异步电机的电力拖动.ppt

第4章（作者：贺晓蓉）,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,第4章（作者：贺晓蓉）,4.1三相异步电动机的机械特性,一、电磁转矩公式,Pe=m2E2I2cos2,T=CTmI2cos2,转矩常数:,1.电磁转矩的物理公式,E2=4.44f1kw2N2m,第4章（作者：贺晓蓉）,2.电磁转矩的参数公式,第4章（作者：贺晓蓉）,令,第4章（作者：贺晓蓉）,3.电磁转矩的实用公式,由,最大（临界）转矩,临界转差率,由此可见：T(TM)U12，sM与U1无关。sMR2，TM与R2无关。sM，TMTM,最大转矩倍数,第4章（作者：贺晓蓉）,整理上面各式，得,由上述方程可得,|s|sM|时取正号。,若忽略T0，则,第4章（作者：贺晓蓉）,当T=TN时，则,转矩实用公式的线性化表达式,|s|sM|时取正号。,第4章（作者：贺晓蓉）,【例4.1.1】Y132M4型三相异步电动机带某负载运行，转速n=1455r/min，试问该电动机的负载转矩TL是多少？若负载转矩TL=45Nm，则电动机的转速n是多少？,由电工手册查到该电机的PN=7.5kW，n0=1500r/min，nN=1440r/min，MT=2.2。由此求得,解：,第4章（作者：贺晓蓉）,=0.166,TM=MTTN,=2.249.76Nm=109.47Nm,忽略T0，则,TL=T2,第4章（作者：贺晓蓉）,当TL=T2=T=45Nm时,=0.036,n=(1s)n0=(10.036)1500r/min=1446r/min,第4章（作者：贺晓蓉）,二、固有特性,当U1、f1、R2、X2=常数时：T=f(s)转矩特性n=f(T)机械特性当U1L=U1N、f1=fN，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。,MSN,NMS,固有机械特性曲线,固有转矩特性曲线,第4章（作者：贺晓蓉）,额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。N点：n=nN，s=sN，T=TN，P2=PN。,1.额定状态（N点）,sN=0.010.09很小，T增加时，n下降很少硬特性。,工作段,额定状态说明了电动机长期运行的能力TLTN，P2PN，I1IN。,第4章（作者：贺晓蓉）,临界转速,2.临界状态（M点）,对应s=sM，T=TM的状态。,临界状态说明了电动机的短时过载能力。,Y系列三相异步电动机MT=22.2,过载倍数,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,3.起动(堵转)状态（S点）,对应s=1，n=0的状态。又称为起动状态。,起动状态说明了电动机直接起动的能力。起动条件(1)TS(1.11.2)TL。(2)IS允许值。起动转矩倍数,TS,起动电流倍数,Y系列三相异步电动机ST=1.62.2SC=5.57.0,第4章（作者：贺晓蓉）,s=1,带入上式，得：,由此可见：TSU12，在转子回路串入适当电阻，可以使TSTM,TSTS,第4章（作者：贺晓蓉）,【例4.1.2】一台Y225M2型三相异步电动机，若TL=200Nm，试问能否带此负载：(1)长期运行；(2)短时运行；(3)直接起动（设Is在允许范围内）。,解：,查电工手册得知该电机的PN=45kW，nN=2970r/min，MT=2.2，ST=2.0。,由于TNTL，故不能带此负载长期运行。,(1)电动机的额定转矩,第4章（作者：贺晓蓉）,(2)电动机的最大转矩TM=MTTN=2.2145Nm=319Nm由于TMTL，故可以带此负载短时运行。,(3)电动机的起动转矩TST=STTN=2.0145Nm=290Nm由于TSTTL，且超过1.1倍TL，故可以带此负载直接起动。,第4章（作者：贺晓蓉）,三、人为特性,由电动机的机械特性参数表达式可见：,异步电动机电磁转矩T的数值是由某一转速n(或s)下，电源电压U1、电源频率f1、磁极对数p、定子及转子电路的电阻r1、r2及电抗x1、x2等参数决定。,人为地改变电源电压、电源频率、定子极对数、定子和转子电路的电阻及电抗等参数，可得到不同的人为机械特性。,第4章（作者：贺晓蓉）,U1U1,三、人为特性,1.降低定子电压时的人为特性,U1U1,SM与U1无关TM(TS)正比于U12,TM,TM,第4章（作者：贺晓蓉）,2.增加转子电阻时的人为特性,sM正比于R2，TM与R2无关。,第4章（作者：贺晓蓉）,当R2X2时，sM1，R2TS。当R2=X2时，sM=1，TS=TM。当R2X2时，sM1，R2TS。,R2增加后，TS大小则与R2和X2的相对大小有关。,R2=X2,R2X2,R2X2,第4章（作者：贺晓蓉）,(1)f1fN,为保持m=常数,3.改变定子频率时的人为特性,若f1fN,则m，磁路更饱和，pFe，cos。应要求m不能变。,第4章（作者：贺晓蓉）,因为n0f1,所以n=n0nM=sMn0,（不变）,所以TM不变。,f1fN,第4章（作者：贺晓蓉）,因为n0f1，,所以n=n0nM=sMn0(不变),f1fN,若f1fN,则m，电机得不到充分利用。,(2)f1fN,第4章（作者：贺晓蓉）,4.改变磁极对数时的人为特性,(a)p=2,SNNS,NS,(b)p=1,电流反向变极法,绕组改接后，使其中一半绕组中的电流改变方向，从而改变极对数。,第4章（作者：贺晓蓉）,Y(2p),YY(p),(2p),定子绕组常用的接法,第4章（作者：贺晓蓉）,2p,p,低速倍极数D接法，高速少极数YY接法。,注意：变极后相序发生了变化。为保持高速与低速时电机的转向不变，应将B、C两相的出线端交换。,第4章（作者：贺晓蓉）,2p,p,低速倍极数Y接法，高速少极数YY接法,第4章（作者：贺晓蓉）,1.YYY变极,(1)2pp，n02n0(2)N1N1/2，KT4KT(3)sM不变，U1不变(4)n=n0nM=sMn02sMn0(5)TM(TS)2TM(TS),Y,YY,第4章（作者：贺晓蓉）,2.YY变极,(1)2pp，n02n0(2)N1N1/2，KT4KT(3)sM不变，,0.5n0,(4)n=n0nM=sMn02sMn0(5)TM(TS)2/3TM(TS),第4章（作者：贺晓蓉）,4.2电力拖动系统的稳定运行,一、负载的机械特性n=f(TL)转速和转矩的参考方向：,1.恒转矩负载特性,由摩擦力产生的。当n0，TL0当n0，TL0如机床平移机构、压延设备等。,(1)反抗性恒转矩负载,第4章（作者：贺晓蓉）,(2)位能性恒转矩负载,由重力作用产生的。当n0，TL0当n0，TL0如起重机的提升机构和矿井卷扬机等。,TLn=常数。如机床的主轴系统等。,2.恒功率负载特性,第4章（作者：贺晓蓉）,3.通风机负载特性,TLn2TL的方向始终与n的方向相反。如通风机、水泵、油泵等。,实际的通风机负载,T0,TL=T0kn2,第4章（作者：贺晓蓉）,二、稳定运行的条件,当系统在某一工作点稳定运行时，扰动作用会导致系统的转速发生变化。如果在扰动持续期间，系统能在新的条件下达到新的平衡，在新的工作点稳速运行，而且在扰动消失后能够自动回到原来的工作点稳速运行，这样的系统是稳定的。否则，系统是不稳定的。充分条件,运动方程:,TTL0,加速,TTL0,减速,过渡过程:,第4章（作者：贺晓蓉）,a,干扰使TL,a点:,n,T,a,a点。,a点。,n,T,干扰过后TTL,T=TL,第4章（作者：贺晓蓉）,a,a,干扰使TL,a点:,nTa点。,干扰过后TTLnTT=TLa点。,干扰使TL,T,a点。,T=TL,干扰过后TTL,n,T,T=TLa点。,第4章（作者：贺晓蓉）,b点:,干扰使TL,nn=0,堵转。,T,干扰过后TTL，不能运行。,b,第4章（作者：贺晓蓉）,b点:,干扰使TLnTnn=0堵转。,干扰过后TTL，不能运行。,干扰使TL,T,T=TLb点。,n,b,干扰过后TTL,nT,a点。,第4章（作者：贺晓蓉）,稳定运行的充分条件:,稳定运行点,不稳定运行点,第4章（作者：贺晓蓉）,在工作点上方做一条水平直线，分别交T-n曲线于A点，TL-n曲线于B点，若A点在B点左侧，则系统稳定,否则，系统不稳定。,.,电力拖动系统稳定运行的简便判定法,第4章（作者：贺晓蓉）,电动机的自适应负载能力,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点。如:柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。,a点TL,新的平衡,a点,a,TTL0,n,I2,T,I1P1,第4章（作者：贺晓蓉）,问题：判断下面的系统能否稳定运行？,n,TL,T,n0,第4章（作者：贺晓蓉）,4.3三相异步电动机的起动,当异步电动机接到三相对称电源后，如果电磁转矩大于负载转矩，转子就从静止状态旋转起来，并逐步过渡到稳定运行状态，这个过程叫做异步电动机的起动。,一、电动机的起动指标1.起动转矩足够大。TSTL。一般要求TS(1.11.2)TL2.起动电流不超过允许范围。3.起动设备应力求结构简单、操作方便、价格低廉、制造和维修方便。4.应力求降低起动过程中的能量损耗。,第4章（作者：贺晓蓉）,异步电动机的实际起动情况起动电流大：IS=SCIN=(5.57)IN起动转矩小：TS=StTN=(1.62.2)TN,不利影响(1)大的IST使电网电压降低，影响自身及其他负载工作。(2)频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。,思考：为什么异步电动机起动电流大而起动转矩并不大？,第4章（作者：贺晓蓉）,起动电流大的原因：起动瞬间s=1，根据等效电路可见，起动时，电动机的阻抗显著减小，电流显著增大。IS=(5.57)IN,起动转矩不大的原因：(1)起动电流大，阻抗压降大，感应电势小，说明磁通小(2)s=1时，很小。TS=(1.62.2)TN若起动转矩TS过小，将无法直接起动电动机。,第4章（作者：贺晓蓉）,二、笼型异步电动机的直接起动1.小容量的电动机（PN7.5kW）2.电动机容量满足如下要求：,第4章（作者：贺晓蓉）,三、笼型异步电动机的减压起动,1.定子串联电阻或电抗减压起动,M3,起动,运行,第4章（作者：贺晓蓉）,适用于：正常运行为形联结的电动机。,2.星形三角形减压起动（Y起动）,第4章（作者：贺晓蓉）,适用于：正常运行为形联结的电动机。,2.星形三角形减压起动（Y起动）,Y起动,第4章（作者：贺晓蓉）,适用于：正常运行为形联结的电动机。,2.星形三角形减压起动（Y起动）,运行,定子相电压比,定子相电流比,起动线电流比,第4章（作者：贺晓蓉）,电源电流比,起动转矩比,IYI,ISYIS,=,=,13,第4章（作者：贺晓蓉）,(2)ISYImax（线路中允许的最大电流）。(3)TSY(1.11.2)TL。,Y起动的使用条件,(1)正常运行时应采用形连接的电动机。,该起动方法只适用于轻载或空载起动。优点是体积小重量轻、运行可靠、检修方便。缺点是起动电压不能根据负载选择。,第4章（作者：贺晓蓉）,2.自耦变压器减压起动,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,2.自耦变压器减压起动,起动,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,2.自耦变压器减压起动,Q1FU,运行,第4章（作者：贺晓蓉）,2.自耦变压器减压起动,定子线电压比,=KA,定子相电压比,定子相电流比,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,2.自耦变压器减压起动,起动电流比,电源电流比,=KA2,起动转矩比,=KA2,第4章（作者：贺晓蓉）,降压比KA可调QJ2型三相自耦变压器：KA=0.55、0.64、0.73QJ3型三相自耦变压器：KA=0.4、0.6、0.8,(1)ISTaImax（线路中允许的最大电流）(2)TSTa(1.11.2)TL,自耦变压器减压起动的使用条件,自耦变压器适用于大中型电动机的减压起动。其优点是电压抽头可供不同负载时选择。缺点是自耦变压器的体积大而重、价格高、控制线路较复杂、且不允许频繁起动。,第4章（作者：贺晓蓉）,【例4.3.1】一台Y250M6型三相笼型异步电动机，UN=380V，联结，PN=37kW，nN=985r/min，IN=72A，ST=1.8，SC=6.5。如果要求电动机起动时，起动转矩必须大于250Nm，从电源取用的电流必须小于360A。试问：(1)能否直接起动？(2)能否采用Y起动？(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动？,解：(1)能否直接起动,直接起动时起动转矩和起动电流为TST=STTN=1.8359Nm=646NmIST=SCIN=6.572A=468A,第4章（作者：贺晓蓉）,虽然TST250Nm，但是IST360A，所以不能采用直接起动。,(2)能否采用Y起动,虽然ISTY360A，但是TSTY250Nm，所以不能采用Y起动。(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动TSTa=KA2TST=0.82646Nm=413NmISTa=KA2IST=0.82468A=300A,第4章（作者：贺晓蓉）,由于TSTa250Nm，而且ISTa360A，所以能采用KA=0.8的自耦变压器起动。,第4章（作者：贺晓蓉）,4.软起动器起动,限压起动模式的起动过程,限流起动模式的起动过程,第4章（作者：贺晓蓉）,四、绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动,1.无级起动,第4章（作者：贺晓蓉）,由几何关系求得起动变阻器的最大值为,由铭牌数据求得转子每相绕组电阻的公式为,第4章（作者：贺晓蓉）,第4章（作者：贺晓蓉）,(1)起动过程分析,串联RST1和RST2起动（特性a）总电阻R22=R2+RST1+RST2,n0,a(R22),T2,a1,a2,T1,切除RST2,2.有级起动,第4章（作者：贺晓蓉）,b(R21),b1,b2,合上Q2，切除RST2（特性b）总电阻R21=R2+RST1,切除RST1,第4章（作者：贺晓蓉）,合上Q1，切除RST1（特性c）总电阻:R20R2,c(R20),c1,c2,p,分级起动时使每一级的I1（或T1）与I2（或T2）取得大小一致，可以使电动机较均匀加速，并能改变电动机的换向情况，缓和起动转矩对传动机构和工作机械的有害冲击。,第4章（作者：贺晓蓉）,(2)起动电阻的计算,选择T1和T2起动转矩：T1=(0.80.9)TM切换转矩：T2=(1.11.2)TL求出起切转矩比,确定起动级数m根据相似三角形的几何关系来推导。,第4章（作者：贺晓蓉）,同理可得：,因为sa2=sb1，sb2=sc1sMR2,所以,第4章（作者：贺晓蓉）,因此有下面的关系,R21=R2R22=R21=2R2对于m级起动，有R2m=mR2式中R2m=R2RST1RST2RSTm于是得到下式：,因为,第4章（作者：贺晓蓉）,对于m级起动，则有,在固有特性c上，有关系,因此可得,重新计算，校验T2是否在规定范围内。,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,求出各级起动电阻,RSTi=(ii-1)R2,i=1,2,3,第4章（作者：贺晓蓉）,【例4.3.2】JR414型三相绕线型异步电动机拖动某生产机械。已知电动机的PN=40kW，nN=1435r/min，MT=2.6，U2N=290V，I2N=86A。已知起动时的负载转矩TL=200Nm，采用转子电路串电阻起动。起动级数初步定为三级。求各级应串联的起动电阻。,解：(1)选择起动转矩T1,TM=MTTN=2.6266.32Nm=692.43NmT1=(0.80.9)TM=(553.94623.19)Nm取T1=580Nm,第4章（作者：贺晓蓉）,(2)求出起切转矩比,由于T21.1TL，所以所选m和合适。,(3)求出切换转矩T2,(4)求出转子每相绕组电阻R2,第4章（作者：贺晓蓉）,(5)求出各级起动电阻,RST1=(1)R2=(2.21)0.0844=0.1RST2=(2)R2=(2.222.2)0.0844=0.22RST3=(32)R2=(2.232.22)0.0844=0.49,第4章（作者：贺晓蓉）,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f2高，电阻大，TST大，IST小。转子电路正常运行时f2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,第4章（作者：贺晓蓉）,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=812,漏电抗小漏电抗大,增大电流密度,起动时，f2高，漏电抗大，电流的集肤效应使导条的等效面积减小，即R2，使TST。运行时，f2很低，漏电抗很小，集肤效应消失，R2。,第4章（作者：贺晓蓉）,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，f2高，漏抗大，起主要作用，I2主要集中在外笼，外笼R2大TST大。外笼起动笼。运行时，f2很低，漏抗很小，R2起主要作用，I2主要集中在内笼。内笼工作笼。,第4章（作者：贺晓蓉）,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p2.改变转差率s3.改变电源频率f1(变频调速),调速方法：,有级调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,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、nN的关系(nN=nmax),第4章（作者：贺晓蓉）,例如：nN=1430r/min，nN=115r/min，要求30%、则D=5.3。,要求20%、则D=3.1。再如：nN=1430r/min，D=20，5%，则nN=3.76r/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。,第4章（作者：贺晓蓉）,二、笼型异步电动机的变频调速,U、f可变,整流电路,逆变电路,50Hz,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,1.调速方向f1fN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,f1fN时：n。,第4章（作者：贺晓蓉）,因为,m基本不变，基本不变。,所以,T=CTmI2Ncos2,(1)f1fN时,恒转矩调速。,P2=T2,T,(2)f1fN时因为U1L=UN,所以T=CTmI2Ncos2,Tn,=常数,恒功率调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,变频器,第4章（作者：贺晓蓉）,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120W7.5kW）。(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,第4章（作者：贺晓蓉）,【例4.4.1】某三相笼型异步电动机，PN=15kW，UN=380V，形联结，nN=2930r/min，fN=50Hz，MT=2.2。拖动一恒转矩负载运行，T=40Nm。求：(1)f1=50Hz，U1=UN时的转速；(2)f1=40Hz，U1=0.8UN时的转速；(3)f1=60Hz，U1=UN时的转速。,解：(1),TM=MTTN=2.248.91Nm=107.61Nm,第4章（作者：贺晓蓉）,n=(1s)n0=(10.0187)3000r/min=2944r/min(2),故TM=TM=107.61Nm,第4章（作者：贺晓蓉）,n=(1s)n0=(10.0233)2400r/min=2344r/min,第4章（作者：贺晓蓉）,(3)f1增加，U1不变时，,=(10.0234)3600r/min=3516r/min,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,三、笼型异步电动机的变极调速,1.调速方向Y()YY：nYYY()：n2.调速范围D=24,3.调速的平滑性平滑性差。4.调速的稳定性稳定性好。,第4章（作者：贺晓蓉）,静差率：,(基本不变）,因为,满载输出转矩：,满载输出功率：,5.调速的经济性经济性好。,6.调速时的允许负载YYY恒转矩调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,如果cos1、不变，则,（恒转矩调速）,(2)YY,因为,如果cos1、不变，则,1,（恒功率调速）,（近似）恒功率调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,大连理工大学电气工程系,【例4.4.2】某三相多速电动机，PN=2.2/3.8kW，nN=1440/2880r/min，MT=2.0/2.0。拖动TL=10Nm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,TM=MTTN=214.6Nm=29.2Nm,第4章（作者：贺晓蓉）,n=(1s)n0=(10.0263)1500r/min=1460.55r/min(2)p=1时,sM=sM,第4章（作者：贺晓蓉）,TM=MTTN=212.61Nm=25.22Nm,n=(1s)n0=(10.0308)3000r/min=2907.6r/min,第4章（作者：贺晓蓉）,四、笼型异步电动机的变压调速,TL,1.调速方向U1(UN)n2.调速范围D较小。,3.调速的平滑性若能连续调节U1，n可实现无级调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,4.调速的稳定性稳定性差。U15.调速的经济性经济性较差。(1)需要可调交流电源。(2)cos1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,TU1P2,所以,U1,T(n),P2,第4章（作者：贺晓蓉）,【例4.4.3】三相笼型异步电动机，PN=15kW，UN=380V，nN=960r/min，MT=2。试求：(1)U1=380V，TL=120Nm时的转速；(2)U1=300V，TL=100Nm时的转速。,解：(1)U1=380V，TL=120Nm时,TM=MTTN=2149.28Nm=298.56Nm,第4章（作者：贺晓蓉）,n=(1s)n0=(10.031)1000r/min=969r/min,第4章（作者：贺晓蓉）,n=(1s)n0=(10.044)1000r/min=956r/min,(2)U1=300V，TL=100Nm时sM不变，TMU12，故sM=sM=0.149,第4章（作者：贺晓蓉）,五、绕线型异步电动机转子串联电阻调速,1.调速方向n2.调速范围D较小。,第4章（作者：贺晓蓉）,m不变，,3.调速的平滑性取决于Rr的调节方式。4.调速的稳定性稳定性差。,Rr。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U1、f1不变，,调速前,恒转矩调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,调速后可见调速前调速后,第4章（作者：贺晓蓉）,可见，调速前后cos2不变，根据T=CTmI2cos2可知调速时允许的转矩不变，为恒转矩调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,【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PN=20kW，nN=1420r/min，U2N=187V，I2N=68.5A，MT=2.3，TL=100Nm。试求：(1)转子电路未串电阻时的转速；(2)转子电路串联电阻Rr=0.0159时的转速。,解：(1)转子电路未串联电阻时,TM=MTTN=2.3134.57Nm=309.5Nm,第4章（作者：贺晓蓉）,n=(1s)n0=(10.0387)1500r/min=1442r/min(2)转子串联电阻Rr时，TM=TM，sM(R2Rr),第4章（作者：贺晓蓉）,由于TL不变，因此s(R2Rr)n=(1s)n0=(10.046)1500r/min=1431r/min,法1,法2,第4章（作者：贺晓蓉）,作业,4.1.24.3.54.4.44.4.54.5.24.5.3,下一章,思考题,4.1.14.1.34.3.24.3.34.3.44.4.34.5.14.5.4,第4章（作者：贺晓蓉）,*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e2s频率相等、相位相同或相反的附加电动势ead，以代替Rr上的电压降，从而使这部分能量不致损耗掉。转子相电流：,转子串电阻调速要消耗电能，不经济。在绕线式异步电动机的转子回路中外加一个附加电势Ead，用以控制转差功率来实现调速，这种调速方法称为串级调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,e2s与ead同相位时：,在引入ead的瞬间：,I2s,T,n,sE2,I2s,T,T=TL,第4章（作者：贺晓蓉）,在引入ead的瞬间：I2s,e2s与ead相位相反时：,T,n,sE2,I2s,T,T=TL,如能用某一装置使附加电势Ead的数值平滑改变，则异步电动机将实现平滑调节转速。,第4章（作者：贺晓蓉）,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。,(6)调速时的允许负载因为调速前后U1、f1不变，m不变，且cos2也不变。所以T=CTmI2Ncos2不变。,恒转矩调速。,第4章（作者：贺晓蓉）,制动是从某一稳定转速开始减速到停止或限制位能性负载下降速度的一种运转过程。,制动方式,自然停车,机械制动（抱闸）,电气制动,能耗制动,反接制动,回馈制动,电动状态：电磁转矩T与转速n同方向，电动机输入电能，输出机械能。,制动状态：电磁转矩T与转速n反方向，电动机输入机械能，输出电能。,4.5三相异步电动机的制动,第4章（作者：贺晓蓉）,电动运行状态,转子旋转方向与旋转磁势的旋转方向相同，且与电磁转矩的方向相同。,电动机从电网吸收电能，从轴上输出机械能。,第I象限为正向电动状态；,第III象限为反向电动状态。,第4章（作者：贺晓蓉）,一、能耗制动,n,1.制动原理,T,制动前Q1合上，Q2断开，M为电动状态。制动时Q1断开，Q2合上。定子:UI1转子:nE2I2M为制动状态。,第4章（作者：贺晓蓉）,2.能耗制动时的机械特性,特点：(1)因T与n方向相反，nT曲线在第二、四象限。(2)因n=0时，T=0，nT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。,I1,I1,第4章（作者：贺晓蓉）,3.能耗制动过程迅速停车,(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,b,(T0，制动开始),制动过程结束。,(2)制动效果Rb,I1T,制动快。,(3)制动时的功率定子输入：P1=0，,轴上输出：P2=T0。,动能P2,转子电路的电能,PCu2消耗掉。,转子,转子电阻消耗掉,机械功率P2,第4章（作者：贺晓蓉）,4.能耗制动运行下放重物,a,(T0，制动开始),b,c,c点(T=TL),制动运行状态,以速度nc稳定下放重物。制动效果：由制动回路的电阻Rb决定。,第4章（作者：贺晓蓉）,二、反接制动,1.定子反向的反接制动,迅速停车,制动前的电路,制动时的电路,(1)制动原理,第4章（作者：贺晓蓉）,制动前：正向电动状态。,制动时：定子相序改变，n0变向。,O,n,T,1,n0,b,即：s1(第二象限)。同时：E2s、I2反向，,T反向。,a,c,制动结束。到c点时，若未切断电源，M将可能反向起动。,d,s,0,1,2,第4章（作者：贺晓蓉）,取决于Rb的大小。,(2)制动效果,(3)制动时的功率,0,PCu2=m1(R2Rb)I22=PePm=Pe|P