第3章异步电机的电力拖动

第3章异步电动机的电力拖动3.1三相异步电动机的机械特性3.2三相异步电动机的起动3.3三相异步电动机的制动3.4三相异步电动机的调速返回主页电机与拖动3.1三相异步电动机的机械特性1.电磁转矩公式(1)电磁转矩的物理公式

Pe=m2E2I2cos2E2=4.44f1

kw2N2ΦmT

=PeΩ060Pe2n0

=T=CTΦm

I2cos2※转矩常数:

p

Pe2

f1

=4.44pm2kw2N2

2

CT

=m2p2f1

=

E2sE2√R22＋(sX2)2R2√R22＋(sX2)2(2)电磁转矩的参数公式pPe2f1

T

=m2p2

f1

=E2I2cos2

m2p2f1

=sR2E22R22＋(sX2)2(4.44f1kw2N2Φm)2m2p2f1

=sR2R22＋(sX2)24.44f1kw2N2m2p2f1

=sR2R22＋(sX2)2()U14.44f1kw1N12()2m22

=spR2U12f1［R22＋(sX2)2］kw2N2kw1N1令

()2m22

KT

=kw2N2kw1N1

T

=KTspR2U12f1［R22＋(sX2)2］(3)电磁转矩的实用公式由=0，得dTds

最大（临界）转矩

TM=KTpU12

2f1X2

临界转差率

R2X2sM=由此可见：①T(TM)∝U12，

sM与U1无关。②sM∝R2，

TM与R2无关。额定电磁转矩

最大转矩倍数

TMTNMT=

若忽略

T0，则602TN=PNnNT=+2TM

sMs

ssM整理上面各式，得［］=±－1ssMTMT(

)2TMT

sMs

=解上述方程，可得

※

根据s

和sM的相对大小，取“＋”或取“－”。

由于sN

sM，则(

)2［］=－－1sNsMTMTNTMTN即有下面的关系sM=sN(MT＋

MT2－1)sN=sM(MT－

MT2－1)

【例

3.1】

Y132M－4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=45N·m，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n0－nn0s

===0.03

1500－14551500

n0－nNn0sN===0.041500－14401500解：sM=sN(MT＋

MT2－1)=0.04(2.2

＋

2.22－1)=0.1664602TN=PNnN602=×N·m=49.76N·m75001440TM

=MTTN=2.2×49.76N·m=109.47N·m忽略

T0，则TL

=T2

sMs=T=＋2TM

ssM=N·m=38.32N·m+2×109.470.030.1660.1660.03当

TL

=T2=T=

45N·m时=0.166×－

－1(

)2109.4745109.4745=0.036n=(1－s)n0=(1－0.036)×1500r/min=1446r/minTMTs=sM

－－1TMT(

)2OTs2.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，机械特性称为固有机械特性。1n0TnOMSNNM

S

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。

额定状态说明了电动机长期运行的能力

TL≤TN，P2≤PN，I1≤IN。(1)额定状态（N点）

nNTNn0TnON

sN=0.01~0.09很小，

T

增加时，n下降很少

——硬特性。工作段(2)

起动状态（S

点）对应s=1，n=0的状态。

——又称为堵转状态。起动时T=

Tst，

I1L=Ist

Tst——直接起动的能力。

起动条件

①Tst

>TL。②

Ist＜线路允许值。

起动转矩倍数n0TnOSTstst=TstTN

起动电流倍数sc=IstIN

Y系列三相异步电动机

st=1.6~2.2

sc=5.5~7.0临界转速(3)

临界状态（M

点）n0nTOM

对应s=sM，T=

TM的状态。nMTM

临界状态明了电动机的短时过载能力。

过载倍数αMT=TMTN

Y系列三相异步电动机

MT

=2~2.2

临界转差率sMsM=sN(MT＋MT2－1)

【例

3.2】一台Y225M－2型三相异步电动机，若TL=200N·m，试问能否带此负载：(1)长期运行；(2)短时运行；(3)直接起动（设Ist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。

(1)电动机的额定转矩602TN=PNnN602×3.14

==145N·m45×1032970由于TN＜TL，故不能带此负载长期运行。(2)电动机的最大转矩

TM=MT

TN=2.2×145N·m=319N·m由于TM＞TL

，故可以带此负载短时运行。(3)电动机的起动转矩

Tst=stTN=2.0×145N·m=290N·m由于Tst＞TL，且超过1.1倍TL，故可以带此负载直接起动。U1'＞U1"3.人为特性(1)降低定子电压时的人为特性sMTsOU1'U1"U1'＞U1"sMnTOU1'U1"m1R2'Ω0sT=I2'21sNI2N'2=1sI2'2降低U1转速稳定后

T=TLs"

＞s'

n"＜n'I2"＞I2'R2'

＜R2"R2=X2(2)转子电阻增加时的人为特性

根据sM=R2/X2，

TM与R2

无关。TsOTMsM＜1sM=1sM＞1当R2＜X2时，

sM＜1，

R2→Tst。当R2=X2时，

sM=1，Tst=

TM。当R2＞X2时，

sM＞1，R2→Tst。R2＜X2R2＞X2(3)定子频率改变时的人为特性①

f1＜fNE14.44

f1

kw1N1Φm=≈U14.44

f1

kw1N1为保持Φm

=常数=常数U1f1

因为n0∝f1,sM∝1f1所以

△n

=n0－nM=sMn0（不变）TM=KTpU12

2f1X2R2X2sM=()因为

TM∝U1f12所以

TM

不变。f1＜fNn0'f1n0TnOfNTMTM=KTpU12

2f1X2R2X2sM=②

f1＞fN，U1L=UN（不变）调频时：f1→

Φm因为

n0∝f1，sM∝1f1所以

△n

=n0－nM=sMn0(不变)TM∝1f12而且：f1＞fNn0'f1n0TnOfN(4)改变磁极对数时的人为特性U1U2U3U4××(a)p=2SNNSU1U2U3U4NS(b)p=1(a)YY(p)(b)Y(2p)(c)△(2p)定子绕组常用的接法(1)YY－Y

变极①

p

→

2p，n0→n0/2。②

N1→2N1

，KT→KT/

4

。③

sM不变，U1不变。④△n

=n0－nM=sMn0→sMn0/2。⑤

TM(Tst)→TM(Tst)/2

。

KT=()2m22kw2N2kw1N1TM=KTpU12

2f1X2n0TnOYYY0.5n0(2)YY－△

变极①

p→

2p

，n0→n0/2。②

N1→2N1

，KT→KT/

4

。③

sM不变，U1→

3U1。△n0TnOYY0.5n0④△n

=n0－nM=sMn0→sMn0/2。⑤TM(Tst)→1.5TM(Tst)。

KT=()2m22kw2N2kw1N1TM=KTpU12

2f1X2

3.2三相异步电动机的起动1.电动机的起动指标(1)

起动转矩足够大

Tst

＞TL

Tst≥(1.1~1.2)TL(2)

起动电流不超过允许范围。异步电动机的实际起动情况起动电流大：Ist=scIN=(5.5～7)IN

起动转矩小：Tst=stTN=(1.6～2.2)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。2.笼型异步电动机的直接起动(1)小容量的电动机（PN≤7.5kW）(2)电动机容量满足如下要求：IstINsc=≤14〔〕3+电源总容量(kV·A)电动机容量(kW)3.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M3~3~RSS1FUS2起动运行M3~XSS1FUS23~适用于：正常运行为△联结的电动机。(2)星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2适用于：正常运行为△联结的电动机。(2)星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2Y

起动适用于：正常运行为△联结的电动机。(2)星形－三角形减压起动（Y－起动）起动S23~UNS1FUU1U2V1V2W1W2

定子相电压比U1PYU1P△UN

3UN==13

定子相电流比I1PYI1P△U1PYU1P△==13

起动电流比IstYIst△I1PY3I1P△==13

Y型起动的起动电流IstY=Ist13

起动转矩比TstYTst△U1PYU1P△==13()2TstY=Tst13

Y型起动的起动转矩(1)IstY＜Imax（线路中允许的最大电流）；(2)TstY＞TL。否则不能采用此法。

Y－起动的使用条件(2)自耦变压器减压起动TA3~UNS1FUS2M3~(2)自耦变压器减压起动3~UNS1FUS2TAM3~起动(2)自耦变压器减压起动TA3~UNS1FUS2M3~运行(2)自耦变压器减压起动3~UNS1FUS2TAM3~起动U降压比

定子线电压比U1LaU1LbUUN==KA

定子相电压比U1PaU1Pb==KAU1LaU1Lb

定子相电流比I1PaI1Pb==KAU1PaU1Pb(2)自耦变压器减压起动TAM3~3~UNS1FUS2起动IstaKAIsta起动电流比IstaIstbI1PaI1Pb==KA

电源电流比IaIbKAIstaIstb==KA2

起动转矩比=KA2TstaTstbU1PaU1Pb=()2

自耦变压器减压起动的起动电流

自耦变压器减压起动的起动转矩Ista=KA2IstTsta=KA2Tst

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)Ista＜Imax（线路中允许的最大电流）。(2)Tsta＞TL

否则不能采用此法。自耦变压器降压比的选择方法自耦变压器减压起动的使用条件KA2Ist＜ImaxKA2Tst＞TL＜KA2＜TLTstImaxIst

【例

3.3】

一台

Y250M－6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250N·m，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602TN=PN

nN=×N·m=359N·m602×3.1437×103985直接起动时起动转矩和起动电流为

Tst=stTN=

1.8×359N·m=646N·mIst=scIN

=

6.5×72A=468A虽然Tst＞250N·m，但是

Ist＞360A，所以不能采用直接起动。

(2)能否采用Y－起动TstY=Tst13=×646

N·m=215N·m13IstY=Ist13=×468

A=156A13虽然IstY＜360A，但是

TstY＜250N·m，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

=

0.82×646N·m=413N·mIsta=KA2Ist

=

0.82×468A=300A由于

Tsta＞250N·m，而且

Ista＜360A，所以能采用

KA=0.8

的自耦变压器起动。4.改善起动性能的三相笼型异步电动机(1)深槽异步电动机槽深h与槽宽b之比为：h/b=8~12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→

。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。Rst1Rst23~M3~S1S2S(1)起动过程5.绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动①串联Rst1和Rst2起动（特性a）总电阻R22=R2+Rst1+Rst2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除

Rst2(1)起动过程b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2②

合上S2，切除Rst2（特性b）总电阻R21=R2+Rst15.绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动3~M3~S1S2Rst1Rst2S切除

Rst1③合上S1，切除Rst1（特性c）总电阻:R25.绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动c(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2(1)起动过程p3~M3~S1S2Rst1Rst2S(2)起动级数未定时起动电阻的计算①选择

T1和T2

起动转矩：T1=(0.8~0.9)TM

切换转矩：T2=(1.1~1.2)TL②

起切转矩比

=T1T2③

求出起动级数m

根据相似三角形的几何关系来推导。T1n0－nc1TMn0－nMc==sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2pT2n0－nc2TMn0－nMc==sc2sMc同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因为

sa2

=

sb1，sb2

=

sc1sM∝R2

=T1T2=sMasMb=R22R21所以

=T1T2=sMbsMc=R21R2因此有下面的关系

R21=βR2R22=βR21=β2R2对于m级起动，有

R2m=βmR2式中R2m=R2＋Rst1＋Rst2＋

···＋Rstm

于是得到下式：β=

R2m

R2

m因为sMcsMasc1=sa1=R2R22=1×R2R22对于m级起动，则有sc1=R2R2m在固有特性c上，有关系T1TN=sc1sN=

TN

sNT1

m因此可得β=

R2m

R2

mm=TNsNT1

lgβ

lg④

重新计算，校验是否在规定范围内。⑤

求转子每相绕组的电阻R2R2=sNU2N√3I2N⑥计算各级总电阻和各级起动电阻

R21=βR2R22=βR21…R2m=βR2(m－1)=β2R2

=βmR2Rst1=R21－R2Rst2=R22－R21…Rstm=R2m－R2(m－1)(3)起动级数已定时起动电阻的计算①

T1=(0.8~0.9)TM②③β=

TN

sNT1

mT2

=

T1，验算：T2=(1.1~1.2)TL，若不满足，重新调整，直到满足要求。④⑤计算各级总电阻和各级起动电阻。R2=

sNU2N

3I2N

【例

3.4】

JR41－4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=

200N·m，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T1602TN=PN

nN=×N·m=266.32N·m602×3.1440×1031435

TM=MTTN=

2.6×266.32N·m=692.43N·mT1=(0.8~0.9)TM

=

(553.94~623.19)N·m取T1=580N·m(2)求出起切转矩比

(3)求出切换转矩T2T2=T1β=N·m=263.64N·m

5802.2由于T2＜1.1TL，所以所选m和β合适。(4)求出转子每相绕组电阻

R2==2.2266.320.0433×580

3

n0－nNn0sN=

1500－14351500==0.0433β

=

TN

sNT1

m4.3三相异步电动机的起动R2=

sNU2N

3I2N=

=0.08430.0433×290

1.732×86(5)求出各级总电阻

R21=βR2R22=βR21R23=βR22

(6)求出各级起动电阻

Rst1=R21－R2Rst2=R22－R21Rst3=R23－R22=2.2×0.0843=0.186

=2.2×0.0186=0.408=2.2×0.408=0.899=(0.186－0.0843)=0.102

=(0.408－0.186)=0.222=(0.899－0.408)=0.491

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。6.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n0TnOTMR2R2+Rr3.3三相异步电动机的调速3.3.1绕线型异步电动机转子串联电阻调速TLM3~3~RrKM(1)调速方向

n(2)调速范围

D较小。Φm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

→δ

。(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，

I2N

=sNE2R22＋(sNX2)2=E2

＋(sNX2)2R22

sN调速前

——恒转矩调速。调速后可见调速前调速后

I2N

=sE2

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=E2

＋X22R2＋Rr2

s

R2＋Rr

sR2

sN=

cos2

=R2R22＋(sNX2)2=R2/sN

＋X22R22

sN

cos2

=R2＋Rr

(R2＋Rr)2＋(sX2)2

cos2

=R2＋Rr

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=(R2＋Rr)/s

＋X22R2＋Rr2

s

=R2/sN

＋X22R22

sN可见，调速前后cos2不变，根据T=CTΦm

I2cos2可知调速时允许的转矩不变，为恒T调速。

【例

】

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=

100N·m。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

n0－nNn0sN=

1500－14201500==0.0533602TN=PN

nN=×N·m=134.57N·m602×3.1420×1031420TM=MTTN=

2.3×134.57N·m=309.5N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0387)×1500r/min=1442r/min(2)转子串联电阻

Rr

时，TM不变，sM∝(R2＋Rr)sM=sN(MT＋MT2－1)=0.0533×(2.3＋

2.32－1)=0.233=0.233×－－1=0.0387(

)2309.5100309.5100s=sM

－－1TMT(

)2TMTR2=

sNU2N

3I2N=

=0.08410.0533×187

1.732×68.5s'M=sM

R2＋Rr

R2=×0.233

=0.277

0.10.0841由于TL不变，因此s

∝(R2＋Rr)n'

=(1－s')n0

=(1－0.046)×1500r/min=1431r/min=0.277×－－1=0.046(

)2309.5100309.5100s'=s'M

－－1(

)2T'MTT'MTs'

=s

R2＋Rr

R2=×0.0387

=0.046

0.10.0841(1)调速方向

f1＜fN

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f1＞fN时：n。=常数

U1f1

因为→Φm基本不变，基本不变。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos2

①

f1＜fN

时——恒转矩调速。

P2=T2ΩU14.44f1

kw1N1Φm=≈TΩ②

f1＞fN

时因为

U1L=

UN所以

T

=

CTΦmI2Ncos2

∝1f1∝1n∝1n∝Tn

=常数——恒功率调速。n0TnOnMUNTLTL第二节改变定子电压调速TL(1)调速方向

U1(＜UN)↓→n↓(2)调速范围D较小。U1n0TnOnMUNU1(3)调速的平滑性若能连续调节U1，n

可实现无级调速。(4)调速的稳定性稳定性差。(5)调速的经济性经济性较差。①

需要可调交流电源。②cos1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T∝U1p2所以U1

→T(n)→P24.4三相异步电动机的调速

【例

】

三相笼型异步电动机，PN=15kW，UN=380V，nN=960r/min，MT=2。试求：(1)U1=380V，TL=120N·m时的转速；(2)U1=300V，TL=100N·m时的转速。解：(1)U1=380V，TL=120N·m时

n0－nNn0sN=

1000－9601000==0.04602TN=PN

nN=×N·m=149.28N·m602×3.1415×103960TM=MTTN=

2×149.28N·m=298.56N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.031)×1000r/min=969r/minsM=sN(MT＋MT2－1)=0.04×(2＋

22－1)=0.149=0.149×－－1=0.031(

)2298.56120298.56120s=sM

－－1TMT(

)2TMT

n

=(1－s)n0

=(1－0.044)×1000r/min=956r/min=0.149×－－1=0.044(

)2186100186100(2)U1=300V，TL=100N·m时

sM不变，Tm∝U12，故

sM=0.149TM=×298.56N·m=186N·m

300

3802s=sM

－－1TMT(

)2TMT横截面U1U2V1V2W2W1U1V1

W1U2V2

W2流出流入3.3.2变极调速U←V←W←U1U2V1V2W2W1i1=Imsin

ti2=Imsin(

t－120O)i3=Imsin(

t＋120O)i1

i2

i3

t=0O

时i1=0，i2＜0，i3

＞0××NSIm

tOi1U1U2V1V2W2W1每相绕组由一个线圈组成U1V1W1U2V2

W2U3V3

W3U4V4

W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由两个线圈串联组成TLn0TnOYYY0.5n0n0TnO△YY0.5n0TL(1)调速方向

YY→Y(△)：n

Y(△)→YY：n(2)调速范围D=2~4(3)调速的平滑性平滑性差。(4)调速的稳定性稳定性好。静差率：(5)调速的经济性经济性好。(6)调速时的允许负载①YY－Y

满载输出功率：满载输出转矩：(基本不变）δ=×100%

n0－nn0

△nn0

=P2=

3UNINcos1T2=P2=，12INYINYY因为=12

YYY——恒转矩调速。如果cos1、η不变，则=12

P2YP2YY=1

T2YT2YY（恒转矩调速）(2)YY－△因为=

3IPN2IPNIN△INYY=32=12

△

YY如果cos1、

η不变，则

P2△P2YY=

32≈1（恒功率调速）

T2△T2YY=×2=1.732

32——（近似）恒功率调速。

【例

】

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

=

10N·m的恒转矩负载。求在两种不同极对数时的转速。解：(1)p=2时

n0－nNn0sN=

1500－14401500==0.04602TN=PN

nN=×N·m=14.6N·m602×3.142.2×1031440TM=MTTN=

2×14.6N·m=29.2N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0263)×1500r/min=1460.55r/min(2)p=1时sM=sN(MT＋MT2－1)=0.04×(2＋

22－1)=0.149=0.149×－－1=0.0263(

)229.21029.210s=sM

－－1TMT(

)2TMT

n0－nNnNsN=

3000－28803000==0.04602TN=PN

nN=×N·m=12.61N·m602×3.143.8×1032880TM=MTTN=

2×12.61N·m=25.22N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0308)×3000r/min=2907.6r/min=0.149×－－1=0.0308(

)225.221025.2210s=sM

－－1TMT(

)2TMT3.3.2变频调速

U、f可变M3~3~整流电路逆变电路50Hz控制电路

直流n0TnOn0'f1＞fNU1L=UNn0TnOn0'f1＜fN，=常数U1f1

TLTL(1)调速方向

f1＜fN

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f1＞fN时：n。=常数

U1f1

因为→Φm基本不变，基本不变。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos2

①

f1＜fN

时——恒转矩调速。

P2=T2ΩU14.44f1

kw1N1Φm=≈TΩ②

f1＞fN

时因为

U1L=

UN所以

T

=

CTΦmI2Ncos2

∝1f1∝1n∝1n∝Tn

=常数——恒功率调速。变频器4.4三相异步电动机的调速4.4三相异步电动机的调速优点：(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120W到7.5kW）。(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1、双馈调速的基本原理:

双馈是指绕线式异步电动机的定、转子三相绕组分别接到两个独立的三相对称电源，其中定子绕组的电源为固定频率的工业电源，而转子电源电压的幅值、频率和相位则需按运行要求分别进行调节。随着电力电子技术的发展，绕线式异步电动机组成的双馈调速系统，得到了许多人的重视。

绕线式异步电动机双馈调速系统不仅能调节电动机的转速，还能改变电动机定子边的功率因数。3.3.4绕线型笼型异步电动机的串级调速2、串级调速的基本原理：前述的双馈调速要求加在电机转子绕组的电压频率与转子绕组感应电动势同频率。如果把异步电机转子感应电动势变为直流电动势，同时把转子外加电压也变为直流量，这就是串级调速的基本思路。通过改变逆变角的大小，就能改变电动机的转差率S。这种调速方法适合于高电压、大容量绕线式异步电动机拖动风机、泵类负载等要求调速不高的场合。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：sE2±EadR2＋j

sX2I2s

=

I2s

=

sE2＋EadR22＋(sX2)2

e2s与ead

同相位时：在引入ead

的瞬间：I2s→T

→n

→sE2→I2s

→T

···→T=TL

在引入ead的瞬间：

I2s

e2s与ead

相位相反时：→T→n→sE2→I2s→T

···→T=TL(2)串级调速的机械特性n0TnOE2sE2s+EadE2s－EadI2s

=

sE2－EadR22+(sX2)2(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，Φm不变，且

cos2也不变。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos2不变。——恒转矩调速。3.3.5电磁转差离合器调速电磁调速异步电动机又叫“滑差电动机”，是一种交流无级调速电动机，可进行较广范围的平滑调速（调速比一般为10∶1）。它由三相笼型异步电动机、电磁转差离合器和测速发电机组成，如图1所示。(1）电枢。形状是圆筒形，通常由铸钢加工而成。它是直接固定在异步电动机的轴伸上，随异步电动机旋转，属主动部分。(2)磁极。形状为爪形，有励磁绕组，固定在输出轴上，属从动部分。YCT系列电磁调速机在加装控制器后，当负载在额定转矩的10％～100％内变化时，控制根据测速发电机的信号自动调节激磁电流，使输出转速基本上不变，转速变化率小于3％。电磁调速电动机控制装置由主电路、给定电压环节、比较和放大环节、移相和触发环节,速度负反馈环节组成。(1)主电路:是一个单相半波可控整流电路。电感性负载带续流二极管。晶闸管KZ对交流220V进行半波可控整流、输出可调的直流电压为)电磁离合器提供励磁电流,系统首先起动异步电动机。然后起动控制器,当增大转速给定U给时,ΔU给→Uy↑→a↑→Ua↑→n↑转速上升使U反增大,ΔU给随之减小,当反馈达到平衡时,电机也在某一转速下相对稳定运行。(2)给定电压环节:由BZD1桥式整流经阻容型滤波C1、C2、R1和稳压管WD输出一稳定直流电作为给定电压。电位器W1用以改变给定电压大小实现电机调速。(3)比较和放大环节:给定电压与反馈信号比较后输入给晶体管BG2进行放大,在BG2的负载电阻R6上得到放大了的控制信号输入触发器。(4)移相和触发环节:①同步电源:由同步变压器TC与主电路相位一致。输出4.8V作为同步电源送到锯齿波形成电路。②锯齿波形成:由电容C6、电阻R8组成,当同步电源正半周时,u1经二极管BZ11半波整流后对电容C6充电,负半周BZ11截止。③脉冲形成和输出:锯齿波电压与放大后的控制电压叠加后输入晶体管BG1基极进行移相控制。(5)速度负反馈环节:在调速系统中加入速度负反馈环节。提高了机械特性的硬度,使转速降落减小(即静差度小)。从而扩大了允许的调速范围,使系统的静特性得到改善。3.4三相异步电动机的制动M3~3~S11.能耗制动(1)制动原理制动前

S1合上，S2断开，

M为电动状态。制动时

S1断开，S2合上。定子:U→I1→Φ

转子:n→E2→I2M为制动状态。n＋U－S2

RbI1×ΦFFTT(2)能耗制动时的机械特性OnT特点：①因T与n方向相反，