三相感应电动机的电力拖动3-4.ppt

5-3三相感应电动机的制动,三相异步电动机的电动状态：电磁转矩T与转速n同方向，电机从电源吸收电功率，扣除自身损耗外，转变为机械功率送至负载；三相异步电动机的制动状态：T与n方向相反；,制动状态方式：反接制动；回馈制动；能耗制动；,重物下放的例子：,TZ与转速n方向一致。稳态时，电磁转矩TTZ，方向与n相反。,从机械特性分析：,一、反接制动:1.转向反向的反接制动（正接反转）,53三相感应电动机的制动,转向反向的反接制动（适用于将重物低速下放）,电磁功率与轴上输入功率全部消耗在转子回路的电阻上。,2、定子两相对调的反接制动,一、反接制动,在反接制动过程中，转子感应电动势比起动时大，故需在转子回路串接电阻。,转子回路串电阻的人为机械特性(),一、反接制动,两种反接制动，均有S1,机械功率为输入。区别：前者由负载提供机械功率后者由整个转动部分提供储能。,二、异步机的回馈制动,把转轴上输入的机械功率，经异步机转化为电功率送到电网。,轴上外施驱动转矩，电机以同步方向旋转,能量流向：,T与n方向相反，处于制动状态,回馈制动的实现,（1）同步转向反向的回馈制动（反接正转）,定子两相对调后，位能性负载最后稳定于第四象限，重物以高于同步速的速度下放。,（2）同步转向不变的回馈制动,电车下坡；变极或变频调速过程；,二、回馈制动,1、转向反向的回馈制动,机械特性：,2、转向不变的回馈制动,二、回馈制动,电车下坡时回馈制动的机械特性,思考题：,1三相异步电动机运行于反向回馈制动状态时，是否可以把电动机定子出线端从接在电源上改变为接在负载（用电器如电灯）上？为什么？,答：不能。还需从电源吸收无功功率建立磁场。,2三相异步电动机拖动反抗性恒转矩负载运行，若TZ较小，采用反接制动停车时应注意什么问题？,答：当接近n0采用抱闸等停车措施。,3一台八极绕线式三相异步电动机起重机的主钩，提升额定负载。现要以相同的速度把负载下放，可采用的方法：A降低电机电源电压；B切断交流电源，在定子绕组输入直流电；C对调定子绕组任意两出线端；D转子绕组中串入三相对称电阻,D,练习题：,某绕线式异步电动机铭牌参数如下：PN75kW，U1N380V，I1N144A，E2N399V，I2N116A，nN1460r/min,M=2.8。（1）当负载转矩TZ0.8TN，要求转速nB500r/min时，转子每相串入多大电阻？（2）电动机在nnN的电动状态，采用定子两相对调的反接制动，如要求开始的制动转矩等于1.5TN，则转子每相应串接多大电阻？（3）如该电动机带位能负载，负载转矩TZ0.8TN，要求稳定下放转速n=-300r/min，求转子每相的串接电阻。,实现：制动时，S1断开,电机脱离电网，同时S2闭合,在定子绕组中通入直流励磁电流。,直流励磁电流产生一个恒定的磁场，因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，导体中感应电动势和电流。感应电流与磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，转速迅速下降，当转速为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。,制动过程中，转子的动能转变为电能消耗在转子回路电阻上能耗制动。,三、能耗制动,恒定磁场的产生,对笼型异步电动机,可以增大直流励磁电流来增大初始制动转矩。,对绕线型异步电动机,可以增大转子回路电阻来增大初始制动转矩。,制动电阻大小：,三、能耗制动,能耗制动的机械特性,1等效三相交流电流,能耗制动时假想的旋转磁场的同步转速,等效的交流电源的频率,三、能耗制动,2能耗制动时的机械特性,三、能耗制动,能耗制动时机械特性的参数表达式,转子回路串电阻,三、能耗制动,实用表达式,当时直线表达式,思考题：三相笼型异步电动机能耗制动时，若定子接线方式不同而通入的直流电流相同，电动机的制动转矩开始瞬间一样大小吗？,不同，只有等效交流电流相同，其制动转矩开始瞬间一样。,5.4三相异步电动机的调速,由异步电动机的转速公式,可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：,（1）改变定子极对数调速。,（2）改变电源频率调速。,（3）改变转差率调速。,5.4.1变极调速,一、变极原理,变极调速只用于笼型电动机。,以4极变2极为例：,U相两个线圈，顺向串联，定子绕组产生4极磁场：,反向串联和反向并联，定子绕组产生2极磁场：,二、三种常用变极接线方式,Y反并YY，2p-p,Y反串Y，2p-p,YY，2p-p,注意：当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序,三、变极调速时容许输出,容许输出时是指保持电流为额定值条件下，调速前、后电动机轴上输出的功率和转矩。,1.Y-YY联结方式,Y-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即，保持每一绕组电流为,则输出功率和转矩为,可见，Y-YY联结方式时，电动机的转速增大一倍，容许输出功率增大一倍，而容许输出转矩保持不变，所以这种变极调速属于恒转矩调速，它适用于恒转矩负载。,2.-YY联结方式,-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即，保持每一绕组电流为,则输出功率和转矩为,可见，-YY联结方式时，电动机的转速增大一倍，容许输出功率近似不变，而容许输出转矩近似减少一半，所以这种变极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负载。,同理可以分析，正串Y-反串Y联结方式的变极调速属恒功率调速。,四、变极调速时的机械特性,1.Y-YY联结方式,2.-YY联结方式,变极调速时,转速几乎是成倍变化的,调速的平滑性较差,有级调速，适合于不需平滑调速的场合;但具有较硬的机械特性,稳定性好,可用于恒功率和恒转矩负载.,5.4.2变频调速,一、电压随频率调节的规律,当转差率s变化不大时，电动机的转速n基本与电源频率f1正比，连续调节电源频率，可以平滑地改变电动机的转速。但是，,频率改变将影响磁路的饱和程度、励磁电流、功率因数、铁损及过载能力的大小。为了保持变频率前、后过载能力不变，要求下式成立：,1、恒转矩变频率调速,此条件下变频调速，电机的主磁通和过载能力不变。,对恒转矩负载,2、恒功率变频率调速,此条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通发生变化。,对恒功率负载,得,二、频率调速时电动机的机械特性,变频调速时电动机的机械特性可用下列各式表示,最大转矩,起动转矩,临界点转速降,在基频以下调速时,保持,即恒转矩调速。,在基频以上调速时,电压只能，迫使主磁通与频率成反比降低，近似为恒功率调速。,感应电动机的变频调速,特点：1机械特性较硬，调速范围广，可适应不同负载要求。2调速平滑性好。3电压下调，且保持u/f常数时，Tm常数，nm常数，即不同频率的各条机械特性是平行的，硬度相同。,5.4.3变转差率调速,一、绕线转子电动机的转子串接电阻调速,绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为,从机械特性看，转子串电阻时，同步速和最大转矩不变，但临界转差率增大。当恒转矩负载时，电机的转速随转子串联电阻的增大而减小。,设、是转子串联电阻前的量，、是串联电阻后的量，则转子串接的电阻为：,二、绕线转子电动机的串级调速,在绕线转子电动机的转子回路串接一个与转子电动势同步频率的附加电动势。,通过改变的幅值和相位，也可实现调速，这就是串级调速。,改变电动机的电压时，机械特性为,三、调压调速,调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最适用于转矩随转速降低而减小的负载，如风机类负载，也可用于恒转矩负载，最不适用恒功率负载。,练习题,一台绕线式三相异步电动机，其额定数据为：PN75Kw，nN720r/min，UN380V，IN148A，M2.4，E2N213V，I2N220A。拖动恒转矩负载TZ0.85TN时，欲使电动机运行于n540r/min。（1）若采用转子回路串电阻，求每相电阻值。（2）若采用降压调速，求电源电压。（3）若采用变频调速，保持U/f常数，求频率与电压。,习题课补充习题,答案,一台绕线式三相异步电动机，定子接，其额定数据为：PN40Kw，nN1470r/min，U1N380V，IN148A，M2.6，r20.08，fN=50Hz。（1）若转子回路每相串入R0.52,当TZTN时，电机转速为多少？（2）若TZTN为位能性负载，要使该机进入反接制动状态，则转子每相至少要串入多少电阻？（3）若对该机采