异步电机拖动——制动和四象限运行-反接、能耗、回馈制动和四象限运行.ppt

1三相异步电动机的制动2nTs=0s=0电动n0TLs=0s=0s1反向反向电动3电动状态下电磁转矩为拖动性转矩，即Tem与n同向正向电动运行 I象限反向电动运行III象限制动状态下电磁转矩为阻力矩，即Tem与n反向有无正、反向制动运行呢？41、反接制动2、回馈制动3、能耗制动三相异步电动机的制动的方法三相异步电动机的制动的方法三相异步电动机的制动的方法三相异步电动机的制动的方法51、反接制动 1)条件：转子实际旋转方向与定子磁场旋转方向相反：n与n0方向相反。转差率：63 M 33 M 3Rb制制动前前的的电路路制制动时的的电路路7 2)功率平衡关系：电动机输入功率为：反接制动时，电动机既从轴上吸入机械功率，也从电网输入电功率，并全部消耗在转子绕组电阻中。因此转子回路必须串入大电阻，减小I2。8 3）机械特性 电源反接制动nTs=0反接制动电动n0TLn0快速停车s=0s19 倒拉反转（转向反向反接制动）绕线转子回路接入电阻（位能转矩）nTs01电动n0反接TLTLT重载低速下放反接制动（绕线转子）TNSNSL1s110 反接制动的产生两个条件：电源反接适用于反抗性负载快速停机倒拉反转（转向反接或绕线转子回路接入电阻）适用于位能负载的匀低速下放 11TLTL制制动前：正向前：正向电动状状态。制制动时：定子相序改：定子相序改变，n n0 0 变向。向。OnT1 n02n0 b s=n0 n n0=n0n n0即即：s 1(第第II象限象限)。同同时：E2s、I2 反向，反向，Tem 反向。反向。ac a 点点 b 点点(T0，制，制动开始开始)惯性性 n c 点点(n=0，T 0)，制制动结束。束。d 4）电源反接制动过程快速停车制制动过程程12若到若到 c 点点时，若未切断，若未切断电源：源：（a）若）若为反抗性反抗性负载TLTLOnT1 n02n0 b ac d 若若|Tc|TL|，则反向起反向起动进入入III象限，象限，稳定运行在定运行在d点，此点，此时为反向反向电动状状态13若到若到 c 点点时，若未切断，若未切断电源：源：（b）若）若为位能性位能性负载TLTLOnT1 n02n0 b ac d 进入入III象限，象限，Tem和和TL均均为拖拖动转矩，矩，使使电机反向起机反向起动，直到直到进入入IV象限，象限，稳定运行在定运行在e点，点，此此时Tem0，ne|-n0|,电机机发电运行状运行状态，为回回馈制制动状状态e 14取决于取决于 Rb 的大小。的大小。制制动效果效果aOnT1n02n0b c 制制动时的功率的功率 Pem=3I22 R2Rb s0 PCu2=3(R2Rb)I22 =PemPM =Pe|PM|0 PM=(1s)Pem 三相三相电能能 电磁功率磁功率Pem转子子机械功率机械功率PM定子定子转子子电阻阻消耗消耗掉掉15On T 1n02b c TLad 制制动过程程 定子相序不定子相序不变，转子子 电路串路串联对称称电阻阻 Rb。a 点点 b 点点(TbTL)，惯性性 n c 点点(n=0，TcTL)在在TL 作用下作用下 电机机 反向起反向起动d 点点(nd0，Td=TL)制制动运运 行状行状态 制制动效果效果 改改变 Rb 的大小，的大小，改改变特性特性 2 的斜率，的斜率，改改变 nd。3e 低速提低速提 升重物升重物 5）倒拉反转过程LT16 制制动时的功率的功率s=n0n n0第第IV象限：象限：1(n0)Pem=3I22R2Rb s0 PCu2=3(R2Rb)I22 =PemPM =Pem|PM|0 PM=(1s)Pem 定子定子输入入电功率功率 轴上上输入机械功率入机械功率 （位能（位能负载的位能）的位能）电功率与机械功率均功率与机械功率均 消耗在消耗在转子子电路中。路中。17倒拉反转运行与反接制动运行的异同功率关系相同n与n0反向，s1F倒拉反转 n00，n1F电源反接n00，s1倒拉反转运行时的负载向电动机送入机械功率是靠负载贮存的位能的减小；而反接制动是靠电机惯性。182、回馈制动 1）条件：192）功率平衡关系：（电动机发电运行）PemP1PMP0P2转差功率输入有功功率电磁功率机械功率轴上输出功率=风摩损耗杂散损耗（含各谐波损耗）回馈IsIm20 3）机械特性：nTs01回馈制动电动n0S021TnOf1 f1f1 f11.调速速过程中的回程中的回馈制制动（转向不向不变）TLabcdTnOYYYTLabcd 4）回馈制动的产生222.位能性位能性负载拖拖动电机高于同步机高于同步转速回速回馈制制动（转向不向不变）如：如：电车下坡下坡nTs01回馈制动电动n0S n0)26M 33S1 制制动前前 S1 合上，合上，S2 断开，断开，电机机为电动状状态。n U S2 Rb3、能耗制动 1)条件：将需制动的三相异步电动机断开交流电源后，立即在定子绕组中通入直流，建立一恒定磁场。27M 33S1 制制动前前 S1 合上，合上，S2 断开，断开，电机机为电动状状态。制制动时 S1 断开断开，S2 合上。合上。定子定子:U IZ 转子子:n E2 I2 电机机为制制动状状态。n U S2 RbIZFFT T 3、能耗制动 1)条件：将需制动的三相异步电动机断开交流电源后，立即在定子绕组中通入直流，建立一恒定磁场。T与与n反向反向282)能耗制动过程 迅速停车TLOnT12 制制动过程程 制制动前：特性前：特性 1。制制动时：特性：特性 2。原点原点 O(n=0，T=0)，a 点点 b 点点惯性性 ab(T0，制，制动开始开始)n制制动过程程结束束 制制动效果效果 Rb IZ T 制制动快。快。制制动时的功率的功率 定子定子输入：入：P1=0，轴上上输出：出：P2=T0。动能能 P2 转子子电路的路的电能能 PCu2消耗掉消耗掉29 3)定子等效电流电磁转矩Tem的产生，仅与定子磁动势的大小以及它与转子之间的相对运动有关。可以用三相交流电流产生的旋转磁动势F等效代替直流磁动势FZ。等效原则：a）保持磁动势幅值不变b）保持磁动势与转子之间相对转速不变，为0-n=-n。能耗制动转差率30Y接，输入直流电流IZ，则A相和B相绕组分别产生合成磁动势三相绕组中通过三相交流电流，合成磁动势F31由F=FZ得即定子Y接方式，IZ产生的磁动势可以由定子绕组通入大小为的三相交流电流产生的磁动势等效。32从相量图中，由余弦定理得忽略铁损 4)电磁转矩及机械特性33由前式得到电磁转矩34由上式可知，异步电动机能耗制动时的转矩决定于等效电流I1，并且还是转子相对转速与转子回路电阻R2的函数。令可求得能耗制动时的最大转矩Tm及对应的临界相对转速m35机械特性图：nTs01能耗制动电动n0TL0Tmax36机械特性图：37能耗制动时的机械特性特点：OnT 因因T 与与 n 方向相反，方向相反，nT 曲曲线在第二、在第二、四象限。四象限。因因 n=0 时，T=0，nT 曲曲线过原点。原点。制制动电流增大流增大时，制制动转矩也增大；矩也增大；产生最大生最大转矩的矩的转速不速不变。I1 I1 38采用能耗制动停车，既要有较大的制动转矩，又不要使定、转子回路电流过大而使绕组过热，根据经验对鼠笼式异步电动机：对绕线式异步电动机：395)能耗制动运行 下放重物TLOnT12a a 点点 b 点点 惯性性 (T0，制，制动开始开始)b n 原点原点 O(n=0，T=0)在在TL作用下作用下 n 反向增加反向增加 c c 点点(T=TL),制制动运运行状行状态以速度以速度 nc 稳定下放重物。定下放重物。a）若若为反抗性反抗性负载电动机停机停车b）若若为位能性位能性负载40三相异步电动机四象限运行41nTs=0s=0反接制反接制动电动n0TL快速停快速停车s=0s=0s1能耗制能耗制动回回馈制制动反向反向电动反接制反接制动|倒拉反倒拉反转能耗制能耗制动4243例：某起重机吊例：某起重机吊钩由一台由一台绕线式三相异步式三相异步电动机拖机拖动，电动机机额定数据定数据为：PN=40kW，nN=1464r/min，T=2.2，R2=0.06。电动机的机的负载转矩矩TL的情况是，提升重物的情况是，提升重物TL1=261Nm，下放重物，下放重物TL2=208Nm。（1）提升重物，要求有低速、高速两档，且高速）提升重物，要求有低速、高速两档，且高速时转速速nA为工作在固有特性上的工作在固有特性上的转速，低速速，低速时转速速为nB=0.25nA，工作，工作与与转子回路串子回路串电阻的特性上。求两档阻的特性上。求两档转速及速及转子回路子回路应串入串入的的电阻阻值。（2）下放重物，要求有低速、高速两档，且高速）下放重物，要求有低速、高速两档，且高速时转速速nC为工作在工作在负序序电源的固有机械特性上的源的固有机械特性上的转速，低速速，低速时转速速nD=-nB，仍然工作于，仍然工作于转子回路串子回路串电阻的特性上。求两档阻的特性上。求两档转速速及及转子子应串入的串入的电阻阻值。说明明电动机运行在哪种状机运行在哪种状态。44解：首先首先根据题意画出该电动机运行时的机械特性0nTABDC-n0n0TL2TL1A、B为提升重物时的两个工作点C、D为下放重物时的两个工作点其次其次计算固有机械特性相关数据额定转差率固有特性临界转差率额定转矩45（1）提升重物时负载转矩即高速点A点为额定工作点低速点B点B点转差率过B点机械特性临界转差率低速时每相串入电阻RsB46（2）下放重物时负载转矩负载转矩为0.8TN，在固有机械特性上运行的转差率s，得相应转速降落为负向序电源高速下放重物时，电动机处于反向回馈制动状态：47低速下放重物时，电动机处于倒拉反转制动状态，转速为相应的转差率过D点机械特性临界转差率低速时每相串入电阻RsD48谢谢 谢谢 ！