW，nN=1420r/min，U2N=187V，I2N=68.5A，

MT=2.3，TL=

100N·m

。試求：(1)轉(zhuǎn)子電路未串電阻時的轉(zhuǎn)速；(2)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻Rr=0.0159

時的轉(zhuǎn)速。解：(1)轉(zhuǎn)子電路未串聯(lián)電阻時n0－nN

n0sN=1500－14201500==0.05334.4三相異步電動機的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=134.57N·m

602×3.1420×1031420TM=

MTTN=

2.3×134.57N·m=309.5N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0387)×1500r/min=1442r/min(2)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻

Rr

時，TM不變，sM∝(R2＋Rr)sM=sN/(

MT－

MT2－1)=0.0533/(2.3－2.32－1)=0.233=0.233×－－1=0.0387(

)2309.5100309.5100s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機的調(diào)速R2=

sN

U2N

3I2N=

=0.0841

0.0533×187

1.732×68.5s'M

=sM

R2＋Rr

R2=×0.233

=0.277

0.10.0841方法二：由于TL不變，因此s

∝(R2＋Rr)n'

=(1－s')n0

=(1－0.046)×1500r/min=1431r/min=0.277×－－1=0.046(

)2309.5100309.5100s'=s'M

－－1(

)2T'MTT'MT4.4三相異步電動機的調(diào)速s'

=s

R2＋Rr

R2=×0.0387

=0.046

0.10.0841六、繞線型異步電動機的串級調(diào)速1.串級調(diào)速的原理在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)一個與e2s

頻率相等、相位相同或相反的附加電動勢ead

，以代替Rr

上的電壓降，從而使這部分能量不致?lián)p耗掉。轉(zhuǎn)子相電流：sE2±Ead

R2＋j

sX2I2s

=

I2s

=

sE2＋EadR22＋(sX2)2

e2s與ead

同相位時：在引入ead

的瞬間：I2s

→T

→n

→sE2

→I2s

→T

···→T=TL

4.4三相異步電動機的調(diào)速在引入ead

的瞬間：

I2s

e2s與ead

相位相反時：→T

→n

→sE2

→I2s

→T

···→T=TL

2.串級調(diào)速的機械特性n0TnOE2sE2s+EadE2s－Ead4.4三相異步電動機的調(diào)速I2s

=

sE2－EadR22+(sX2)23.串級調(diào)速的調(diào)速性能(1)調(diào)速方向(2)調(diào)速范圍

D較大。(3)調(diào)速的平滑性平滑性好。(4)調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性好。(5)調(diào)速的經(jīng)濟性初期投資大；運行效率較高，運行費用不大。4.4三相異步電動機的調(diào)速(6)調(diào)速時的允許負(fù)載因為

調(diào)速前后U1、f1不變，Φm不變，且

cos

2也不變。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos

2不變?！戕D(zhuǎn)矩調(diào)速。思考題4.5三相異步電動機的制動三相異步電動機的電動狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n同方向，電機從電源吸收電功率，扣除自身損耗外，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功率送至負(fù)載；三相異步電動機的制動狀態(tài)：T與n方向相反；相異步電動機各種運行狀態(tài)正向電動反向電動制動方法機械制動電氣制動能耗制動反接制動回饋制動制動的目的：（1）使拖動系統(tǒng)迅速減速并停車（制動過程）。這時，制動是指電動機從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下降到零的過程；（2）限制位能性負(fù)載的下放速度（制動運行）。這時，制動是指電動機處于某一穩(wěn)定的制動運行狀態(tài)，系統(tǒng)保持勻速運行。利用機械裝置使電動機從電源切斷后能迅速停轉(zhuǎn)使異步電動機所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T和電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n的方向相反M3~3~Q1一、能耗制動1.

制動原理制動前

Q1合上，Q2斷開，

M為電動狀態(tài)。制動時

Q1斷開，Q2合上。定子:U→I1→Φ

轉(zhuǎn)子:n→E2→I2M為制動狀態(tài)。n＋U－Q2

RbI1×ΦFFTT第4章異步電動機的電力拖動2.能耗制動時的機械特性O(shè)nT特點：(1)因T與n方向相反，

n－T曲線在第二、四象限。(2)因n=0時，T=0，

n－T曲線過原點。(3)制動電流增大時，制動轉(zhuǎn)矩也增大；產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1"I1'＜4.5三相異步電動機的制動異步電動機能耗制動時的機械特性曲線該機械特性的特點是：（1）機械特性曲線通過坐標(biāo)原點；（2）當(dāng)通入定子的直流電流大小不變時，其最大轉(zhuǎn)矩Tm不變。若轉(zhuǎn)子回路的電阻增大，則最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速增加（對應(yīng)于上圖中的曲線2和曲線3，兩者Tm相同，但）；（3）當(dāng)轉(zhuǎn)子回路電阻不變時，其最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速nm不變。若直流電流增大，則最大轉(zhuǎn)矩Tm隨之增大（對應(yīng)于上圖中的曲線2和曲線4，兩者nm相同，但）。3.

能耗制動過程——迅速停車TLOnT12(1)制動原理制動前：特性1。制動時：特性2。原點O(n=0，T=0)，a點b點慣性ab(T＜0，制動開始)n↓制動過程結(jié)束。(2)制動效果

Rb

→I1

→Φ

→T

→制動快。(3)制動時的功率定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。動能P2→轉(zhuǎn)子電路的電能

→PCu2消耗掉。4.5三相異步電動機的制動4.能耗制動運行——下放重物TLOnT12aa點b點

慣性(T＜0，制動開始)bn↓原點O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc點(T=TL),制動運行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。制動效果：由制動回路的電阻決定。4.5三相異步電動機的制動（1）如果負(fù)載是反抗性負(fù)載，則電機停止轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)準(zhǔn)確停車。（2）如果拖動的負(fù)載是位能性負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速減速到零時若要停車，必須用機械抱閘將電機軸剎住。否則，電機將在位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的拖動下反轉(zhuǎn)，使負(fù)載保持勻速下降。說明下放速度調(diào)節(jié)可通過轉(zhuǎn)子回路串接不同電阻來實現(xiàn)，轉(zhuǎn)子回路串入電阻越大，下放速度越快。（3）改變通入定子的直流電流大小可以改變制動轉(zhuǎn)矩的大小。一般要求既要有較大的制動轉(zhuǎn)矩，又不要使定、轉(zhuǎn)子回路電流過大而使繞組過熱。對于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機來說，取，轉(zhuǎn)子回路串接電阻。（4）.適用范圍（a）反抗性負(fù)載的準(zhǔn)確停車；（b）位能性負(fù)載的勻速下放。通常，對于籠型異步電動機來說，取直流電流，其中，I0為電動機的空載電流；反接制動狀態(tài)是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)磁場方向相反，即轉(zhuǎn)速n和同步轉(zhuǎn)速n0反向的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。反接制動分為電源反接制動和倒拉反轉(zhuǎn)制動。二、反接制動定子反相轉(zhuǎn)子反相1.定子反向的反接制動(電源反接)——迅速停車3~M3~3~M3~Rb制動前的電路制動時的電路(1)制動原理4.5三相異步電動機的制動反接制動原理停車時，將接入電動機的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。

M3~運轉(zhuǎn)制動?nF轉(zhuǎn)子T

n0電源兩相反向機械特性O(shè)nT1n0－n0S=0S=1S=2S’=0S’=1S’=2－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時：定子相序改變，

n0變向。OnT1n02－n0

bs=

－n0

－n－n0=n0＋nn0即：s

＞1(第二象限)。同時：E2s、I2

反向，T

反向。aca點b點(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(n=0，T≠0)，制動結(jié)束。到

c點時，若未切斷電源，M將可能反向起動。d4.5三相異步電動機的制動動畫取決于Rb

的大小。(2)制動效果aOnT1n02－n0bc4.5三相異步電動機的制動制動電阻的計算式中：繞線式電動機在定子兩相反接同時,可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩。(3)制動時的功率Pe=m1I2'2R2'＋Rb'

s＞0

PCu2

=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0

Pm

=(1－s)Pe

三相電能電磁功率Pe轉(zhuǎn)子機械功率Pm定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉4.5三相異步電動機的制動s=

－n0

－n－n0=n0＋nn0即：s

＞1(第二象限)。定子仍向轉(zhuǎn)子傳遞電磁功率電動機軸上輸入機械功率適用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機械，有利于迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率。?特點（1）優(yōu)點制動轉(zhuǎn)矩較大，制動時間短。（2）缺點①不易實現(xiàn)準(zhǔn)確停車；②能量損耗大（對于繞線式異步電動機而言）。?適用場合例題三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=90kW，km=2.5，nN=972r/min，E2N=481V，I2N=118A，轉(zhuǎn)子繞組Y形聯(lián)結(jié)。電動機原在固有機械特性上額定運行，現(xiàn)要求采用反接制動停車，且要求制動開始時電動機的制動轉(zhuǎn)矩為2TN，求轉(zhuǎn)子需串入多大電阻？解：電動機的額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)差率固有機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率反接制動瞬間的轉(zhuǎn)差率反接制動時人為機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相電阻反接制動時轉(zhuǎn)子每相需串入電阻值2.轉(zhuǎn)子反向的反接制動(倒拉反轉(zhuǎn))——下放重物OnT1n02bcTLad(1)制動原理定子相序不變，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對稱電阻Rb。a點b點(Tb＜TL)，慣性n↓c點(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M反向起動d點(

nd＜0，Td

=TL)

制動運行狀態(tài)3e4.5三相異步電動機的制動

低速提升重物

動畫(2)制動效果4.5三相異步電動機的制動電動機倒拉反轉(zhuǎn)的機械特性曲線說明：改變轉(zhuǎn)子回路外串電阻的大小，可以得到不同的下放速度。轉(zhuǎn)子回路串入的電阻越大，倒拉反轉(zhuǎn)運行點的轉(zhuǎn)速越高，重物下放也越快。(3)制動時的功率s=n0－(-n)n0第四象限：＞1(n＜0)Pe=m1I2'2R2'＋Rb'

s＞0

PCu2

=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0

Pm=(1－s)Pe——定子輸入電功率——軸上輸入機械功率（位能負(fù)載的位能）——電功率與機械功率均消耗在轉(zhuǎn)子電路中。4.5三相異步電動機的制動?制動電阻的計算方法簡化計算：s為固有機械特性上對應(yīng)任意給定轉(zhuǎn)矩T(a點)的轉(zhuǎn)差率例題三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=37kW，km=3.0，nN=1441r/min，E2N=316V，I2N=74A，轉(zhuǎn)子繞組Y形聯(lián)結(jié)。如果該電動機拖動位能性負(fù)載，TL=0.8TN，當(dāng)重物下放時，要求轉(zhuǎn)速為500r/min，求轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻？解：額定轉(zhuǎn)差率固有機械特性的臨界轉(zhuǎn)差率倒拉反轉(zhuǎn)運行點的轉(zhuǎn)差率對應(yīng)的人為特性的臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相電阻轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻(1)如果電動機以500r/min的速度反接下放重物，求轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值?；蛘撸ǚ椒ǘ汗逃刑匦缘呐R界轉(zhuǎn)差率：人為特性的臨界轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻(2)如果轉(zhuǎn)子每相串入3.2Ω的電阻，電動機的轉(zhuǎn)速是多大，運行在什么狀態(tài)？(3)如果轉(zhuǎn)子每相串入6.2Ω

的電阻，電動機的轉(zhuǎn)速是多大，運行在什么狀態(tài)？電磁轉(zhuǎn)矩T改變方向，T的實際方向與轉(zhuǎn)速n的實際運動方向相反，起制動作用。電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動狀態(tài)時的方向相反；工作原理轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢方向與電動狀態(tài)時的方向相反；轉(zhuǎn)子電流的方向與電動狀態(tài)時的方向相反；三、回饋制動

特點：|

n|

＞|

n0|，s＜0。電機處于發(fā)電機狀態(tài)。將機械能轉(zhuǎn)變成電能回饋給電網(wǎng)TnOf1'f1"f1'＞

f1"1.調(diào)速過程中的回饋制動(正向回饋制動)4.5三相異步電動機的制動TLabcdTnOYYYTLabcd?動畫4.5三相異步電動機的制動2.下放重物時的回饋制動(反向回饋制動)GRb

T3~M3~TnTLnOnTTLn0－n0bac正向電動反接制動d回饋制動反向電動動畫