电拖-第六章-三相异步电动机的电力拖动-PPT课件.ppt

1第六章 三相异步电动机的电力拖动6.1 三相异步电动机的机械特性6.2 三相异步电动机的起动6.4 三相异步电动机的调速中原工学院信息商务学院1、物理表达式一、三相异步电动机机械特性的三种表达式2、参数表达式 三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以异步电动机的机械特性通常用异步电动机的机械特性通常用 表示。表示。表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与转子电流的与转子电流的有功分量有功分量 相互作用产生的。相互作用产生的。说明：电磁转矩与电源参数（说明：电磁转矩与电源参数（1 1、f f1 1）、结构参数（）、结构参数（R R、X X、mm、p p）和运行参数（）和运行参数（s s）有关。）有关。6.1三相异步电动机的机械特性中原工学院信息商务学院 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 曲线曲线中原工学院信息商务学院在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界转差率，可令转差率，可令 求得求得:最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:2 2、越大，越大，越大；越大；与与 无关。无关。1 1、与与 成正比；成正比；与与 无关。无关。3 3、和和 都近似与漏抗成反比都近似与漏抗成反比中原工学院信息商务学院在特性曲线上还有一个起动转矩，即在特性曲线上还有一个起动转矩，即 时的转矩时的转矩:结论：当其它参数一定时1、起动转矩与电源电压平方成正比；2、频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小；3、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。4、起动转矩倍数中原工学院信息商务学院3 3、实用表达式、实用表达式 工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式。方法是：将Tm和sm代入即可得到机械特性方程式。利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式：中原工学院信息商务学院二、三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性1 1、固有机械特性、固有机械特性固有机械特性是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。sn0nNsNnmsm10TNTstTmTem几个特殊点：ABCD1.起动点A:2.最大转矩点B:3.额定运行点C4.同步运行点D中原工学院信息商务学院2 2、人为机械特性、人为机械特性人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。1 1）降压时的人为机械特性降压时的人为机械特性snsm10TLUN0TstTmTemn10.8UN0.64Tst0.64Tm 下降后下降后,和和 均下降均下降,但但 不变不变,和和 减少。减少。如果电机在定额负载下运如果电机在定额负载下运行行,下降后下降后,下降下降,增大增大,转子电流因转子电流因 增大而增增大而增大大,导致电机过载。长期欠压导致电机过载。长期欠压过载运行将使电机过热，减过载运行将使电机过热，减少使用寿命。少使用寿命。中原工学院信息商务学院2 2）转子回路串对称电阻时的人为机械特性转子回路串对称电阻时的人为机械特性串电阻后串电阻后,、不变，不变，增大。增大。在一定范围内增加电阻，可以在一定范围内增加电阻，可以增加增加 。当。当 时时 ，若，若再增加电阻，再增加电阻，减小。减小。串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。除了上述特性外，还有改变电源频率、极对数等人为机械特性。1 0TstTmTems n0n1smR2TstsmR2+Rs中原工学院信息商务学院 三相异步电机起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程.三相异步电动机直接起动特点如下：1.起动电流大 起动时起动时,转子电动势很大，故转子电动势很大，故转子电流很大，励磁转子电流很大，励磁电流可以忽略，电流可以忽略，根据磁动势平衡关系根据磁动势平衡关系,定子电流必然增大定子电流必然增大6.2 三相异步电动机的起动中原工学院信息商务学院2.起动转矩不大从下述公式分析从下述公式分析 起动时起动时,远大于运行时的远大于运行时的 ,转子漏抗转子漏抗 很大很大,很低很低,尽管尽管 很大很大,但但 并不大并不大.中原工学院信息商务学院异步电机直接起动存在的问题：1、起动电流大，影响：v 线路压降大，电网电压下降，影响其他负载运行。v 如频繁起动，发热严重，易损坏电机2、起动转矩不够大，影响：v 无法重载起动v 起动时间长中原工学院信息商务学院n nT Tstst=1-2T=1-2TNNn nI Istst=5-7I=5-7INN,n n优点优点:方法简单方法简单n n缺点缺点:冲击电流大冲击电流大1、直接起动一、笼型感应电动机的起动中原工学院信息商务学院n n降压起动:n n降低电压降低电压,以减小电流以减小电流n n起动转矩同时减小起动转矩同时减小n n适用范围适用范围:起动转矩要求不高的场合起动转矩要求不高的场合n n常用方法常用方法:星三角变换星三角变换;自耦变压器法自耦变压器法2、降压起动直接起动：U1LI1Y起动：U1Lv结论：Tst 和 Ist 都下降为直接起动的 1/3。v 优点：Y-降压起动多用于空载或轻载起动，设备简单v缺点：只适用于接法电机，电压下降倍数不变。1）Y-降压起动起动时Y接；运行时接。中原工学院信息商务学院流过电机绕组的电流：则电网提供电流：v 原理：设N1/N2=K加在电机绕组上的电压:v 结论：Tst 和 Ist 都下降为直接起动的1/K2。v 优点：不受电机接线方式的影响,并可选择不同分接头,调节起动电压.v 缺点：体积大，价格高，需维护。2 2）自耦变压器起动）自耦变压器起动中原工学院信息商务学院中原工学院信息商务学院转子回路串电阻起动 在转子回路中串联适当的电阻,既能限制起动电流，又能增大起动转矩。为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻。二、绕线型感应电动机的起动中原工学院信息商务学院 电动机由a点开始起动，经bcdef gh，完成起动过程。起动过程中原工学院信息商务学院n n可使起动转矩增大，可使起动转矩增大，n n 可使起动电流减小可使起动电流减小是一种比较理想的起动方法。是一种比较理想的起动方法。n n正常运行时，所串电阻直接短接。正常运行时，所串电阻直接短接。n n若起动时需最大转矩，可在转子回若起动时需最大转矩，可在转子回路串入适当电阻路串入适当电阻,使使s smm=1.=1.n n特点：起动性能好，适合起动性能特点：起动性能好，适合起动性能要求较高的场合。如铲土机，卷扬要求较高的场合。如铲土机，卷扬机，起重机等。机，起重机等。n n 起动时，当转子中串入电阻：起动时，当转子中串入电阻：中原工学院信息商务学院变极调速变频调速改变转差来调速6.3 三相异步电动机的调速由异步电动机的转速公式（1 1）改变定子极对数）改变定子极对数 调速。调速。（2 2）改变电源频率）改变电源频率 调速。调速。（3 3）改变转差率）改变转差率 调速。调速。可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：中原工学院信息商务学院n n调速原理:n n对笼型感应电机对笼型感应电机,，改变电动机定子的极对，改变电动机定子的极对数，可以改变旋转磁场和转子绕组的极对数，数，可以改变旋转磁场和转子绕组的极对数，改变同步转速。改变同步转速。n n因为电动机工作时，转速接近于同步转速，因为电动机工作时，转速接近于同步转速，故可以实现电动机转速的改变。故可以实现电动机转速的改变。一、变极调速变极调速只用于笼型电动机中原工学院信息商务学院n n变极原理:4极2极中原工学院信息商务学院n n适用范围:n n笼形电机笼形电机n n适合等级式调速场合适合等级式调速场合n n缺点n n尺寸比一般电机较大，运行性能稍差尺寸比一般电机较大，运行性能稍差n n优点:n n经济，造价低经济，造价低YD变极调速电机变极调速中原工学院信息商务学院n n原理n n通过变频设备改变电动机电源频率通过变频设备改变电动机电源频率.n n改变频率，可以改变电动机的同步转速，电改变频率，可以改变电动机的同步转速，电动机一般工作于同步转速附近，故可以改变动机一般工作于同步转速附近，故可以改变电动机的工作速度电动机的工作速度.二、变频调速中原工学院信息商务学院变频调速n n优点n n调速范围宽调速范围宽n n调速前后电动机性能较好调速前后电动机性能较好n n调速平滑调速平滑n n调速中无多余损耗调速中无多余损耗n n缺点n n造价高造价高中原工学院信息商务学院变频调速控制方案n n基频fNn n额定频率额定频率n n频率控制方案n n基频向下调速基频向下调速n n基频向上调速基频向上调速中原工学院信息商务学院基频fN向下调速n n保持n n磁通恒定磁通恒定n n恒转矩调速方式n n如果电枢电流保持为额定，则电机输出转矩如果电枢电流保持为额定，则电机输出转矩近似不变。近似不变。中原工学院信息商务学院变频调速控制方案n n基频fNn n额定频率额定频率n n基频向下调速n n基频向上调速n n电压电压UU1 1=U=UNN保持不变保持不变n n磁通减弱磁通减弱n n恒功率调速方式恒功率调速方式n n如果电枢电流保持为额如果电枢电流保持为额定，则电机输出功率近定，则电机输出功率近似不变。似不变。中原工学院信息商务学院变频器的基本构成、原理n n普通变频器普通变频器n n电流型电流型n n电压型电压型n n脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)(PWM)变频器变频器n n调压调压,调频调频交流直流交流用等幅值的不同宽度的脉冲来等效一些想要的波形。中原工学院信息商务学院n n原理原理:改变转子电阻改变转子电阻n n特点：调速前后，转差明显发生变化。特点：调速前后，转差明显发生变化。n n优缺点：方法简单，效率较低，调速范围小，优缺点：方法简单，效率较低，调速范围小，特性变软特性变软n n适用：中小型电机适用：中小型电机三、改变转差来调速中原工学院信息商务学院改变转差来调速串极调速n n原理：n n转子串电阻调速时，损耗较大，为利用这部分电能，转子串电阻调速时，损耗较大，为利用这部分电能，可在转子中接入一个转差频率的功率变换装置，使可在转子中接入一个转差频率的功率变换装置，使这部分电能送回电网，既达到调速目的，又具有较这部分电能送回电网，既达到调速目的，又具有较高效率。高效率。中原工学院信息商务学院课后作业：答案：例 6-1