第十二章__三相异步电动机的调速

1、重庆大学自动化学院重庆大学自动化学院电电机机学学及及拖拖动动基基础础2第十二章第十二章 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速电电机机学学及及拖拖动动基基础础3 主要内容主要内容第一节第一节 变极调速变极调速第二节第二节 变频调速变频调速第三节第三节 调节转差能耗调速调节转差能耗调速电电机机学学及及拖拖动动基基础础416011sfnnssp异步电动机的调速方法异步电动机的调速方法1）改变定子绕组的极对数改变定子绕组的极对数 p变极调速变极调速2）改变供电电源的频率改变供电电源的频率 f1变频调速变频调速3）改变转差率改变转差率 s调节转差能耗调速调节转差能耗调速电电机机学学及及拖拖动动基基础

2、础5第一节第一节 变极调速变极调速l改变极对数的调速改变极对数的调速方法方法1.含义含义电电机机学学及及拖拖动动基基础础6讨论变极调速的实现讨论变极调速的实现 变极调速变极调速-必须改变电流的空间分布必须改变电流的空间分布-只有改变绕组的电流流向只有改变绕组的电流流向-改变接线改变接线 电电机机学学及及拖拖动动基基础础 定子绕组产生的磁场是多对极的旋转磁定子绕组产生的磁场是多对极的旋转磁场，那么转子所产生的磁场是几对极的磁场，那么转子所产生的磁场是几对极的磁场呢？场呢？ 也应该与定子磁场的极对数相同，为此转也应该与定子磁场的极对数相同，为此转子绕组的电流分布也应该变化子绕组的电流分布也应该变化

3、-转子绕转子绕组的空间数量也应该足够组的空间数量也应该足够-转子应该为转子应该为鼠笼型转子。鼠笼型转子。7电电机机学学及及拖拖动动基基础础8 8第一节第一节 变极调速变极调速l改变极对数改变极对数-改变磁极的数量改变磁极的数量-改变电流的分布改变电流的分布-改改变定子绕组的接法变定子绕组的接法-要求定子绕组必须有多段要求定子绕组必须有多段-通过通过电流的流向实现电流的流向实现l改变定子绕组联结方法，得到的极对数成倍地变化，同改变定子绕组联结方法，得到的极对数成倍地变化，同步转速也成倍地变化，属于有级调速步转速也成倍地变化，属于有级调速l一般一般用于笼型转子用于笼型转子，转子极对数能自动与定子极

4、对数相转子极对数能自动与定子极对数相对应对应2. 实现方法实现方法电电机机学学及及拖拖动动基基础础9电流分布改变的实现过程电流分布改变的实现过程电电机机学学及及拖拖动动基基础础10实际实际改变定子绕组的联结，极对数改变定子绕组的联结，极对数p及及2p下相序相反，下相序相反，须将须将V、W两相出线端对调，以保持调速前后转向相同。两相出线端对调，以保持调速前后转向相同。极对数改变的同时，每一相的电流也变化：极对数减小，电极对数改变的同时，每一相的电流也变化：极对数减小，电流加倍；流加倍；电电机机学学及及拖拖动动基基础础11电电机机学学及及拖拖动动基基础础变极调速时电机状态量的变化过程：变极调速时电

5、机状态量的变化过程： 极对数增加极对数增加-磁场旋转转速减小磁场旋转转速减小-切切割速度降低割速度降低-转子上产生的电势减小转子上产生的电势减小-转子电流减小转子电流减小-电磁转矩减小电磁转矩减小-转子转子转速下降转速下降-切割速度提高切割速度提高-转子电势转子电势增大增大-转子电流增大转子电流增大-转矩增大一直转矩增大一直到与负载转矩相等。到与负载转矩相等。12电电机机学学及及拖拖动动基基础础变极调速的机械特性线：变极调速的机械特性线： 理想空载点变化理想空载点变化 最大转矩点：与电压有关最大转矩点：与电压有关 临界转差率：与转子频率有关临界转差率：与转子频率有关 起动转矩：与电压有关起动转

6、矩：与电压有关 13电电机机学学及及拖拖动动基基础础14n调速过程中的机械特性调速过程中的机械特性极对数越多，理想空载点越极对数越多，理想空载点越低；那么转矩如何变化，临界转差率如何变化？低；那么转矩如何变化，临界转差率如何变化？221222112essRUPmsTRRXXs222212112()mRRsXXRXX 电电机机学学及及拖拖动动基基础础15变极调速的性能分析变极调速的性能分析 极对数改变了，旋转速度变化极对数改变了，旋转速度变化-在每一在每一个绕组电流为额定电流的情况下，转矩的个绕组电流为额定电流的情况下，转矩的大小是否变化？功率的大小是否变化？大小是否变化？功率的大小是否变化？

7、绕组的接线从串联变为并联绕组的接线从串联变为并联-每一相电每一相电流加大流加大-输出转矩与输出功率如何变化？输出转矩与输出功率如何变化？分析：星型分析：星型双星型双星型(额定电压和额定电流额定电压和额定电流) 三角形三角形-双星型双星型电电机机学学及及拖拖动动基基础础16变极调速：变极调速： 由于定子绕组的接线方式发生了改变由于定子绕组的接线方式发生了改变-所以参数表达式无法判断所以参数表达式无法判断-只有用物只有用物理表达式。理表达式。 每一个绕组的电流不变时，转矩会有什每一个绕组的电流不变时，转矩会有什么样的结果？么样的结果？电电机机学学及及拖拖动动基基础础17n输出功率：输出功率：l假设

8、在不同极对数下假设在不同极对数下与与 保持不变，则有保持不变，则有n输出转矩：输出转矩：l忽略定子损耗，则电磁功率忽略定子损耗，则电磁功率Pe与输入功率与输入功率P1相等，转相等，转矩为矩为21113cosPPU I 1cos21PU I2. 容许输出功率和转矩的变化情况容许输出功率和转矩的变化情况119550essU IPTU I pnn电电机机学学及及拖拖动动基基础础18n容许输出转矩关系容许输出转矩关系l定子绕组从一个星形联结改成两个星形联结的并联时，定子绕组从一个星形联结改成两个星形联结的并联时，极对数变为原来的一半，极对数变为原来的一半，ns增加一倍。为使调速时电动增加一倍。为使调速

9、时电动机得到充分利用，在高、低速运行时，电动机绕组内均机得到充分利用，在高、低速运行时，电动机绕组内均流过额定电流，两种联结的转矩之比为流过额定电流，两种联结的转矩之比为n容许输出功率关系：容许输出功率关系：l定子绕组从一个三角形联结改成两个星形联结的并联时，定子绕组从一个三角形联结改成两个星形联结的并联时，极对数减小一倍，极对数减小一倍，ns增加一倍。两种联结的功率比为增加一倍。两种联结的功率比为NN212YYYU IpTTUIpN22N330.86622YYU IPPUI电电机机学学及及拖拖动动基基础础19电电机机学学及及拖拖动动基基础础20优点：优点：调速时低速人为特性较硬，静差率较高，

10、经济性较好；调速时低速人为特性较硬，静差率较高，经济性较好；定子绕组的不同联结可实现恒转矩或近似恒功率调速。定子绕组的不同联结可实现恒转矩或近似恒功率调速。缺点：缺点：属于有级调速，适用于不需平滑调速的场合属于有级调速，适用于不需平滑调速的场合适用类型：适用类型：笼型转子异步电动机笼型转子异步电动机电电机机学学及及拖拖动动基基础础21第二节第二节 变频调速变频调速异步电动机变频调速原理 我们知道，对于三相异步电动机，当定子绕组通入三我们知道，对于三相异步电动机，当定子绕组通入三相对称交流电，其产生的基波合成磁场的旋转速度（即相对称交流电，其产生的基波合成磁场的旋转速度（即同步转速）为同步转速）

11、为 ，式中，式中pn为电机的极对数，而转为电机的极对数，而转子转速为子转速为 。正常运行时，由于转差率。正常运行时，由于转差率s很小，很小，nns，因此若能连续地改变定子绕组的供电频率，就可，因此若能连续地改变定子绕组的供电频率，就可以平滑地调节电动机的同步转速，从而达到调速的目的。以平滑地调节电动机的同步转速，从而达到调速的目的。1(60)(1)nfpsnspfn160snsn)1 ( 电电机机学学及及拖拖动动基基础础变频调速时电机状态量的变化：变频调速时电机状态量的变化： 定子电压频率降低定子电压频率降低-磁场旋转速度降低磁场旋转速度降低-切割速度降低切割速度降低-转子电势减小转子电势减小

12、-转转子电流减小子电流减小-电磁转矩减小电磁转矩减小-转速降转速降低低 定子电压频率降低定子电压频率降低-磁场旋转速度降低磁场旋转速度降低-定子电势减小？定子电势减小？22电电机机学学及及拖拖动动基基础础23改变频率改变频率-可以改变转速可以改变转速改变频率改变频率-定子电势减小定子电势减小-而定子电势而定子电势取决于输入的定子电压取决于输入的定子电压-必然使磁通加必然使磁通加大大如何保证磁通不变？如何保证磁通不变？变频的同时变压。变频的同时变压。电电机机学学及及拖拖动动基基础础24n转差率变化不大时，转差率变化不大时，n基本上正比于基本上正比于f1n如果如果f1可以连续调节，则可以得到很大的

13、调速范围、很好可以连续调节，则可以得到很大的调速范围、很好的调速平滑性和足够硬度的机械特性的调速平滑性和足够硬度的机械特性n变频的同时需要变压，才能确保变频的同时需要变压，才能确保不变；不变；n忽略定子漏阻抗，根据定子电路电动势平衡方程式忽略定子漏阻抗，根据定子电路电动势平衡方程式n可见，要使可见，要使f1变化时保持变化时保持不变，则不变，则U与与f f1 1必须成比例地必须成比例地变化变化1(60)(1)nfps1114.44wUEf N k电电机机学学及及拖拖动动基基础础25变频调速的机械特性线之间有何关系呢？变频调速的机械特性线之间有何关系呢？频率变化频率变化-理想空载点变化；理想空载点

14、变化；最大转矩最大转矩-电压变化、频率变化、电抗变电压变化、频率变化、电抗变化化-需要研究；需要研究；临界转差率临界转差率-频率变化频率变化-电抗减小电抗减小-临界转差率变大临界转差率变大起动转矩起动转矩-电压变化、频率变化电压变化、频率变化-需要需要研究研究电电机机学学及及拖拖动动基基础础261. 变频调速的机械特性变频调速的机械特性1160sfnfp222112()mRsRXX当当f1较高时，可忽略较高时，可忽略R1，21211mRsXXf221222112211222221121122(2)sRUmsTRRXXsUm psf RfsRRsfLL电电机机学学及及拖拖动动基基础础27nS很小

15、时，可得很小时，可得n对应于某一对应于某一T时的转速降为时的转速降为211122Um psfTsfR160fnsp 2221160 2()TRnsm pUf 电电机机学学及及拖拖动动基基础础2828当定子频率较高时当定子频率较高时 ，忽略，忽略R121max2211212sUmTRXXR121RXX2max1UTCf最大转矩最大转矩12sfp 121122()XXfLLmaxTNTK T221NTUTCK f电电机机学学及及拖拖动动基基础础29n可见，可见， =定值时，对于同一定值时，对于同一T，变频时转速降，变频时转速降 近近似不变，人为机械特性是一族平行线似不变，人为机械特性是一族平行线n

16、当当f1较小时，需要考虑较小时，需要考虑R1的影响，的影响，Tmax降低降低1Ufn电电机机学学及及拖拖动动基基础础30 低频电压补偿：对于恒转矩负对于恒转矩负载，要求在整个调速范围内过载能力载，要求在整个调速范围内过载能力不变，因此希望不同频率下的最大转不变，因此希望不同频率下的最大转矩保持不变，为此通常需在低频时进矩保持不变，为此通常需在低频时进行电压补偿，即在行电压补偿，即在Us/f1=常数的基础常数的基础上，适当提高低频时的电压，以补偿上，适当提高低频时的电压，以补偿定子电阻压降的影响，典型的电压定子电阻压降的影响，典型的电压-频率特性如图所示。频率特性如图所示。 基频以上的电压-频率

17、关系：当运行频率达到基频（额当运行频率达到基频（额定频率）时，电压已达额定值，若频率超过基频，电压不能定频率）时，电压已达额定值，若频率超过基频，电压不能继续增加，通常使之保持额定值不变，这样气隙磁通将随频继续增加，通常使之保持额定值不变，这样气隙磁通将随频率升高近似成反比变化，电动机进入弱磁调速阶段，最大转率升高近似成反比变化，电动机进入弱磁调速阶段，最大转矩随频率升高而降低，具有近似恒功率特性。矩随频率升高而降低，具有近似恒功率特性。图图 变频运行时的电压变频运行时的电压-频率特性曲线频率特性曲线 电电机机学学及及拖拖动动基基础础31当定子频率较高时当定子频率较高时 ，忽略，忽略R1对于恒

18、转矩调速，如果变频装置保证对于恒转矩调速，如果变频装置保证 随随 成正比地变成正比地变化，则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能化，则可保证在频率变化过程中电动机具有同样的过载能力，在恒转矩调速下的变频装置一般就是根据这一要求设力，在恒转矩调速下的变频装置一般就是根据这一要求设计的。计的。 1fU21max2211212sUmTRXXR121RXX2max1UTCf2. 恒转矩调速恒转矩调速12sfp 121122()XXfLLmaxTNTK T221NTUTCK f电电机机学学及及拖拖动动基基础础3211UUff定值可见，恒转矩变频调速可见，恒转矩变频调速时，如能保持时，如能保持 =

19、定值，则可保定值，则可保证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通证调速过程中电动机的过载能力基本不变，同时可满足磁通 基本不变的要求。基本不变的要求。1/Uf频率变为频率变为 ，定子相电压、额定转矩及过载倍数相应变，定子相电压、额定转矩及过载倍数相应变为为 、 及及 ，则变频前后额定转矩之比为，则变频前后额定转矩之比为1f UNTTK2211NTNTUTfKTUfK TTKK 11NNUTfUfTNNTT 电电机机学学及及拖拖动动基基础础3311UUff定值3. 恒功率调速恒功率调速TNNNssPTT 定值N1N1TfTfN1N1TfTf11NNUTfUfT11UfUf或或可见可见

20、，在恒功率调速时，如能满足，在恒功率调速时，如能满足 =定值定值的条件，的条件，调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通调速过程中电动机的过载能力也能保持不变，但此时磁通将发生变化。将发生变化。如果此时按恒转矩调速满足如果此时按恒转矩调速满足 =定值定值的条件，则磁通将的条件，则磁通将基本不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。基本不变，但电动机的过载能力将在调速过程中改变。1/Uf1/Uf电电机机学学及及拖拖动动基基础础34n变频调速的优点变频调速的优点l调速范围较大调速范围较大l平滑性较高平滑性较高l变频时按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，变频时按不同规律变化可实现恒转

21、矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求以适应不同负载的要求l低速时特性的静差率较高低速时特性的静差率较高n缺点：缺点：l必须有专门的变频电源必须有专门的变频电源l恒转矩调速时，低速段电动机的过载倍数大为降低，恒转矩调速时，低速段电动机的过载倍数大为降低，甚至不能带动负载甚至不能带动负载4. 变频调速的特点变频调速的特点电电机机学学及及拖拖动动基基础础35变频电机变频电机 对普通异步电动机来说，在设计时主要考虑的性能参数对普通异步电动机来说，在设计时主要考虑的性能参数是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动是过载能力、启动性能、效率和功率因数。而变频电动机，由于临界转差率反比于电源频率，可

22、以在临界转差机，由于临界转差率反比于电源频率，可以在临界转差率接近率接近1时直接启动，因此，过载能力和启动性能不再时直接启动，因此，过载能力和启动性能不再需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机需要过多考虑，而要解决的关键问题是如何改善电动机对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下：对非正弦波电源的适应能力。方式一般如下： 1） 尽可能的减小定子和转子电阻。尽可能的减小定子和转子电阻。减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引减小定子电阻即可降低基波铜耗，以弥补高次谐波引起的铜耗增加起的铜耗增加2）为抑制电流中的高次谐波，）为抑制电流中的高次谐波，需适当增加电动机的需适当增加电动机的

23、电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜电感。但转子槽漏抗较大其集肤效应也大，高次谐波铜耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速耗也增大。因此，电动机漏抗的大小要兼顾到整个调速范围内阻抗匹配的合理性。范围内阻抗匹配的合理性。3）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态）变频电动机的主磁路一般设计成不饱和状态，一，一是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，是考虑高次谐波会加深磁路饱和，二是考虑在低频时，为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。为了提高输出转矩而适当提高变频器的输出电压。 电电机机学学及及拖拖动动基基础础362、结构设计、结构设计在结构设计时，主要也是考虑

24、非正弦电源特性对变频在结构设计时，主要也是考虑非正弦电源特性对变频电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，电机的绝缘结构、振动、噪声冷却方式等方面的影响，一般注意以下问题：一般注意以下问题：1）绝缘等级，一般为）绝缘等级，一般为F级或更高级或更高，加强对地绝缘和线，加强对地绝缘和线匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。匝绝缘强度，特别要考虑绝缘耐冲击电压的能力。2）对电机的振动、噪声问题）对电机的振动、噪声问题，要充分考虑电动机构，要充分考虑电动机构件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次件及整体的刚性，尽力提高其固有频率，以避开与各次力波产生共振现象。力波产生共振现象。

25、3）冷却方式）冷却方式：一般采用强迫通风冷却，即主电机散：一般采用强迫通风冷却，即主电机散热风扇采用独立的电机驱动。热风扇采用独立的电机驱动。4）防止轴电流措施）防止轴电流措施，对容量超过，对容量超过160KW电动机应采电动机应采用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称，也会产生用轴承绝缘措施。主要是易产生磁路不对称，也会产生轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流，当其他高频分量所产生的电流结合一起作用时，轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采轴电流将大为增加，从而导致轴承损坏，所以一般要采取绝缘措施。取绝缘措施。 电电机机学学及及拖拖动动基基础础37第三节第三节 调

26、节转差能耗调速调节转差能耗调速n转差能耗调速的含义转差能耗调速的含义 改变运行的转差率。改变运行的转差率。 如何改变转差率？如何改变转差率？电电机机学学及及拖拖动动基基础础 改变转差率改变转差率-改变切割速度改变切割速度-在电磁在电磁转矩不变的前提下，转子电势的大小与磁转矩不变的前提下，转子电势的大小与磁场和切割速度有关场和切割速度有关-转子电流与转子电势转子电流与转子电势和转子电阻、电抗有关和转子电阻、电抗有关 因此，改变转差率因此，改变转差率-可以改变定子的磁可以改变定子的磁场或转子的参数。场或转子的参数。38电电机机学学及及拖拖动动基基础础3939n转差能耗调速方法的类型转差能耗调速方法

27、的类型l转子串联电阻调速转子串联电阻调速用于绕线转子异步电动机用于绕线转子异步电动机l改变定子电压调速改变定子电压调速常用于笼型转子异步电动机常用于笼型转子异步电动机l滑差电动机滑差电动机常用于笼型转子异步电动机常用于笼型转子异步电动机l串级调速串级调速用于绕线转子异步电动机用于绕线转子异步电动机n转差能耗调速的共同特点转差能耗调速的共同特点l在调速过程中产生大量的转差功率在调速过程中产生大量的转差功率sPe，且消耗在转，且消耗在转子电路，使转子发热，调速的经济性较差（子电路，使转子发热，调速的经济性较差（除串级除串级调速外调速外）电电机机学学及及拖拖动动基基础础4040一、转子电路串联电阻调

28、速一、转子电路串联电阻调速 n含义：含义：l在转子回路中串入电阻在转子回路中串入电阻n过程过程 转子电阻加大转子电阻加大转子电流减小转子电流减小电磁转矩减小电磁转矩减小-转速降低转速降低-切割切割速度提高速度提高电势提高电势提高转子电流提转子电流提高高电磁转矩提高一直到负载转矩电磁转矩提高一直到负载转矩平衡为止。平衡为止。电电机机学学及及拖拖动动基基础础转子串电阻时电机的运行状态转子串电阻时电机的运行状态 转子串电阻时电机的转子串电阻时电机的运行过程：运行过程： 当临界转差率不大于当临界转差率不大于1，则电机稳定运行于，则电机稳定运行于第一象限；第一象限； 当临界转差率大于当临界转差率大于1时

29、时，电机将稳定运行于，电机将稳定运行于第四象限。第四象限。41电电机机学学及及拖拖动动基基础础42一、转子电路串联电阻调速一、转子电路串联电阻调速 n优点：优点：l调速方法简单调速方法简单l设备简单，初期投资少设备简单，初期投资少n缺点缺点l为有极调速，为有极调速，调速平滑性差调速平滑性差l随着转子电阻的增大，机械特性变软，随着转子电阻的增大，机械特性变软，不能满足静不能满足静差率及调速范围的要求差率及调速范围的要求，尤其空载或轻载调速时，尤其空载或轻载调速时，调速范围更小调速范围更小l低速时转差率大，大量的转差功率在转子回路电阻低速时转差率大，大量的转差功率在转子回路电阻上消耗，上消耗，效率

30、低，经济性差效率低，经济性差 电电机机学学及及拖拖动动基基础础4343二、改变定子电压调速二、改变定子电压调速 n改变定子电压的含义：改变定子电压的含义：改变定子电压的大小改变定子电压的大小n过程：过程：定子电压减小定子电压减小定子电流减小定子电流减小磁场减磁场减小小转子电势减小转子电势减小转子电流减小转子电流减小电电磁转矩减小磁转矩减小转速减小转速减小n降压的机械特性：降压的机械特性：理想空载点不变；理想空载点不变； 转矩减小；转矩减小； 理想空载点不变。理想空载点不变。电电机机学学及及拖拖动动基基础础44二、改变定子电压调速二、改变定子电压调速 n改变定子电压的机械特性：改变定子电压的机械

31、特性：对于恒转矩负载：对于恒转矩负载：转速低于转速低于nm的机械特的机械特性不能稳定运行，仅性不能稳定运行，仅nsnm的转速区段的转速区段可调，故可调，故调速范围很小调速范围很小对于通风机负载：对于通风机负载：转速低于转速低于nm的机械特的机械特性也能稳定运行，性也能稳定运行，调速范围扩大了调速范围扩大了n转子电阻较高时改变定子电压的机械特转子电阻较高时改变定子电压的机械特性：性：对于恒转矩负载：对于恒转矩负载：可得较宽调速范围可得较宽调速范围但是：但是：特性太软特性太软，静差率常不能满足要，静差率常不能满足要求；求；低压时过载能力较低低压时过载能力较低，负载稍波动，负载稍波动即可导致停转。即

32、可导致停转。电电机机学学及及拖拖动动基基础础4545二、改变定子电压调速二、改变定子电压调速 n改变定子电压的特点：改变定子电压的特点：对于恒转矩负载：当负载转矩小于最大对于恒转矩负载：当负载转矩小于最大电磁转矩时，系统可以稳定运行；电磁转矩时，系统可以稳定运行； 对于恒转矩负载：当负载转矩大于最大对于恒转矩负载：当负载转矩大于最大电磁转矩时，系统则会直接停止。电磁转矩时，系统则会直接停止。电电机机学学及及拖拖动动基基础础46目前，都采用目前，都采用晶闸管交流调压闭环系统晶闸管交流调压闭环系统进行调速进行调速优点：优点：可实现平滑调速，得到低速硬特性和较大的调速范围；可实现平滑调速，得到低速硬

33、特性和较大的调速范围；结构简单，成本较低结构简单，成本较低缺点：缺点：调速效率较低，功率因数比转子串电阻时更低调速效率较低，功率因数比转子串电阻时更低适用类型：适用类型：一般用于高转差率笼型转子异步电动机一般用于高转差率笼型转子异步电动机也可用于绕线转子异步电动机也可用于绕线转子异步电动机电电机机学学及及拖拖动动基基础础47三、滑差电动机三、滑差电动机（一）电磁滑差离合器的调速原理（一）电磁滑差离合器的调速原理n滑差电动机由滑差电动机由笼型异步电动机笼型异步电动机、滑差滑差离合器离合器和和控制装置控制装置构成构成n滑差离合器由滑差离合器由电枢（主动部分）电枢（主动部分）、磁、磁极和绕组（从动部

34、分，合称感应子）极和绕组（从动部分，合称感应子）n绕组通电，磁通交链电枢与感应子绕组通电，磁通交链电枢与感应子n电枢以一定的转速在感应子所建立的电枢以一定的转速在感应子所建立的磁场内旋转，电枢各点磁通处在不断磁场内旋转，电枢各点磁通处在不断重复的变化之中，电枢上出现感应电重复的变化之中，电枢上出现感应电动势。动势。n当感应子也旋转时，此感应电动势为当感应子也旋转时，此感应电动势为21 BlRE电电机机学学及及拖拖动动基基础础48n在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为在此感应电动势的作用下，电枢内将出现涡流，其值为l 为一个极下的等效电阻为一个极下的等效电阻n涡流与感应子磁场相互作用

35、力为涡流与感应子磁场相互作用力为 ，转矩为，转矩为n转矩使感应子带动生产机械沿电枢的转向旋转转矩使感应子带动生产机械沿电枢的转向旋转n平滑地调节滑差离合器的励磁电流，实现感应子无极调速平滑地调节滑差离合器的励磁电流，实现感应子无极调速pZ21ppZBlRZEIBlIF 212222pZRlBpFRT电电机机学学及及拖拖动动基基础础49（二）电磁滑差离合器的调速性能（二）电磁滑差离合器的调速性能 1. 机械特性机械特性n励磁电流越小，特性越软励磁电流越小，特性越软2. 效率效率n输入功率输入功率n输出功率输出功率n转差功率转差功率n如如T1=T2，则滑差离合器的效率为，则滑差离合器的效率为21P

36、PP11 1(9550)PTn222(9550)PT nsnsnnnPP111112122电电机机学学及及拖拖动动基基础础50n优点：优点：结构简单，运行可靠，维护方便，加工结构简单，运行可靠，维护方便，加工容易，能平滑调速，用闭环系统可扩大其调速容易，能平滑调速，用闭环系统可扩大其调速范围范围n缺点：缺点：须增加滑差离合器设备；调速效率低；须增加滑差离合器设备；调速效率低；在负载转矩在负载转矩Tz10%TN时，可能失控（即存在不时，可能失控（即存在不可控区）可控区）n适用类型：适用类型：笼型转子异步电动机笼型转子异步电动机电电机机学学及及拖拖动动基基础础51四、串级调速四、串级调速（一）串级

37、调速的一般原理（一）串级调速的一般原理串级调速串级调速中等以上功率的中等以上功率的绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机与其与其他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调速。他电动机或电子设备串级联接以实现平滑调速。异步电动机的串级调速，就是在异异步电动机的串级调速，就是在异步电动机转子电路内步电动机转子电路内引入感应电动引入感应电动势势 ，以调节异步电动机的转速。，以调节异步电动机的转速。引入电动势的方向，可与转子电动引入电动势的方向，可与转子电动势势 方向相同或相反，其方向相同或相反，其频率则频率则与转子频率相同与转子频率相同。fEsE2fE电电机机学学及及拖拖动动基基础础52n调速过程调速过程

38、l未引入未引入Ef时时l引入引入Ef时时lI2TnsI2TT=Tz，调速结束，调速结束lI2TnsI2TT=Tz，调速结束，调速结束 1 与与 同相同相 fE2E s2222222XsRsEI2222222XsREsEIf 2 与与 反相反相 fE2E s电电机机学学及及拖拖动动基基础础53 3 超前超前 某一角度某一角度fE2E sn将将Ef分解为两个分量，一分解为两个分量，一个与个与E2s同相，一个超前同相，一个超前E2s90on同相可以调速同相可以调速n超前超前90o可以提高定子功可以提高定子功率因数率因数电电机机学学及及拖拖动动基基础础54（二）串级调速的机械特性（二）串级调速的机械特

39、性21212222TTEEsssTssssTTmDmDmDmDmDmDnT1Ef=0时异步电动机的转矩时异步电动机的转矩nT2旋转磁场与旋转磁场与Ef引起的电流分量相互作用产生的转矩引起的电流分量相互作用产生的转矩分量分量 利用利用Ef大小和方向的改变，既可在同步转速以上，又可在大小和方向的改变，既可在同步转速以上，又可在同步转速以下调速同步转速以下调速电电机机学学及及拖拖动动基基础础55（三）晶闸管串级调速的基本原理（三）晶闸管串级调速的基本原理l转子电压转子电压E2s=sE2lE2s经整流后变为直流电动势经整流后变为直流电动势Ud=k1E2s=k1sE2l逆变器直流侧电压逆变器直流侧电压U

40、=k2U2cosl直流回路电流直流回路电流Id=（Ud-U）/Rl忽略电阻忽略电阻R上的压降，则有上的压降，则有Ud=U=k1sE2 =k2U2cosl当整流器和逆变器都为三相桥式电路时，当整流器和逆变器都为三相桥式电路时，k1=k2，转差率为，转差率为s= U2cos/E2l可见，可见，U视为加到转子电路的电动势视为加到转子电路的电动势Ef，控制逆变角，控制逆变角，可，可改变改变U（即（即Ef），从而实现异步电动机串级调速），从而实现异步电动机串级调速电电机机学学及及拖拖动动基基础础56优点：优点：晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率可晶闸管串级调速具有调速范围宽，效率高（转差功率

41、可反馈电网），便于向大容量发展等优点；反馈电网），便于向大容量发展等优点；应用范围广，应用范围广，适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载适用于通风机负载，也可用于恒转矩负载缺点：缺点：功率因数较差功率因数较差适用类型：适用类型：绕线转子异步电动机绕线转子异步电动机电电机机学学及及拖拖动动基基础础57n变极调速：掌握变极调速：掌握其方法和特点其方法和特点笼型转子笼型转子n变频调速：掌握变频调速：掌握其方法和特点其方法和特点笼型转子笼型转子n调节转差能耗调速：调节转差能耗调速：n了解了解转子串电阻调速的方法和特点转子串电阻调速的方法和特点绕线转子绕线转子n了解了解变定子电压调速的方法和特点变定子电压调速的方法和特点笼型或绕线转笼型或绕线转子子n了解了解滑差离合器调速的方法和特点滑差离合器调速的方法和特点笼型转子笼型转子n掌握掌握串级调速的方法和特点串级调速的方法和特点绕线转子绕线转子n总之：总之：l对于对于绕线转子绕线转子