三相异步电动机的调速

1、 12.1 变极调速变极调速12.2 变频调速变频调速12.3 能耗转差调速能耗转差调速 第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速1. 改变磁极对数改变磁极对数 p2. 改变转差率改变转差率 s 3. 改变电源频率改变电源频率 f1(变频调速变频调速)调速方法：调速方法： n n = (1 = (1 s s) ) n ns s = (1= (1 s s) )60 60 f f1 1 p p 鼠笼电机鼠笼电机返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速调压调调压调速速滑差电机调速滑差电机调速(电磁离电磁离合器调速合器调速)转子串电阻

2、转子串电阻调速调速转子串电势转子串电势调速调速变频机变频机组组交交直直交交变频变频交交交变交变频频第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 改变定子的极对数，通常采用改变改变定子的极对数，通常采用改变定子绕组联结的方法来实现。转子为笼定子绕组联结的方法来实现。转子为笼型，由于各根导条电流的空间分布取决型，由于各根导条电流的空间分布取决于气隙主磁场的分布，故笼型转子所产于气隙主磁场的分布，故笼型转子所产生磁动势的极对数与感生它的气隙磁场生磁动势的极对数与感生它的气隙磁场的极对数总是相等。也可以在电动机上的极对数总是相等。也可以在电动机上安装两组独立的绕

3、组，各个绕组联结法安装两组独立的绕组，各个绕组联结法不同构成不同的极对数。不同构成不同的极对数。 改变极对数改变极对数p p都是成倍的变化，转都是成倍的变化，转速也是成倍的变化，故为有级调速。速也是成倍的变化，故为有级调速。12.1 12.1 变极调速变极调速pfns160 变极调速是一种通过改变定子绕组变极调速是一种通过改变定子绕组极对数来实现转子转速调节的调速方式极对数来实现转子转速调节的调速方式。在一定电源频率下，由于同步转速。在一定电源频率下，由于同步转速 与极对数成反比，因此，改变定子绕组与极对数成反比，因此，改变定子绕组极对数便可以改变转子转速。极对数便可以改变转子转速。第第 12

4、 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页1 1 变极原理变极原理 NNSSx1a2x2a1XA(a) 2P=4NSx1a2x2a1XA(b) 2P=2NSx1a2x2a1XA(c) 2P=2第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 上图上图a a、b b、c c分别为三相异步电动机分别为三相异步电动机变极前后定子绕组的接线图。其中，变极前后定子绕组的接线图。其中， 代表代表A A相的半相绕组，相的半相绕组， 代表代表A A相的相的另一半相绕组。另一半相绕组。11xa22xa结论结论: : 只要改变定子半相绕组的电只要

5、改变定子半相绕组的电流方向便可以实现极对数的改变。流方向便可以实现极对数的改变。 为了确保定子、转子绕组极对数的为了确保定子、转子绕组极对数的同时改变以产生有效的电磁转矩，变极同时改变以产生有效的电磁转矩，变极调速一般仅适用于鼠笼式异步电动机。调速一般仅适用于鼠笼式异步电动机。结论结论: : 对于三相异步电动机，为了确保对于三相异步电动机，为了确保变极前后转子的转向不变，变极的同时变极前后转子的转向不变，变极的同时必须改变三相绕组的相序。这主要是极必须改变三相绕组的相序。这主要是极对数的改变会引起相序发生改变所致。对数的改变会引起相序发生改变所致。第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三

6、相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 因为极对数为因为极对数为p p时，如果时，如果A A 、 B B、C C之间的相位关系为之间的相位关系为0 00 0，1201200 0，2402400 0，如图（，如图（a a）所示；则在极对数为）所示；则在极对数为2p2p时时， A A 、B B、C C之间的相位关系变为之间的相位关系变为0 00 0，2402400 0，4804800 0 （相当（相当1201200 0），如图（），如图（b b）所示。显然，在极对数为所示。显然，在极对数为p p和和2p2p下，下， A A 、 B B、C C之间的相序相反，之间的相序相反， B B、C C两端应两

7、端应对调，以保证变速前后电动机的转向相对调，以保证变速前后电动机的转向相同。同。ABC(a) P对极对极(b) 2P对极对极ABC第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页(1)(1)三相异步电动机三相异步电动机Y/YY Y/YY 接变极调速的接线接变极调速的接线(2)(2)三相异步电动机三相异步电动机 /YY /YY 接变极调速的接线接变极调速的接线变极接线方法变极接线方法NUNINININININI2NI2BAAABBCCC2pppNUNINININININI2NI2BAAABBCCC2pppNI3第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异

8、步电动机的调速返回目录页返回目录页2 2 变极调速时容许输出变极调速时容许输出 从充分利用电动机的角度出发，电从充分利用电动机的角度出发，电动机在各种转速下的电流均为额定电流动机在各种转速下的电流均为额定电流（每个支路的电路）。设电源电压（每个支路的电路）。设电源电压U UN N不不变，变极前后电动机的效率和功率因数变，变极前后电动机的效率和功率因数不变。不变。 容许输出时是指保持电流为额定容许输出时是指保持电流为额定值条件下，调速前、后电动机轴上输值条件下，调速前、后电动机轴上输出的功率和转矩。出的功率和转矩。（1）Y/YY接变极调速接变极调速NUNINININININI2NI2BAAABB

9、CCC2ppp第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 为了确保电动机得到充分利用，每为了确保电动机得到充分利用，每半相绕组中的电流应均为额定值，于是半相绕组中的电流应均为额定值，于是变极前后电动机的输出功率和输出转矩变极前后电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系：分别满足下列关系：21cos)2(3cos31122NNNNYYYIUIUPP1)29550/()9550(2222sYYsYYYYnPnPTT结论：结论：Y/YYY/YY接变极调速属于恒转矩接变极调速属于恒转矩调速方式，适调速方式，适 用于恒转矩负载。用于恒转矩负载。 从从2pp2p

10、p，因电动机的转差率很小，认，因电动机的转差率很小，认为为 n nYYYY=2n=2nY Y=2n=2nS S第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页（2）/YY接变极调速接变极调速NUNINININININI2NI2BAAABBCCC2pppNI3866. 023cos)2(3cos)3(31122NNNNYYIUIUPP3)29550/()9550(2222sYYsYYnPnPTT结论：结论：/YY/YY接变极调速属于近似恒接变极调速属于近似恒功率调速方式，适用于恒功率负载功率调速方式，适用于恒功率负载。 第第 12 12 章章 三相异步电动机的

11、调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页L3L1L2QF1FU1FU KM2A(Z) KM3 KM1B(X)C(Y)变极调速控制变极调速控制线路原理图线路原理图2FU2FUSB1SB2FRFRKA KM1KT KM2KTKAKAKT KM3 KM2 KM3 KM1 KM3N型运行型运行YYYY型运行型运行停机停机FRFR第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页L3L1L2QF1FU1FU KM2A(Z) KM3 KM1B(X)C(Y)变极调速控制变极调速控制线路原理图线路原理图2FU2FUSB1SB2FRFRKA KM1KT KM2KTKAKAK

12、T KM3 KM2 KM3 KM1 KM3N停机停机FRFR第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页3 3 变极调速的机变极调速的机械特性械特性(1) Y(1) YYY YY 变极变极 2 2P P（串联）（串联） p p（并联），（并联）， n nsY sY n nsYYsYY=2=2n nsYsY 。 N N1 1N N1 1/2/2 ，R R，X X ( (, ,) / 4) / 4 。 s sm m 不变，不变，U UN N不变。不变。YmmYYYmsXXRRXXRRsXXRRs2212122212122212124/4/)4/(4/第第 1

13、2 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页22121121221211214/4/)4/(4/222XXRRUmTXXRRUmTsmYYsYmYmsTXXRRUm22222121121第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页221221221XXRRRUmTsYst2212212214/4/4/4/)4/(2XXRRRUmTsYYststYsYYstTXXRRRUmT22221221221T TmYY mYY ( (T TstYYstYY) 2) 2 T TmY mY ( (T TstYstY) ) 。第第 12 1

14、2 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 n nsYsYn nmY mY = = s smY mY n nsY sY = = s sm m n nsYsY = = s sm m n ns s n nsYYsYYn nmYYmYY = = s smYYmYY n nsYY sYY = = s sm m n nsYY sYY = = s sm m 2 2n ns sYmYmYmYsmmYsmmYYsmmYYYYmYYTnTnsTnsTnsTn2222nsTnO OY YYYYYn ns s第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目

15、录页(2) (2) YYYY 变极变极 2 2p p p p ，n ns s 2 2n ns s。 N N1 1N N1 1 /2/2 ，R R，X X ( (R R，X X) ) /4 /4 。 s sm m 不变，不变，U UN N U UN N / / 3 3 mmYYmsXXRRXXRRsXXRRs221212221222212124/4/)4/(4/第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页22121121221211214/4/)4/(4/2)3/(22XXRRUmTXXRRUmTNsmYYNsmmNsTXXRRUm322322212112

16、1第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页221221221XXRRRUmTNsst2212212214/4/4/4/)4/()3/(2XXRRRUmTNsYYststNsYYstTXXRRRUmT3232221221221T TmYY mYY ( (T Tstyystyy) ) T TmY mY ( (T TstYstY) ) 2/3 2/3 。第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页2nsTnO OYYYYn ns s n ns s - -n nm m = = s sm m n ns s n nsYYs

17、YY- -n nmYYmYY = = s smYYmYY n nsYYsYYmsmmmTnsTn33322msmmsmmYYmYYYYTnsTnsTn4. 4. 变极调速小结变极调速小结(1) 调速方向调速方向 YYY ()：n Y () YY ： n (2) 调速范围调速范围 D = 2 4(3) 调速的平滑性调速的平滑性 平滑性差。平滑性差。(4) 调速的稳定性调速的稳定性 稳定性好。稳定性好。返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 静差率：静差率：(5) 调速的经济性调速的经济性 经济性好。经济性好。(6) 调速时的允许负载调速时的允许负载

18、YYY 满载输出功率：满载输出功率： 满载输出转矩：满载输出转矩：( (基本不基本不变）变） = = 100% 100% n ns sn n n ns s n n n ns s = =P P2 2 = = 3 3 U UN N I IN N coscos 1 1 T T2 2 = = P P2 2 = = ， 1 12 2 I INYNYI INYYNYY因为因为 = = 1 12 2 Y Y YY YY 恒转矩调速。恒转矩调速。 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速如果如果 coscos 1 1 、不变，则不变，则 = = 1 12 2 P P

19、2Y 2Y P P2YY 2YY = = 1 1 T T2Y 2Y T T2YY 2YY （恒转矩调（恒转矩调速）速）(2) (2) YYYY因为因为 = = 3 3 I IPN PN 2 2 I IPNPN I IN NI INYYNYY= = 3 3 2 2 = = 1 12 2 YY YY 如果如果coscos 1 1 、 不不变，则变，则 P P2 2 P P2YY 2YY = = 3 3 2 2 11 （恒功率调（恒功率调速）速） T T2 2 T T2YY2YY= = 2 = 1.7322 = 1.732 3 3 2 2 （近似）恒功率调速。近似）恒功率调速。 返回目录页返回目录页

20、第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 【例例 12.1 12.1 】 某三相多速电动机，某三相多速电动机，P PN N = = 2.2/3.8 kW2.2/3.8 kW，n nN N = 1440/2880 r/min = 1440/2880 r/min， K KT T = 2.0/2.0= 2.0/2.0。拖动。拖动T TZ Z = = 10 Nm 10 Nm 的的 恒转矩负载。恒转矩负载。求在两种不同极对数求在两种不同极对数时的转速。时的转速。解：解： (1) (1) p p = 2 = 2 时时 n ns s n nN N n ns ss sN N = = 1

21、 500 1 500 1 440 1 440 1 5001 500= = 0.04 = = 0.04 60602 2 T TN N = =P PN N n nN N= = Nm = 14.6 Nm Nm = 14.6 Nm 60602 23.143.14 2.2 2.210103 3 1 4401 440T Tmax max = = K KT T T TN N = = 2 214.6 Nm = 14.6 Nm = 29.2 Nm29.2 Nm返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 n n = ( 1= ( 1s s ) ) n ns s = ( 1

22、= ( 10.026 3 ) 0.026 3 ) 1 500 1 500 r/min = 1 460.55 r/min r/min = 1 460.55 r/min (2) (2) p p = 1 = 1 时时 s sm m = = s sN N ( (K KT T K KT T2 21 ) 1 ) = 0.04= 0.04( (2 2 2 22 21 ) = 0.149 1 ) = 0.149 = 0.149= 0.149 1 = 0.026 3 1 = 0.026 3 ( )2 229.229.2101029.229.21010s s = = s sm m 1 1 T TmaxmaxT T

23、( )2 2T TmaxmaxT T n ns s n nN N n ns ss sN N = = 3 000 3 000 2 880 2 880 3 0003 000= = 0.04 = = 0.04 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速60602 2 T TN N = =P PN N n nN N= = Nm = 12.61 Nm Nm = 12.61 Nm 60602 23.143.14 3.8 3.810103 3 2 8802 880T Tmax max = = K KT T T TN N = = 2 212.61 Nm = 12.61

24、 Nm = 25.22 Nm25.22 Nm n n = ( 1= ( 1s s ) ) n ns s = ( 1= ( 10.030 8 ) 0.030 8 ) 3 000 3 000 r/min = 2 907.6 r/min r/min = 2 907.6 r/min = 0.149= 0.149 1 = 0.030 8 1 = 0.030 8 ( )2 225.2225.22101025.2225.221010s s = = s sM M 1 1 T TmaxmaxT T( )2 2T TmaxmaxT T返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的

25、调速第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 由异步电动机转速表达式由异步电动机转速表达式n=(60f1)/p(1-s)可知，当转差可知，当转差率变化不大时，率变化不大时，n基本正比于基本正比于f1，改变频率即可调节电，改变频率即可调节电动机转速。动机转速。 变频调速时，为了保证励磁电流和功率因数基本保持不变频调速时，为了保证励磁电流和功率因数基本保持不变，希望磁通变，希望磁通也保持不变。也保持不变。 如果如果N，将引起磁路饱和使励磁电流增大，功率因，将引起磁路饱和使励磁电流增大，功率因数下降；数下降； 如果如果R1, 略去略去R1，则，则pfs/2

26、1)(221121LLfXX2121max2XXUmTs212121221max8fUCfLLpUmT第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 考虑考虑 频率变化前后输出额定转矩的关系频率变化前后输出额定转矩的关系NTTKTmax21fKUCTTNTT2112NNKKffUUTT 若要保证频率变化前后具有相同的过载能力，即若要保证频率变化前后具有相同的过载能力，即KT KT，则可根据下式调节定子电压：，则可根据下式调节定子电压：NNTTffUU11第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页NN11TTffUU

27、定值11fUfU定值111N1NfUfUfTfT第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页2 2 改变电源频率时的人为机械特性改变电源频率时的人为机械特性 异步电动机同步转速为：异步电动机同步转速为：1160fpfns异步电动机最大转矩时的转差率为异步电动机最大转矩时的转差率为：221212XXRRsmf f1 1较高时，可忽略较高时，可忽略R R1 1，则，则12121fXXRsm第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 电动机的机械特性参数表达式可以改写为如下形式：电动机的机械特性参数表达式可以改写为如下

28、形式： 当当s s很小时，可以忽略上式分母中含很小时，可以忽略上式分母中含s s的各项，则的各项，则)()2()()(222121222121211LLfsRsRRsffUpmTsRsffUpmT21211)(2 可见，当可见，当s s很小时，很小时，T Ts s，机械特，机械特性近似为一条直线。在此线段上，转矩性近似为一条直线。在此线段上，转矩为某一数值为某一数值T T时，其转速降为时，其转速降为212111)(2606060fURTpmpsfppfssnns第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 由上式可见，当由上式可见，当U U/ /f f1

29、 1= =常数，对于常数，对于同一转矩同一转矩T T，在变频时，转速降，在变频时，转速降n n近似近似不变。即当不变。即当U U/ /f f1 1= =常数且当转差率常数且当转差率s s较小较小时，变频的人为机械特性基本上是一族时，变频的人为机械特性基本上是一族平行直线，如下图所示。平行直线，如下图所示。 当当f f1 1较大较大时，可以忽略时，可以忽略R R1 1的的影响，此时影响，此时T Tmaxmax的的数值可认为基本不数值可认为基本不变；当变；当f f1 1较小时，较小时，由于由于X X1 1X X2 2 较小较小，R R1 1的影响不可忽的影响不可忽略，此时略，此时T Tmaxmax

30、的随的随频率减小大为降低频率减小大为降低，如下图所示。，如下图所示。第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页 在低在低频运行时，频运行时， T Tmaxmax下降较多下降较多， 可能带不可能带不动负载。动负载。 解决措施解决措施：可以对：可以对U U/ /f f1 1的线性的线性关系加以修正关系加以修正，提高低频时，提高低频时的的U U/ /f f1 1的值的值，以补偿低频，以补偿低频时定子绕组电时定子绕组电阻压降的影响阻压降的影响，如右图中虚，如右图中虚线所示。线所示。第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目

31、录页具有具有低频补偿低频补偿的的U U/ /f f1 1协协调关系。调关系。 U、f 可可 变变M M3333整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路 直直 流流nsTnO On ns sf f1 1f fN NU U= U= UN N nsTnO On ns sf f1 1f f N N ， = =常数常数 U Uf f1 1 T TZ ZT TZ Z返回目录页返回目录页3 3 变频调速小结变频调速小结第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(1) 调速方向调速方向 f1fN 时：时：n 。(2) 调速范围调速范围 D 较大。较大。(3) 调速的平滑

32、性调速的平滑性 平滑性好（无级调速）。平滑性好（无级调速）。(4) 调速的稳定性调速的稳定性 稳定性好。稳定性好。(5) 调速的经济性调速的经济性 初期投资大；运行费用不大。初期投资大；运行费用不大。 (6) 调速时的允许负载调速时的允许负载f f1 1f fN N 时：时：n n 。 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速= = 常数常数 U Uf f1 1 因为因为 m m 基本不变，基本不变， 基本不变。基本不变。 所以所以 T T = = C CT1T1m m I I2N 2N coscos 2 2 f f1 1f fN N 时时 恒转矩调

33、速。恒转矩调速。 P P2 2 = = T T2 2U UN N 4.44 4.44 f f1 1 k kw1w1N N1 1 m m= =T T f f1 1 f fN N 时时 因为因为 U U = = U UN N 所以所以 T T = = C CT Tm m I I2N 2N coscos 2 2 1 1f f1 11 1n n1 1 n n T T n n = = 常常数数 恒功率调速。恒功率调速。 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 变频器变频器 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速

34、优点：优点： (1) (1) 一体化的一体化的通用变频器和电动机的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率组合可以提供最大效率。 (2) (2) 变速驱动变速驱动，输出功率范围宽（如，输出功率范围宽（如从从 120 W120 W到到 7.5 kW7.5 kW）。 (3) (3) 在需要的在需要的时候，通用变频器可以时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走方便地从电动机上移走。 (4) (4) 高起动转高起动转矩。矩。 电机变频器一体化产品电机变频器一体化产品 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 【例例 12.2 12.2 】 某三相笼型异步电动

35、机，某三相笼型异步电动机，P PN N = 15 kW= 15 kW，U UN N = 380 V = 380 V，联结，联结，n nN N = 2 930 r/min = 2 930 r/min，f fN N = 50 Hz = 50 Hz，K KT T= 2.2= 2.2。拖动一恒转矩负载运行，。拖动一恒转矩负载运行， T TZ Z = = 40 Nm 40 Nm 。求：求：(1) (1) f f1 1 = = 50 Hz50 Hz，U U = = U UN N 时的转速；时的转速；(2) (2) f f1 1 = 40 Hz = 40 Hz，U U = 0.8 = 0.8U UN N 时

36、的时的转速；转速； (3) (3) f f1 1 = 60 Hz = 60 Hz，U U = = U UN N 时的转速。时的转速。解：解： (1)(1)60602 2 T TN N = =P PN N n nN N= = Nm = 48.91 Nm Nm = 48.91 Nm 60602 23.14332 9302 930T Tmax max = K= KT T T TN N = = 2.22.248.91 Nm 48.91 Nm =107.61 Nm=107.61 Nm n ns s n nN N n ns ss sN N = = 3 000 3 000 2 93

37、0 2 930 3 0003 000= = 0.023 3 = = 0.023 3 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 n n = ( 1= ( 1s s ) ) n ns s = ( 1= ( 10.018 7 )0.018 7 )3 000 3 000 r/min = 2 944 r/minr/min = 2 944 r/min(2) (2) s sm m = = s sN N (K (KT T K KT T2 21 ) 1 ) = 0.023 3= 0.023 3( (2.22.2 2.22.22 21 ) = 0.096 9 1 ) =

38、 0.096 9 = 0.0969= 0.0969 1 = 0.018 7 1 = 0.018 7 ( )2 2107.61107.614040107.61107.614040 U U f f1 1成比例减小时，成比例减小时，T Tmax max 不变，不变，s sm m 与与f f1 1 成反比，成反比， 故故 TTmax max = = T Tmax max = 107.61 Nm = 107.61 Nm s s = = s sm m 1 1 T TmaxmaxT T( )2 2T TmaxmaxT T返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速ss

39、m m = = s sm m f f1 1 ff1 1= = 0.096 9 = 0.1210.096 9 = 0.121 50 50 4040 nn = ( 1= ( 1ss) ) nns s = ( 1= ( 10.023 3 ) 0.023 3 ) 2 400 2 400 r/min = 2 344 r/minr/min = 2 344 r/min= 0.121= 0.121 1 = 0.023 3 1 = 0.023 3 ( )2 2107.61107.614040107.61107.614040ss = = ssm m 1 1 ( )2 2TTmaxmaxT TTTmaxmaxT T

40、nns s = = 6060 f f1 1 p p= r/min = 2 400 r/min= r/min = 2 400 r/min 60 6040401 1返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(3) (3) f f1 1增加，增加，U U 不变时，不变时， s sm m 。1 1 f f1 1T Tmaxmax , ,1 1 f f1 12 2= = 107.61 Nm = 74.73 Nm107.61 Nm = 74.73 Nm 50 50 60602 2= = 0.096 9 = 0.080 750.096 9 = 0.080 75 50

41、 50 6060= r/min = 3 600 r/min= r/min = 3 600 r/min 60 6060601 1ss = = s sm m 1 1 ( )2 2T TmaxmaxT T T Tmax max T T= 0.023 4 = 0.023 4 n ns s = = 6060 f f 1 1 p p n n = ( 1= ( 1ss) ) n ns s = ( 1= ( 10.023 4 )0.023 4 )3 600 r/min = 3 516 r/min 3 600 r/min = 3 516 r/min T Tmax max = = T Tmax max f f1

42、1 f f 1 12 2 s sm m = = s sm m f f1 1 f f 1 1 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页12.3 12.3 能耗转差调速能耗转差调速 nsT n O O T TmaxmaxR R2 2R R2 2+ +R R1 1 绕线型异步电动机转子串联绕线型异步电动机转子串联电阻调速电阻调速T TZ ZM M3333R RKMKM1) 1) 调速过程调速过程 A AB BC CnC第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动

43、机的调速返回目录页返回目录页2) 2) 调速电阻的计算调速电阻的计算 如果要求电动机的转速为如果要求电动机的转速为n nc c，所串电阻为所串电阻为R R，对应的转差率为：，对应的转差率为：scscnnns12maxmaxZZcmcTTTTss21 RssRmmc(1) (1) 用两条机械特性，在用两条机械特性，在T Tmaxmax处处的的s sm m之比之比返回目录页返回目录页(1) 调速方向调速方向 n (2) 调速范围调速范围 D 较小。较小。(2) (2) 用两条机械特性，其中一条的用两条机械特性，其中一条的转子回路电阻和电动机转速已知，转子回路电阻和电动机转速已知，求另一条机械特性在

44、某一转速下，求另一条机械特性在某一转速下，应串入的电阻，在同一应串入的电阻，在同一T TZ Z下。下。sRRsR223)3)转子电路串联电阻调速的特点转子电路串联电阻调速的特点 第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(3) (3) 调速的平滑性调速的平滑性 取决于取决于 R R 的调节方式。的调节方式。 (4) (4) 调速的稳定性调速的稳定性 稳定性差。稳定性差。 R R 。(5) (5) 调速的经济性调速的经济性 初期投资不大，但运行效率较低。初期投资不大，但运行效率较低。 返回目录页返回目录页211PsP 忽略机械损耗及定子损耗时，忽略机械损耗及定子损耗时，P

45、P2 2=(1-=(1-s s) )P Pe e，P P1 1= =P Pe e。， 随着转速的下降，效率降低，随着转速的下降，效率降低，当转速下降到当转速下降到n n= =n ns s/2/2时，时，=0.5=0.5，效，效率太低（转子电阻损耗大）。率太低（转子电阻损耗大）。第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页m m不变，不变， (6) (6) 调速时的允许负载调速时的允许负载因为因为 调速前后调速前后 U U 、 f f1 1 不变，不变， I I2N2N = = s sN NE

46、 E2 2 R R2 22 2( (s sN NX X2 2) )2 2 = = E E2 2 ( (X X2 2) )2 2 R R2 2 2 2 s sN N 调速前调速前 恒转矩调速。恒转矩调速。 调速后调速后 I I2 2 = = sEsE2 2 ( ( R R2 2R R) )2 2( (sXsX2 2) )2 2 = = E E2 2 X X2 22 2 R R2 2R R 2 2 s s 可见可见调速前调速前调速后调速后R R2 2R R s sR R2 2 s sN N= = coscos 2 2 = = R R2 2 R R2 22 2( (s sN NX X2 2) )2

47、2 = = R R2 2/ /s sN N X X2 22 2 R R2 2 2 2 s sN N coscos 2 2 = = R R2 2R R ( ( R R2 2R R) )2 2( (sXsX2 2) )2 2 返回目录页返回目录页= = ( ( R R2 2R R)/)/s s X X2 22 2 R R2 2R R 2 2 s s = = R R2 2/ /s sN N X X2 22 2 R R2 2 2 2 s sN N 第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速可见，调速前后可见，调速前后 coscos 2 2 不变，不变，根据根据 T T = = C

48、 CT1T1m m II2 2 coscos 2 2可知调速时允许的转矩不变，为可知调速时允许的转矩不变，为恒恒 T T 调速。调速。返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 【例例 12.3 12.3 】 一台三相绕线型异步电动一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩负载运行。已知机，拖动一恒转矩负载运行。已知 P PN N = 20 kW= 20 kW，n nN N = 1 420 = 1 420 r/minr/min， U U2N2N = =187 V187 V， I I2N2N = 68.5 A = 68.5 A，K KT T = 2.3= 2

49、.3，T TZ Z = = 100 Nm 100 Nm 。试。试求：求：(1) (1) 转子电路未串电阻时的转速；转子电路未串电阻时的转速；(2) (2) 转子电路串联电阻转子电路串联电阻 R Rr r = 0.015 9 = 0.015 9 时的转速。时的转速。解：解： (1) (1) 转子电路未串联电阻时转子电路未串联电阻时 n ns s n nN N n ns ss sN N = = 1 500 1 500 1 420 1 420 1 5001 500= = 0.053 3 = = 0.053 3 60602 2 T TN N = =P PN N n nN N= = Nm = 134.5

50、7 Nm Nm = 134.57 Nm 60602 23.14331 4201 420T Tmax max = K= KT T T TN N = = 2.32.3134.57 134.57 Nm = 309.5 NmNm = 309.5 Nm返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 n n = ( 1= ( 1s s ) ) n ns s = ( 1= ( 10.038 7 ) 0.038 7 ) 1 500 1 500 r/min = 1 442 r/minr/min = 1 442 r/min(2) (2) 转子串联电阻

51、转子串联电阻 R R 时，时，T Tmax max 不不变，变，s sm m(R R2 2R R) )s sm m = = s sN N ( (K KT T K KT T2 21 ) 1 ) = 0.053 3= 0.053 3( (2.32.3 2.32.32 21 ) = 0.233 1 ) = 0.233 = 0.233= 0.233 1 = 0.038 7 1 = 0.038 7 ( )2 2309.5309.5100100309.5309.5100100s s = = s sm m 1 1 T TmaxmaxT T( )2 2T TmaxmaxT TR R2 2 = = s sN N

52、 U U2N2N 3 3 I I2N2N= = = 0.084 1 = 0.084 1 0.053 3 0.053 3187 187 1.7321.73268.568.5返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速由于由于 T TZ Z 不变，因此不变，因此 s s (R R2 2R R) )nn = ( 1= ( 1ss) ) n ns s = ( 1= ( 10.046 ) 0.046 ) 1 500 1 500 r/min = 1 431 r/minr/min = 1 431 r/minss = = s s R R2 2R R R R2 2= =

53、0.038 7 = 0.0460.038 7 = 0.046 0.1 0.1 0.084 10.084 1返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速046. 01)1005 .309(1005 .309277. 01)(277. 0233. 00841. 01 . 02222maxmaxTTTTsssRRRsmmmnsTnO On nm mU UN NT TZ Z2 2 笼型异步电动机改变定子电压调速笼型异步电动机改变定子电压调速T TZ Z(1) 调速方向调速方向 U1(UN) n(2) 调速范围调速范围 D 较小。较小。U U1 1nsTnO On

54、 nm mU UN NU U1 1(3) 调速的平滑性调速的平滑性 若能连续调节若能连续调节U1， n 可实现无级调速。可实现无级调速。返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(4) (4) 调速的稳定性调速的稳定性 稳定性差。稳定性差。(5) (5) 调速的经济性调速的经济性 经济性较差。经济性较差。 需要可调交流电源。需要可调交流电源。 coscos 1 1 和和 均较低。均较低。(6) (6) 调速时的允许负载调速时的允许负载 既非恒转矩调速，又非恒功率调速。既非恒转矩调速，又非恒功率调速。 因为因为 T TU U1 1p p2 2所以所以 U

55、 U1 1 T T ( (n n) ) P P2 2 返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页为克服硬度低和过载能力差，可以采用闭环调速系统。为克服硬度低和过载能力差，可以采用闭环调速系统。 调节器调压装置MUn*UnnT0闭环调节系统框图闭环调节系统静特性第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页不采用闭环调速时不采用闭环调速时，在电压，在电压U U1 1 下，转下，转矩从矩从T TN N增大到增大到T TN N ，转速从转

56、速从n n2 2下降到下降到n n2 2 ，转速变换很大；，转速变换很大；采用闭环调速，转采用闭环调速，转速下降时，调压装速下降时，调压装置把电压升高到置把电压升高到U U1 1 ，转速从，转速从n n2 2下降到下降到n n1 1 ，转速变化很小，转速变化很小。第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速返回目录页返回目录页3 3）电动机的容许输出）电动机的容许输出)/(/3222sePTsRIT 可得到：可得到：sT/1 可见，这种调速方法既非恒功率又非恒转矩，适合可见，这种调速方法既非恒功率又非恒转矩，适合Tz随随n降低（降低（s增加）而降低的负载（如通风机负载），增

57、加）而降低的负载（如通风机负载），对恒功率负载最不合适，勉强用于恒转矩负载。对恒功率负载最不合适，勉强用于恒转矩负载。 为使调速时电动机能被充分利用，通常为使调速时电动机能被充分利用，通常I2 =I2N =恒恒值，值，R2也不变，则根据也不变，则根据 【例例 12.4 】 三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机，PN = 15 kW，UN = 380 V，nN = 960 r/min，KT = 2。试。试求：求：(1) U1 = 380V，TZ = 120 Nm 时的转速；时的转速；(2) U1 = 300V，TZ = 100 Nm 时的转速。时的转速。解：解： (1) (1) U U1 1

58、= 380V = 380V，T TZ Z = 120 Nm = 120 Nm 时时 n ns s n nN N n ns ss sN N = = 1 000 1 000 960 960 1 0001 000= = 0.04 = = 0.04 60602 2 T TN N = =P PN N n nN N= = Nm = 149.28 Nm Nm = 149.28 Nm 60602 23.1433960960T Tmax max = = K KT T T TN N = = 2 2149.28 Nm 149.28 Nm = 298.56 Nm= 298.56 Nm返回目录

59、页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 n n = ( 1= ( 1s s ) ) n ns s = ( 1= ( 10.031 ) 0.031 ) 1 000 1 000 r/min = 969 r/minr/min = 969 r/mins sm m = = s sN N (K (KT T K KT T2 21 ) 1 ) = 0.04 = 0.04 ( (2 2 2 22 21 ) = 0.149 1 ) = 0.149 = 0.149= 0.149 1 = 0.031 1 = 0.031 ( )2 2 298.56 298.56 120120 29

60、8.56 298.56 120120s s = = s sm m 1 1 T TmaxmaxT T( )2 2T TmaxmaxT T返回目录页返回目录页第第 12 12 章章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 n n = ( 1= ( 1s s ) ) n ns s = ( 1= ( 10.044 ) 0.044 ) 1 000 1 000 r/min = 956 r/minr/min = 956 r/min= 0.149= 0.149 1 = 0.044 1 = 0.044 ( )2 2186186100100186186100100(2) (2) U U1 1 = 300V =