第4章异步电机的电力拖动.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大连理工大学电气工程系,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,大连理工大学电气工程系,*,LFChun,制作,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,4,章 异步电机的电力拖动,4.1,三相异步电动机的机械特性,4.2,电力拖动系统的稳定运行,4.3,三相异步电动机的起动,4.4,三相异步电动机的调速,4.5,三相异步电动机的制动,第,4,章 异步电机的电力拖动,4.1,三相异步电动机的机械特性,4.2,电力拖动系统的稳定运行,4.3,三相异步电动机的起动,4.4,三相异步电动机的调速,4.5,三相异步电动机的制动,电机与拖动,返回主页,大连理工大学电气工程系,4.1,三相异步电动机的机械特性,一、电磁转矩公式,1.,电磁转矩的物理公式,P,e,=,m,2,E,2,I,2,cos,2,E,2,=,4.44,f,1,k,w,2,N,2,m,T,=,P,e,0,60,P,e,2,n,0,=,T,=,C,T,m,I,2,cos,2,转矩常数,:,p,P,e,2,f,1,=,4.44,pm,2,k,w,2,N,2,2,C,T,=,第,4,章 异步电动机的电力拖动,大连理工大学电气工程系,m,2,p,2,f,1,=,E,2,sE,2,R,2,2,(,sX,2,),2,R,2,R,2,2,(,sX,2,),2,2.,电磁转矩的参数公式,p P,e,2,f,1,T,=,m,2,p,2,f,1,=,E,2,I,2,cos,2,m,2,p,2,f,1,=,sR,2,E,2,2,R,2,2,(,sX,2,),2,(4.44,f,1,k,w2,N,2,m,),2,m,2,p,2,f,1,=,sR,2,R,2,2,(,sX,2,),2,4.44,f,1,k,w2,N,2,m,2,p,2,f,1,=,sR,2,R,2,2,(,sX,2,),2,(,),U,1,4.44,f,1,k,w1,N,1,2,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,(),2,m,2,2,=,s,p,R,2,U,1,2,f,1,R,2,2,(,sX,2,),2,k,w2,N,2,k,w1,N,1,令,(),2,m,2,2,K,T,=,k,w2,N,2,k,w1,N,1,T,=,K,T,s,p,R,2,U,1,2,f,1,R,2,2,(,sX,2,),2,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,3.,电磁转矩的实用公式,由,=0,，得,d,T,d,s,最大（临界）转矩,T,M,=,K,T,p,U,1,2,2,f,1,X,2,临界转差率,R,2,X,2,s,M,=,由此可见：,T,(,T,M,),U,1,2,，,s,M,与,U,1,无关。,s,M,R,2,，,T,M,与,R,2,无关。,额定电磁转矩,最大转矩倍数,T,M,T,N,MT,=,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,若忽略,T,0,，则,60,2,T,N,=,P,N,n,N,T,=,+,2,T,M,s,M,s,s,s,M,整理上面各式，得,=,1,s,s,M,T,M,T,(,),2,T,M,T,4.1,三相异步电动机的机械特性,解上述方程，可得,|,s,|,|s,M,|,时取负号。,大连理工大学电气工程系,当,T,=,T,N,时，则,=,s,s,M,4.1,三相异步电动机的机械特性,(,MT,MT,2,1),大连理工大学电气工程系,【,例,4.1.1,】,Y132M,4,型三相异步电动机带某负载运行，转速,n,=1 455 r/min,，试问该电动机的负载转矩,T,L,是多少？若负载转矩,T,L,=45 Nm,，则电动机的转速,n,是多少？,由电工手册查到该电机的,P,N,=7.5 kW,，,n,0,=1 500 r/min,，,n,N,=1 440 r/min,，,MT,=2.2,。,由此求得,n,0,n,n,0,s,=,=0.03,1 500,1455,1 500,n,0,n,N,n,0,s,N,=,=0.04,1 500,1440,1 500,4.1,三相异步电动机的机械特性,解：,大连理工大学电气工程系,s,M,=,s,N,(,MT,MT,2,1),=0.04(,2.2,2.2,2,1),=0.166,60,2,T,N,=,P,N,n,N,60,2,=Nm=49.76 Nm,7 500,1 440,T,M,=,MT,T,N,=,2.2,49.76 Nm=109.47 Nm,4.1,三相异步电动机的机械特性,忽略,T,0,，则,T,L,=,T,2,s,M,s,=,T,=,2,T,M,s,s,M,=,Nm=38.32 Nm,+,2,109.47,0.03 0.166,0.166 0.03,大连理工大学电气工程系,当,T,L,=,T,2,=,T,=,45 Nm,时,=0.166,1,(,),2,109.47,45,109.47,45,4.1,三相异步电动机的机械特性,=0.036,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.036)1 500 r/min,=1 446 r/min,T,M,T,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,大连理工大学电气工程系,O,T,s,二、固有特性,当,U,1,、,f,1,、,R,2,、,X,2,=,常数时：,T,=,f,(,s,),转矩特性,n,=,f,(,T,),机械特性,当,U,1L,=,U,1N,、,f,1,=,f,N,，且绕线型转子中不外,串电阻或电抗时的特性称为,固有特性,。,1,n,0,T,n,O,M,S,N,N,M,S,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,额定状态是指各个物理,量都等于额定值的状态。,N,点,：,n,=,n,N,，,s,=,s,N,，,T,=,T,N,，,P,2,=,P,N,。,额定状态,说明了电动机,长期运行的能力,T,L,T,N,，,P,2,P,N,，,I,1,I,N,。,1.,额定状态（,N,点）,n,N,T,N,n,0,T,n,O,N,s,N,=0.01 0.09,很小，,T,增加时，,n,下降很少,硬特性。,工作段,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,临界转速,2.,临界状态（,M,点）,n,0,n,T,O,M,对应,s,=,s,M,，,T,=,T,M,的状态。,n,M,T,M,临界状态明了电动机的,短时过载能力。,过载倍数,MT,=,T,M,T,N,Y,系列三相异步电动机,MT,=2 2.2,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,3.,堵转状态（,S,点）,对应,s,=1,，,n,=0,的状态。,又称为起动状态。,堵转状态说明了电动机,直接 起动的能力。,起动条件,(1),T,S,(1.1 1.2),T,L,。,(2),I,S,允许值。,起动转矩倍数,n,0,T,n,O,S,T,S,ST,=,T,S,T,N,起动电流倍数,SC,=,I,S,I,N,Y,系列三相,异步电动机,ST,=1.6 2.2,SC,=5.5 7.0,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,【,例,4.1.2,】,一台,Y225M,2,型三相异步电,动机，若,T,L,=200 Nm,，试问能否带此负载：,(1),长期,运行；,(2),短时,运行；,(3),直接起动（设,I,s,在允许范围内）,。,解：,查电工手册得知该电机的,P,N,=45 kW,，,n,N,=2 970 r/min,，,MT,=2.2,，,ST,=2.0,。,(1),电动机的额定转矩,60,2,T,N,=,P,N,n,N,60,2,3.14,=Nm=145 Nm,4510,3,2 970,由于,T,N,T,L,，故不能带此负载,长期,运行。,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,(2),电动机的最大转矩,T,M,=,MT,T,N,=2.2145 Nm=319 Nm,由于,T,M,T,L,，故可以带此负载,短时,运行。,(3),电动机的起动转矩,T,ST,=,ST,T,N,=2.0145 Nm=290 Nm,由于,T,ST,T,L,，且超过,1.1,倍,T,L,，故可以带此负,载,直接起动,。,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,U,1,U,1,三、人为特性,1.,降低定子电压时的人为特性,s,M,T,s,O,U,1,U,1,U,1,U,1,s,M,n,T,O,U,1,U,1,S,M,与,U,1,无关,T,正比于,U,1,2,4.1,三相异步电动机的机械特性,大连理工大学电气工程系,2.,增加转子电阻时的人为特性,s,M,正比于,R,2,，,T,M,与,R,2,无关。,4.1,三相异步电动机的机械特性,T,M,T,s,O,R,2,R,2,R,2,R,2,n,T,O,T,M,R,2,R,2,R,2,1.1,T,L,，,所以所选,m,和,合适。,(4),求出转子每相绕组电阻,R,2,=2.2,266.32,0.043 3580,3,n,0,n,N,n,0,s,N,=,1 500,1 435,1 500,=0.043 3,=,T,N,s,N,T,1,m,4.3,三相异步电动机的起动,R,2,=,s,N,U,2N,3,I,2N,=,=0.084 4,0.043 3,290,1.732,86,大连理工大学电气工程系,4.3,三相异步电动机的起动,(5),求出各级起动电阻,R,ST1,=(,1),R,2,=(2.2,1,),0.084 4,=0.1,R,ST2,=(,2,),R,2,=(2.2,2,2.2,),0.084 4,=0.22,R,ST3,=(,3,2,),R,2,=(2.2,3,2.2,2,),0.084 4,=0.49,大连理工大学电气工程系,频敏变阻器,频率高：损耗大，电阻大。,频率低：损耗小，电阻小。,转子电路起动时,f,2,高，电阻大，,T,ST,大，,I,ST,小。,转子电路正常运行时,f,2,低，电阻小，,自动切除变阻器。,五、绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动,频敏变阻器,4.3,三相异步电动机的起动,大连理工大学电气工程系,六、,改善起动性能的三相笼型异步电动机,1.,深槽型异步电动机,槽深,h,与槽宽,b,之比为：,h,/,b,=8 12,漏电抗小,漏电抗大,增大,电流密度,起动时，,f,2,高，,漏电抗大，电流的集,肤效应使导条的等效,面积减小，即,R,2,，,使,T,ST,。,运行时，,f,2,很低，,漏电抗很小，集肤效,应消失，,R,2,。,4.3,三相异步电动机的起动,大连理工大学电气工程系,2,.,双笼型异步电动机,电阻大,漏抗小,电阻小,漏抗大,上笼,（外笼）,下笼,（内笼）,起动时，,f,2,高，,漏抗大，起主要作用，,I,2,主要集中在外笼，,外笼,R,2,大,T,ST,大。,外笼,起动笼。,运行时，,f,2,很低，,漏抗很小，,R,2,起主要作用，,I,2,主要集中在内笼。,内笼,工作笼。,4.3,三相异步电动机的起动,大连理工大学电气工程系,4.4,三相异步电动机的调速,1.,改变磁极对数,p,2.,改变转差率,s,3.,改变电源频率,f,1,(,变频调速,),调速方法：,n,=(1,s,),n,0,=(1,s,),60,f,1,p,有级调速。,无级调速。,第,4,章 异步电动机的电力拖动,大连理工大学电气工程系,一、电动机的调速指标,1.,调速范围,2.,调速方向,3.,调速的平滑性,平滑系数,4.,调速的稳定性,静差率,D,、,、,n,N,的关系,(,n,N,=,n,max,),D,=,n,max,n,min,=,n,i,n,i,1,=100%,n,0,n,n,0,T,n,O,n,01,n,02,n,N,n,N,D,=,n,N,n,N,(1,),4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,例如：,n,N,=1 430 r/min,，,n,N,=115 r/min,，,要求,30,%,、,则,D,=5.3,。,要求,20,%,、,则,D,=3.1,。,再如：,n,N,=1 430 r/min,，,D,=20,，,5,%,，,则,n,N,=3.76 r/min,。,5.,调速的经济性,6.,调速时的允许负载,不同转速下满载运行时：,输出转矩相同,恒转矩调速。,输出功率相同,恒功率调速。,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,二、笼型异步电动机的变频调速,U,、,f,可 变,M,3,3,整流电路,逆变电路,50 Hz,控制,电路,直 流,n,0,T,n,O,n,0,f,1,f,N,U,1L,=,U,N,n,0,T,n,O,n,0,f,1,f,N,，,=,常数,U,1,f,1,T,L,T,L,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,1.,调速方向,f,1,f,N,时：,n,。,2.,调速范围,D,较大。,3.,调速的平滑性,平滑性好（无级调速）。,4.,调速的稳定性,稳定性好。,5.,调速的经济性,初期投资大；运行费用不大。,6.,调速时的允许负载,f,1,f,N,时：,n,。,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,4.4,三相异步电动机的调速,=,常数,U,1,f,1,因为,m,基本不变，,基本不变。,所以,T,=,C,T,m,I,2N,cos,2,(1),f,1,f,N,时,恒转矩调速。,P,2,=,T,2,U,1,4.44,f,1,k,w,1,N,1,m,=,T,(2),f,1,f,N,时,因为,U,1L,=,U,N,所以,T,=,C,T,m,I,2N,cos,2,1,f,1,1,n,1,n,T n,=,常数,恒功率调速。,大连理工大学电气工程系,变频器,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,4.4,三相异步电动机的调速,优点：,(1),一体化的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率。,(2),变速驱动，输出功率范围宽（如从,120 W7.5 kW,）。,(3),在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走。,(4),高起动转矩。,电机变频器一体化产品,大连理工大学电气工程系,【,例,4.4.1,】,某三相笼型异步电动机，,P,N,=15 kW,，,U,N,=380 V,，,形联结，,n,N,=2 930 r/min,，,f,N,=50 Hz,，,MT,=2.2,。拖动一恒转矩负载运行，,T,=,40 Nm,。,求：,(1),f,1,=,50 Hz,，,U,1,=,U,N,时的转速；,(2),f,1,=40 Hz,，,U,1,=0.8,U,N,时的,转速；,(3),f,1,=60 Hz,，,U,1,=,U,N,时的转速。,解：,(1),60,2,T,N,=,P,N,n,N,=Nm=48.91 Nm,60,23.14,1510,3,2 930,T,M,=,MT,T,N,=,2.248.91 Nm=107.61 Nm,n,0,n,N,n,0,s,N,=,3 000,2 930,3 000,=0.023 3,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.018 7)3 000 r/min=2 944 r/min,(2),s,M,=,s,N,/(,MT,MT,2,1 ),=0.023 3/(,2.2,2.2,2,1 )=0.096 9,=0.0969,1 =0.018 7,(,),2,107.61,40,107.61,40,U,1,f,1,成比例减小时，,T,M,不变，,s,M,与,f,1,成反比，,故,T,M,=,T,M,=107.61,Nm,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,T,M,T,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,s,M,=,s,M,f,1,f,1,=0.096 9,=0.121,5,0,40,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.023 3)2 400 r/min=2 344 r/min,=0.121,1 =0.023 3,(,),2,107.61,40,107.61,40,s,=,s,M,1,(,),2,T,M,T,T,M,T,n,0,=,60,f,1,p,=r/min,=2 400 r/min,6,040,1,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,(3),f,1,增加，,U,1,不变时，,s,M,。,1,f,1,T,M,1,f,1,2,=107.61,Nm,=74.73,Nm,5,0,60,2,=0.096 9,=0.080 75,5,0,60,=r/min,=3 600 r/min,6,060,1,4.4,三相异步电动机的调速,s,=,s,M,1,(,),2,T,M,T,T,M,T,=0.023 4,n,0,=,60,f,1,p,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.023 4)3 600 r/min=3 516 r/min,T,M,=,T,M,f,1,f,1,2,s,M,=,s,M,f,1,f,1,大连理工大学电气工程系,T,L,三、笼型异步电动机的变极调速,n,0,T,n,O,Y,YY,0.5,n,0,n,0,T,n,O,YY,0.5,n,0,T,L,1.,调速方向,Y()YY,：,n,YYY(,),：,n,2.,调速范围,D,=2 4,4.4,三相异步电动机的调速,3.,调速的平滑性,平滑性差。,4.,调速的稳定性,稳定性好。,大连理工大学电气工程系,静差率：,5.,调速的经济性,经济性好。,6.,调速时的允许负载,YY,Y,满载输出功率：,满载输出转矩：,(,基本不变）,=100%,n,0,n,n,0,n,n,0,=,P,2,=,3,U,N,I,N,cos,1,T,2,=,P,2,=,，,1,2,I,NY,I,NYY,因为,=,1,2,Y,YY,4.4,三相异步电动机的调速,恒转矩调速。,大连理工大学电气工程系,如果,cos,1,、,不变，则,=,1,2,P,2Y,P,2YY,=1,T,2Y,T,2YY,（恒转矩调速）,(2)YY,因为,=,3,I,PN,2,I,PN,I,N,I,NYY,=,3,2,=,1,2,YY,如果,cos,1,、,不变，则,P,2,P,2YY,=,3,2,1,（恒功率调速）,T,2,T,2YY,=2=1.732,3,2,4.4,三相异步电动机的调速,（,近似）恒功率调速。,大连理工大学电气工程系,【,例,4.4.2,】,某三相多速电动机，,P,N,=2.2/3.8 kW,，,n,N,=1 440/2 880 r/min,，,MT,=2.0/2.0,。拖动,T,L,=,10 Nm,的,恒转矩负载。,求在两种不同磁极对数,时的转速。,解：,(1),p,=2,时,n,0,n,N,n,0,s,N,=,1 500,1 440,1 500,=0.04,4.4,三相异步电动机的调速,60,2,T,N,=,P,N,n,N,=Nm=14.6 Nm,60,23.14,2.210,3,1 440,T,M,=,MT,T,N,=,214.6 Nm=29.2 Nm,大连理工大学电气工程系,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.026 3)1 500 r/min=1 460.55 r/min,(2),p,=1,时,s,M,=,s,N,/(,MT,MT,2,1 ),=0.04/(,2,2,2,1 )=0.149,=0.149,1 =0.026 3,(,),2,29.2,10,29.2,10,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,T,M,T,4.4,三相异步电动机的调速,n,0,n,N,n,N,s,N,=,3 000,2 880,3 000,=0.04,大连理工大学电气工程系,4.4,三相异步电动机的调速,60,2,T,N,=,P,N,n,N,=Nm=12.61 Nm,60,23.14,3.810,3,2 880,T,M,=,MT,T,N,=,212.61 Nm=25.22 Nm,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.030 8)3 000 r/min=2 907.6 r/min,=0.149,1 =0.030 8,(,),2,25.22,10,25.22,10,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,T,M,T,大连理工大学电气工程系,n,0,T,n,O,n,M,U,N,T,L,T,L,四、笼型异步电动机的变压调速,T,L,1.,调速方向,U,1,(,U,N,),n,2.,调速范围,D,较小。,U,1,n,0,T,n,O,n,M,U,N,U,1,4.4,三相异步电动机的调速,3.,调速的平滑性,若能连续调节,U,1,，,n,可实现无级调速。,大连理工大学电气工程系,4.,调速的稳定性,稳定性差。,5.,调速的经济性,经济性较差。,(1),需要可调交流电源。,(2),cos,1,和,均较低。,6.,调速时的允许负载,既非恒转矩调速，又非恒功率调速。,因为,T,U,1,P,2,所以,U,1,T,(,n,),P,2,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,【,例,4.4.3,】,三相笼型异步电动机，,P,N,=15 kW,，,U,N,=380 V,，,n,N,=960 r/min,，,MT,=2,。试,求：,(1),U,1,=380V,，,T,L,=120 Nm,时的转速；,(2),U,1,=300V,，,T,L,=100 Nm,时的转速。,解：,(1),U,1,=380V,，,T,L,=120 Nm,时,n,0,n,N,n,0,s,N,=,1 000,960,1 000,=0.04,4.4,三相异步电动机的调速,60,2,T,N,=,P,N,n,N,=Nm=149.28 Nm,60,23.14,1510,3,960,T,M,=,MT,T,N,=,2149.28 Nm=298.56 Nm,大连理工大学电气工程系,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.031)1 000 r/min=969 r/min,s,M,=,s,N,(,MT,MT,2,1 ),=0.04(,2,2,2,1 )=0.149,=0.149,1 =0.031,(,),2,298.56,120,298.56,120,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,T,M,T,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.044)1 000 r/min=956 r/min,=0.149,1 =0.044,(,),2,186,100,186,100,4.4,三相异步电动机的调速,(2),U,1,=300V,，,T,L,=100 Nm,时,s,M,不变，,T,m,U,1,2,，故,s,M,=0.149,T,M,=298.56,Nm,=186,Nm,30,0,380,2,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,T,M,T,大连理工大学电气工程系,n,0,T,n,O,T,M,R,2,R,2,+,R,r,五、绕线型异步电动机转子串联电阻调速,T,L,M,3,3,R,r,KM,1.,调速方向,n,2.,调速范围,D,较小,。,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,m,不变，,3.,调速的平滑性,取决于,R,r,的调节方式。,4.,调速的稳定性,稳定性差。,R,r,。,5.,调速的经济性,初期投资不大，但运行效率较低。,6.,调速时的允许负载,因为,调速前后,U,1,、,f,1,不变，,4.4,三相异步电动机的调速,I,2N,=,s,N,E,2,R,2,2,(,s,N,X,2,),2,=,E,2,(,s,N,X,2,),2,R,2,2,s,N,调速前,恒转矩调速。,大连理工大学电气工程系,调速后,可见,调速前,调速后,4.4,三相异步电动机的调速,I,2N,=,sE,2,(,R,2,R,r,),2,(,sX,2,),2,=,E,2,X,2,2,R,2,R,r,2,s,R,2,R,r,s,R,2,s,N,=,cos,2,=,R,2,R,2,2,(,s,N,X,2,),2,=,R,2,/,s,N,X,2,2,R,2,2,s,N,cos,2,=,R,2,R,r,(,R,2,R,r,),2,(,sX,2,),2,大连理工大学电气工程系,4.4,三相异步电动机的调速,cos,2,=,R,2,R,r,(,R,2,R,r,),2,(,sX,2,),2,=,(,R,2,R,r,)/,s,X,2,2,R,2,R,r,2,s,=,R,2,/,s,N,X,2,2,R,2,2,s,N,可见，调速前后,cos,2,不变，,根据,T,=,C,T,m,I,2,cos,2,可知调速时允许的转矩不变，为恒转矩调速。,大连理工大学电气工程系,【,例,4.4.4,】,一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩负载运行。已知,P,N,=20 kW,，,n,N,=1 420 r/min,，,U,2N,=,187 V,，,I,2N,=68.5 A,，,MT,=2.3,，,T,L,=,100 Nm,。试,求：,(1),转子电路未串电阻时的转速；,(2),转子电路串联电阻,R,r,=0.015 9,时的转速。,解：,(1),转子电路未串联电阻时,n,0,n,N,n,0,s,N,=,1 500,1 420,1 500,=0.053 3,4.4,三相异步电动机的调速,60,2,T,N,=,P,N,n,N,=Nm=134.57 Nm,60,23.14,2010,3,1 420,T,M,=,MT,T,N,=,2.3134.57 Nm=309.5 Nm,大连理工大学电气工程系,n,=(1,s,),n,0,=(1,0.038 7)1 500 r/min=1 442 r/min,(2),转子串联电阻,R,r,时，,T,M,不变，,s,M,(,R,2,R,r,),s,M,=,s,N,/(,MT,MT,2,1 ),=0.0533/(,2.3,2.3,2,1 )=0.233,=0.233,1 =0.038 7,(,),2,309.5,100,309.5,100,s,=,s,M,1,T,M,T,(,),2,T,M,T,4.4,三相异步电动机的调速,R,2,=,s,N,U,2N,3,I,2N,=,=0.084 1,0.053 3,187,1.732,68.5,大连理工大学电气工程系,s,M,=,s,M,R,2,R,r,R,2,=0.233,=0.277,0.1,0.084 1,由于,T,L,不变，因此,s,(,R,2,R,r,),n,=(1,s,),n,0,=(1,0.046)1 500 r/min=1 431 r/min,=0.277,1 =0.046,(,),2,309.5,100,309.5,100,s,=,s,M,1,(,),2,T,M,T,T,M,T,4.4,三相异步电动机的调速,s,=,s,R,2,R,r,R,2,=0.038 7,=0.046,0.1,0.084 1,大连理工大学电气工程系,六、绕线型异步电动机的串级调速,1.,串级调速的原理,在转子电路中串联一个与,e,2s,频率相等、相位,相同或相反的附加电动势,e,ad,，以代替,R,r,上的电压,降，从而使这部分能量不致损耗掉。,转子相电流：,sE,2,E,ad,R,2,j,sX,2,I,2s,=,I,2s,=,sE,2,E,ad,R,2,2,(,sX,2,),2,e,2s,与,e,ad,同相位时：,在引入,e,ad,的瞬间,：,I,2s,T,n,sE,2,I,2s,T,T,=,T,L,4.4,三相异步电动机的调速,大连理工大学电气工程系,在引入,e,ad,的瞬间,：,I,2s,e,2s,与,e,ad,相位相反时：,T,n,sE,2,I,2s,T,T,=,T,L,2.,串级调速的机械特性,n,0,T,n,O,E,2s,E,2s,+,E,ad,E,2s,E,ad,4.4,三相异步电动机的调速,I,2s,=,sE,2,E,ad,R,2,2,+(,sX,2,),2,大连理工大学电气工程系,3.,串级调速的调速性能,(1),调速方向,(2),调速范围,D,较大。,(3),调速的平滑性,平滑性好。,(4),调速的稳定性,稳定性好。,(5),调速的经济性,初期投资大；,运行效率较高，,运行费用不大。,4.4,三相异步电动机的调速,(6),调速时的允许负载,因为,调速前后,U,1,、,f,1,不变，,m,不变，且,cos,2,也不变。,所以,T,=,C,T,m,I,2N,cos,2,不变。,恒转矩调速。,大连理工大学电气工程系,4.5,三相异步电动机的制动,M,3,3,Q,1,一、能耗制动,1.,制动原理,制动前,Q,1,合上，,Q,2,断开，,M,为电动状态。,制动时,Q,1,断开，,Q,2,合上。,定子,:,U,I,1,转子,:,n,E,2,I,2,M,为制动状态。,n,U,Q,2,R,b,I,1,F,F,T,T,第,4,章 异步电动机的电力拖动,大连理工大学电气工程系,2.,能耗制动时的机械特性,O,n,T,特点：,(1),因,T,与,n,方向相反，,n,T,曲线在第二、,四象限。,(2),因,n,=0,时，,T,=0,，,n,T,曲线过原点。,(3),制动电流增大时，,制动转矩也增大；,产生最大转矩的转速不变。,I,1,I,1,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,3.,能耗制动过程,迅速停车,T,L,O,n,T,1,2,(1),制动原理,制动前：特性,1,。,制动时：特性,2,。,原点,O,(,n,=0,，,T,=0),，,a,点,b,点,惯性,a,b,(,T,0,，制动开始,),n,制动过程结束。,(2),制动效果,R,b,I,1,T,制动快。,(3),制动时的功率,定子输入：,P,1,=0,，,轴上输出：,P,2,=,T,0,。,动能,P,2,转子电路的电能,P,Cu2,消耗掉。,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,4.,能耗制动运行,下放重物,T,L,O,n,T,1,2,a,a,点,b,点,惯性,(,T,0,，制动开始,),b,n,原点,O,(,n,=0,，,T,=0),在,T,L,作用下,n,反向增加,c,c,点,(,T,=,T,L,),制动运行状态,以速度,n,c,稳定下放重物。,制动效果：,由制动回路的电阻决定。,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,二、反接制动,1.,定子反向的反接制动,迅速停车,3,M,3,3,M,3,R,b,制动前的电路,制动时的电路,(1),制动原理,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,T,L,T,L,制动前：正向电动状态。,制动时：定子相序改变，,n,0,变向。,O,n,T,1,n,0,2,n,0,b,s,=,n,0,n,n,0,=,n,0,n,n,0,即,：,s,1(,第二象限,),。,同时,：,E,2s,、,I,2,反向，,T,反向。,a,c,a,点,b,点,(,T,0,，制动开始,),惯性,n,c,点,(,n,=0,，,T,0),，,制动结束。,到,c,点时，若未切断电源，,M,将可能反向起动。,d,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,取决于,R,b,的大小。,(2),制动效果,a,O,n,T,1,n,0,2,n,0,b,c,(3),制动时的功率,P,e,=,m,1,I,2,2,R,2,R,b,s,0,P,Cu2,=,m,1,(,R,2,R,b,),I,2,2,=,P,e,P,m,=,P,e,|,P,m,|,0,P,m,=(1,s,),P,e,三相电能,电磁功率,P,e,转子,机械功率,P,m,定子,转子电阻消耗掉,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,2.,转子反向的反接制动,下放重物,O,n,T,1,n,0,2,b,c,T,L,a,d,(1),制动原理,定子相序不变，转子,电路串联对称电阻,R,b,。,a,点,b,点,(,T,b,T,L,),，,惯性,n,c,点,(,n,=0,，,T,c,T,L,),在,T,L,作用下,M,反向起动,d,点,(,n,d,0,，,T,d,=,T,L,),制动运,行状态,(2),制动效果,改变,R,b,的大小，,改变特性,2,的斜率，,改变,n,d,。,3,e,4.5,三相异步电动机的制动,低速提,升重物,大连理工大学电气工程系,(3),制动时的功率,s,=,n,0,n,n,0,第四象限,：,1,(,n,0,),P,e,=,m,1,I,2,2,R,2,R,b,s,0,P,Cu2,=,m,1,(,R,2,R,b,),I,2,2,=,P,e,P,m,=,P,e,|,P,m,|,0,P,m,=(1,s,),P,e,定子输入电功率,轴上输入机械功率,（位能负载的位能）,电功率与机械功率均,消耗在转子电路中。,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,T,n,O,f,1,f,1,f,1,f,1,三、回馈制动,特点：,|,n,|,|,n,0,|,，,s,0,。,电机处于发电机状态。,1.,调速过程中的回馈制动,4.5,三相异步电动机的制动,T,L,a,b,c,d,T,n,O,Y,YY,T,L,a,b,c,d,?,大连理工大学电气工程系,4.5,三相异步电动机的制动,2.,重物时的回馈制动,G,R,b,T,3,M,3,T,n,T,L,n,O,n,T,T,L,n,0,n,0,b,a,c,正向电动,反接制动,d,回馈制动,反向电动,大连理工大学电气工程系,0,(,n,n,0,),0,定子发出电功率，向电源回馈电能。,0,轴上输入机械功率,(,位能负载的位能,),。,P,Cu2,=,P,e,P,m,|,P,e,|,=,|,P,m,|,P,Cu2,机械能转换成电能,(,减去转子铜损耗等,),。,制动时的功率,s,=,n,0,n,n,0,=,n,0,n,n,0,第四象限,：,P,e,=,m,1,I,2,2,R,2,R,b,s,P,m,=(1,s,),P,e,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,制动效果,R,b,下放速度,。,为了避免危险的高速，,一般不串联,R,b,。,4.5,三相异步电动机的制动,O,n,T,T,L,n,0,n,0,大连理工大学电气工程系,【,例,4.5.1,】,例,4.4.4,中的三相绕线型异步电动机，,拖动,T,L,=,100 Nm,的位能性负载。现欲采用回馈制动下放,该重物，在转子电路中串联电阻,R,b,=0.015 9,。,试,求：,(1),切换后的瞬间（,b,点）的制动转矩；,(2),在,d,点下放重物的,时的转速。,解：,根据例,4.4.4,的计算，在固有特性上,工作时，,T,M,=,309.5 Nm,，,s,M,=0.233,，,n,a,=,1 442,r/min,，,R,2,=0.084 1,。,(1),n,b,=,n,a,=,1 442 r/min,n,0,n,b,n,0,s,b,=,1 500,1 420,1 500,=0.053 3,s,Mb,=,s,M,R,2,R,b,R,2,=0.233,=0.277,0.1,0.084 1,4.5,三相异步电动机的制动,大连理工大学电气工程系,(2),转子串联电阻,R,r,时，,T,M,不变，,s,M,(,R,2,R,r,),n,d,=(1,s,d,),n,0,=(1,0.046)(,1 500)r/min,=,1 569 r/min,=,0.277,1 =,0.046,(,),2,309.5,100,309.5,100,(,),2,s,d,=,s,Mb,1,T,M,T,L,T,M,T,L,T,=,+,2,T,M,s,Mb,s,b,s,b,s,Mb,=,=,85.77,Nm,+,2309.5,0.277,1.96,1.96,0.277,Nm,4.5,三