第7章 三相异步电动机的电力拖动-2.ppt

转子可串电阻的人为机械特性,转子串电阻的人为机械特性是过(n1,0)的一簇直线，斜率正比于转子回路的电阻,转子串电阻分段起动,分段起动时，,从ab,再切换c,转子串电阻分段起动,b点：,c点：,各级电阻成等比数列,起动级数设为m各级电阻(相)为,例7.13相异步电动机，PN=44kW,nN=1435r/min,E2N=243V,I2N=110A,负载T=0.8TN,T1=1.87TN,T2=TN。确定起动级数和各段电阻。,例7.23相异步电动机，PN=30kW,nN=725r/min,E2N=257V,I2N=74.3A,负载TL=0.75TN,T1=1.8TN。求4级起动各级电阻。,7.4三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。,7.4.1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,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.,7.4.2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。,7.4.3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。,7.5三相异步电动机的制动,7.5.1能耗制动,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。,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：,一、电源两相反接的反接制动,7.5.2反接制动,实现：将电动机电源两相反接可实现反接制动。,机械特性由曲线1变为曲线2，工作点由ABC，n=0,制动过程结束。,绕线式电动机在定子两反接同时,可在转子回路串联制动电阻来限制制动电流和增大制动转矩,曲线3。,二、倒拉反转的反接制动,条件:适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。,实现：在转子回路串联适当大电阻RB。,电机工作点由ABC，n=0，制动过程开始，电机反转子，直到D点。在第四象限才是制动状态。,由于电机反向旋转，n1。,反接制动时，s1，所以有,机械功率为,电磁功率为,机械功率为负，说明电机从轴上输入机械功率；电磁功率为正说明电机从电源输入电功率，并由定子向转子传递功率。,而,表明，轴上输入的机械功率转变成电功率后，连同定子传递给转子的电磁功率一起消耗在转子回路电阻上，所反接制动的能量损耗较大。,7.5.3回馈制动,实现：电动机转子在外力作用下，使nn1.,回馈制动状态实际上就是将轴上的机械能转变成电能并回馈到电网的异步发电机状态。,一、下放重物时的回馈制动,首先将定子两相反接,定子旋转磁场的同步速为-n1，特性曲线变为2。工作点由A到B。经过反接制动过程（由B到C）、反向加速过程（C到-n1变化），最后在位能负载作用下反向加速并超过同步速，直到D点保持稳定