二异步电动机起.pptx

故代入上式而为异步电机拖动系统的机电时间常数将式两边积分，求得起动时间为 和 分别为加速时转差率的起始值和终了值。将上式整理后可得计算起动时间的一般公式为 在工程实践中，当 时即认为起动过程结束，可得空载起动时间为：令可得：这就是说，当 ，空载起动时间为最短。（二）起动时的能量损耗（二）起动时的能量损耗 如果忽略空载电流，则 ，代入上式得：当电动机拖动系统是在空载情况下起动时，即负载转矩 ，拖动系统的运动方程式为：异步电动机起动时，定子和转子中的铜耗可用下式求得因 ，代入上式可得：另外转子电路中的能量损耗还可以用下列关系来推得：式中：电磁转矩 电磁功率 旋转磁场的同步机械角速度 由上式可知：经整理后得到异步电动机起动过程中从 加速到 时能量损耗的计算公式：如果电动机是从静止状态（）起动到同步转速（），则通过上述分析可以看出，要减小起动时的能量损耗，其措施是：（1）减小拖动系统动能的贮存量。（2）降低同步转速 。（3）提高转子电路的电阻。第三节第三节 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动一、能耗制动一、能耗制动 制动运行状态的特点是：电磁转矩T与转速n反方向，转矩T对电动机起制动作用。异步电动机的制动方法同样有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。（一）制动原理（一）制动原理（二）机械特性曲线（二）机械特性曲线 机械特性曲线的特点：当直流励磁一定，而转子电阻增加时，产生最大制动转矩时的转速也随之增加，但是产生的最大转矩值不变。转子电路电阻不变，而增大直流励磁时，则产生的最大制动转矩增大，但产生最大转矩时的转速不变。（三）制动过程（三）制动过程（四）能耗制动经验公式（四）能耗制动经验公式 在绕线转子异步电动机的拖动系统中，采用能耗制动时：式中：为异步电动机的空载电流，一般取 。为转子每相绕组的电阻。二、反接制动二、反接制动 反接制动有两种情况:二是转子转向不变，使定子旋转磁场的方向改变，而定子磁场方向改变只有借助于定子两相电源反接，故这一种叫定子两相反接的反接制动。一是保持定子旋转磁场方向不变，使转子反转，这叫转子反转的反接制动。（一）转子反转的反接制动（一）转子反转的反接制动 1 1制动原理及其机械特性制动原理及其机械特性 2 2能量关系能量关系转子反转的反接制动时的转差率 ，这时从轴上输出的机械功率 由于 ，显然 ,此时输入机械功率。此时：（二）定子两相反接的反接制动（二）定子两相反接的反接制动 1 1制动原理与机械特性制动原理与机械特性 三、回馈制动三、回馈制动（一）回馈制动的概念（一）回馈制动的概念 能量关系与转子反转的反接制动时的相同。2 2能量关系能量关系 特点：n n1 ,s=(n1-n)/n1 n1，在这种情况下采用回馈制动还是能耗制动，与变频装置的类型有关，在后续课程中再作介绍。比较能耗制动反接制动回馈制动定子两相反接转速反向方法(条件)断开交流电源的同时在定子两相中通入直流电突然改变定子电源的相序,使旋转磁场反向定子按提升方法接通电源,转子串入较大电阻,电机被重物拖着反转在某一转矩作用下,使电动机转速超过同步转速,即nn1能量关系吸收系统贮存的动能并转换成电能,消耗在转子电路的电阻上吸收系统贮存的机械能,并转换成电能,连同定子传递给转子的电磁功率一起全部消耗在转子电路的电阻上轴上输入机械功率并转换成定子的电功率,由定子回馈给电网优点制动平稳,便于实现准确停车制动强烈,停车迅速能使位能负载,以稳定转速下降能向电网回馈电能比较经济缺点制动较慢,需增设一套直流电源能量损耗较大,控制较复杂,不易实现准确停车能量损耗大在nn1时不能实现回馈制动应用场合要求平稳、准确停车的场合;限制位能性负载的下降速度要求迅速停车和要求反转的场合限制位能性负载的下降速度,并在nn1的情况下采用异步电动机各种制动方法的比较异步电动机各种制动方法的比较第四节第四节 三相异步电动机的四象限三相异步电动机的四象限运行运行(应用实例应用实例)一、笼型异步电动机应用实例一、笼型异步电动机应用实例 1 1反抗性负载反抗性负载以拖动运送钢锭的辊道为例以拖动运送钢锭的辊道为例 （1 1）快速正反转）快速正反转 对电动机的要求是：正向起动恒速正转快速停转反向起动恒速反转快速停转重新正向起动。（2 2）正向转）正向转 对电动机的要求是：正向起动恒速转动快速停转。笼型异步电动机的应用实例a）反抗性负载 b)位能性负载2 2位能性负载位能性负载 以起重机的提升和下以起重机的提升和下 降重物为例降重物为例 提升重物时，使电动机正转运行，以提升重物时，使电动机正转运行，以A A点转速恒速点转速恒速提升重物。提升重物。下放重物有两种方法：下放重物有两种方法：如要求高速下放重物，将电动机定子两相反接。如果要求低速下放重物，可采用能耗制动方法，即 将定子绕组改接直流电源。二、绕线转子异步电动机应用实例二、绕线转子异步电动机应用实例 1 1反抗性负载反抗性负载 绕线转子异步机在拖动反抗性负载时，与笼型转子异步机的情况相似。2 2位能性负载位能性负载 以桥式起重机提升与下放重物的主钩的拖动系统为例。起重机提升机构的工艺要求是：空钩下放负载提升负载下放空钩提升。（1）提升重物电动机始终处于电动电动状态。（2）下降重物电机处于制动制动状态 若要求以较高速度下放重物，电机通常都采用回馈制动状态工作。（3）空钩升降 提升空钩时电动机运行于正向电动状态。下放空钩时，电动机运行于反向电动状态，强迫空钩下放。若下降速度较低，则电动机采用转子反转的反接制动状态。三、绕线转子异步电机在各运转状态下三、绕线转子异步电机在各运转状态下转子附加电阻的计算转子附加电阻的计算（一）根据铭牌数据计算异步机的有关参数（一）根据铭牌数据计算异步机的有关参数 计算时要注意的是：在不同运转状态下，方程中各参量的正、负符号。额定转差率 额定转矩 固有特性上的临界转差率 转子绕组每相电阻 转于串附加电阻时，最大转矩与固有特性上的最大转矩 相同，但对应的临界转差率将增大为（二）计算人为机械特性上的临界转差率（二）计算人为机械特性上的临界转差率人为机械特性的实用式应为：如果已知人为特性上某点X的转差率为 ，转矩为 ，代人上式即可求得整理后得：解得：式中，其正负号由机械特性所处的象限决定。（三）计算转子每相附加电阻（三）计算转子每相附加电阻R R 由式已知，临界转差率与转子电阻成正比，所以 第五节第五节 三相异步电动机拖动系统三相异步电动机拖动系统的调速的调速异步电动机的转速表达式：实现异步电动机速度调节的方法：改变供电电源的频率f1改变定子极对数改变电动机的转差率 从评价调速系统效率高低出发，调速方法又可以分成三类：1转差功率消耗型调速系统 2转差功率回馈型调速系统 3转差功率不变型调速系统 一、改变定子电压调速一、改变定子电压调速 1 1、调速原理及调速性能、调速原理及调速性能nTL1 2 2、调压调速的闭环控制原理、调压调速的闭环控制原理 3 3、调压调速闭环控制系统的静态特性、调压调速闭环控制系统的静态特性 二、绕线转子异步电动机转子串电阻调速二、绕线转子异步电动机转子串电阻调速（一）调速原理及调速性能（一）调速原理及调速性能bR2nbcR2ncaR2naR2 R2R2（二）调速电阻的计算方法（二）调速电阻的计算方法 当时 为转子中所串入附加电阻；时，人为机械特性曲线2所对应 的转差率。式中：设在任一负载转矩时人为机械特性上转差率为sL，即图中的db段，因为oacobd，则ocod=cadb，可得：把此式代入式中，得或者三、改变定子极数调速三、改变定子极数调速1 1、变极方法、变极方法 改变异步电动机定子的磁极对数p，可以改变其同步转速 ，从而达到调速目的。2 2、三种常用的变极接线方式、三种常用的变极接线方式 双速电动机常用的变极接线方式a）Y联线YY联结（2pp）b）Y联结反串Y联结（2pp）c）D联结YY联结（2pp）3 3、变极调速电动机的机械特性、变极调速电动机的机械特性 变极调速时的机械特性a）YYY b）DYY 四、变频调速四、变频调速 1 1、变频调速的基本控制方式、变频调速的基本控制方式异步电动机的转速：额定频率以上额定频率以上 电机转矩大体上反比于频率变化，作近似恒功率运行。（2）恒气隙电势频率比（）控制，此时 保持恒定。（1）恒电压频率比（）控制，此时 近似不变 （3）恒转子电势频率比（）控制，此时，转子绕组总磁通保持不变。（4）恒功率运行 额定频率以下额定频率以下 2 2、变频调速时电动机的机械特性、变频调速时电动机的机械特性恒电压恒电压/频率比（频率比（）控制）控制可得 机械特性，它具有以下特点:同步速n1随运行频率 变化。不同频率下机械特性近似为一组硬度相同的平行直线,这是因为负载时速度变化为 ，在S很小的机械特性直线段上可得:最大转矩 随频率降低而减小。由于 临界转差为:对于恒压频比控制，则有恒气隙电势恒气隙电势/频率比（频率比（）控制）控制转子电流 代入公式，可求得恒 比控制下电磁转矩的表达式为恒E1/f1控制变频调速异步电机机械特性 恒转子电势恒转子电势/频率比（频率比（）控制控制 由可得:不同电压频率协调控制方式下的机械特性恒功率运行恒功率运行异步电机最大转矩:代入 的关系。则于是或恒功率负载性质为:于是异步电机端电压随频率的变化规律为:此时电机中气隙磁通大小为: