异步电机拖动-制动和四象限运行-反接、能耗、回课件

三相异步电动机的制动1行业知识三相异步电动机的制动1行业知识nTs=0电动n0TLs=0s>1反向电动2行业知识nTs=0电动n0TLs=0s>1反向电动2行业知识电动状态下电磁转矩为拖动性转矩，即Tem与n同向正向电动运行I象限反向电动运行III象限制动状态下电磁转矩为阻力矩，即Tem与n反向有无正、反向制动运行呢？3行业知识电动状态下3行业知识1、反接制动2、回馈制动3、能耗制动三相异步电动机的制动的方法4行业知识1、反接制动三相异步电动机的制动的方法4行业知识1、反接制动

1)条件：转子实际旋转方向与定子磁场旋转方向相反：n与n0方向相反。转差率：5行业知识1、反接制动5行业知识3~M3~3~M3~Rb制动前的电路制动时的电路6行业知识3~M3~MRb制动前的电路制动时的电路6行业知识2)功率平衡关系：电动机输入功率为：

反接制动时，电动机既从轴上吸入机械功率，也从电网输入电功率，并全部消耗在转子绕组电阻中。因此转子回路必须串入大电阻，减小I2。7行业知识2)功率平衡关系：7行业知识3）机械特性电源反接制动nTs=0反接制动电动n0TLn0'快速停车s=0s>18行业知识3）机械特性nTs=0反接制动电动n0TLn0'快速停车s

倒拉反转（转向反向反接制动）绕线转子回路接入电阻（位能转矩）nTs01电动n0反接TLTLT重载低速下放反接制动（绕线转子）TNSNSL1s>19行业知识倒拉反转（转向反向反接制动）nTs01电动n0反接TL

反接制动的产生两个条件：电源反接——适用于反抗性负载快速停机倒拉反转（转向反接或绕线转子回路接入电阻）

——适用于位能负载的匀低速下放

10行业知识反接制动的产生两个条件：10行业知识－TLTL制动前：正向电动状态。制动时：定子相序改变，

n0变向。OnT1n02－n0

b

s=

－n0

－n－n0=n0＋nn0即：s

＞1(第II象限)。同时：E2s、I2

反向，Tem

反向。ac

a点b点(T＜0，制动开始)惯性n↓c点(n=0，T≠0)，制动结束。d

4）电源反接制动过程——快速停车①制动过程11行业知识－TLTL制动前：正向电动状态。制动时：定子相序改变，O若到

c点时，若未切断电源：（a）若为反抗性负载－TLTLOnT1n02－n0

b

ac

d

若|Tc|>|TL|，则反向起动进入III象限，稳定运行在d点，此时为反向电动状态12行业知识若到c点时，若未切断电源：（a）若为反抗性负载－TLTL若到

c点时，若未切断电源：（b）若为位能性负载－TLTLOnT1n02－n0

b

ac

d

进入III象限，Tem和TL均为拖动转矩，使电机反向起动，直到进入IV象限，稳定运行在e点，此时Tem>0，ne<0,且|ne|>|-n0|,电机发电运行状态，为回馈制动状态e

13行业知识若到c点时，若未切断电源：（b）若为位能性负载－TLTL取决于Rb的大小。②

制动效果aOnT1n02－n0b

c

③制动时的功率

Pem=3I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=3(R2'＋Rb')

I2'2=Pem－PM=Pe＋|PM|＜0PM

=(1－s)Pem三相电能电磁功率Pem转子机械功率PM定子转子电阻消耗掉14行业知识取决于Rb的大小。②制动效果aOnT1n02－n0bOnT1n02b

c

TLad

①制动过程

定子相序不变，转子电路串联对称电阻Rb。a点b点(Tb＜TL)，惯性n↓c点(n=0，Tc＜TL)在TL作用下电机反向起动d点(

nd＜0，Td

=TL)

制动运行状态②制动效果

改变Rb的大小，改变特性2的斜率，

改变nd。3e

低速提升重物5）倒拉反转过程LT15行业知识OnT1n02bcTLad①制动过程a点③制动时的功率s=n0－n

n0第IV象限：＞1(n＜0)Pem=3I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=3(R2'＋Rb')

I2'2=Pem－PM=Pem＋|PM|＜0PM=(1－s)Pem——定子输入电功率

——轴上输入机械功率（位能负载的位能）——电功率与机械功率均消耗在转子电路中。16行业知识③制动时的功率s=n0－n第IV象限：＞1(n＜倒拉反转运行与反接制动运行的异同功率关系相同n与n0反向，s>1倒拉反转n0>0，n<0，s>1电源反接n0<0，n>0，s>1倒拉反转运行时的负载向电动机送入机械功率是靠负载贮存的位能的减小；而反接制动是靠电机惯性。17行业知识倒拉反转运行与反接制动运行的异同17行业知识2、回馈制动

1）条件：

18行业知识2、回馈制动18行业知识2）功率平衡关系：（电动机发电运行）PemP1PMP0P2转差功率输入有功功率电磁功率机械功率轴上输出功率=风摩损耗＋杂散损耗（含各谐波损耗）回馈Is·Im·＋－19行业知识2）功率平衡关系：（电动机发电运行）PemP1PMP0P2转3）机械特性：nTs01回馈制动电动n0S<020行业知识3）机械特性：nTs01回馈制动电动n0S<020行业知识T

n

O

f1'f1"f1'＞

f1"1.调速过程中的回馈制动（转向不变）TL

a

b

c

d

T

n

O

Y

YY

TL

a

b

c

d

4）回馈制动的产生21行业知识TnOf1'f1'＞f1"1.调速过程中的回馈2.位能性负载拖动电机高于同步转速回馈制动（转向不变）如：电车下坡nTs01回馈制动电动n0S<0TLT’L22行业知识2.位能性负载拖动电机高于同步转速回馈制动（转向不变）nTO

n

T

TL

n0－n0

3.下放位能负载时的回馈制动（转向改变）

G

RbT

3~

M3~

T

n

TL

b

a

c

正向电动

反接制动

d

n

回馈制动

反向电动

e

23行业知识OnTTLn0－n03.下放位能负载时的回馈制动（制动效果Rb

→下放速度

。※为了避免危险的高速，一般不串联

Rb。O

n

T

TL

n0－n0

24行业知识制动效果Rb→下放速度。On

＜0(n＜-n0)

＜0

——发出电功率，向电源回馈电能。＜0

——轴上输入机械功率(位能负载的位能)。

PCu2=Pem－PM|Pem

|=|PM|－PCu2

——机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。5）反馈制动时的功率s=－n0－n－n0=n0＋n

n0第IV象限：Pem=3I2'2R2'＋Rb'sPM=(1－s)Pems=n0－nn0第II象限：＜0(n>n0)25行业知识

M3~3~S1

制动前

S1合上，S2断开，电机为电动状态。n

＋U－S2

Rb3、能耗制动

1)条件：

将需制动的三相异步电动机断开交流电源后，立即在定子绕组中通入直流，建立一恒定磁场。

26行业知识M3~S1n＋S2Rb3、能耗制动2M3~3~S1

制动前

S1合上，S2断开，电机为电动状态。

制动时

S1断开，S2合上。定子:U→IZ→Φ

转子:n→E2→

I2

电机为制动状态。n

＋U－S2

RbIZ×ΦFFTT

3、能耗制动

1)条件：

将需制动的三相异步电动机断开交流电源后，立即在定子绕组中通入直流，建立一恒定磁场。

T与n反向27行业知识M3~S1n＋S2RbIZ×ΦFFT2)能耗制动过程——

迅速停车TLOnT12①制动过程

制动前：特性1。制动时：特性2。原点O(n=0，T=0)，a点b点惯性ab

(T＜0，制动开始)n↓制动过程结束②制动效果

Rb

→IZ

→Φ

→T

→制动快。

③制动时的功率

定子输入：P1

=0，轴上输出：P2=TΩ＜0。

动能P2→

转子电路的电能→

PCu2消耗掉28行业知识2)能耗制动过程——迅速停车TLOnT12①制动过程3)定子等效电流电磁转矩Tem的产生，仅与定子磁动势的大小以及它与转子之间的相对运动有关。可以用三相交流电流产生的旋转磁动势F~等效代替直流磁动势FZ。等效原则：a）保持磁动势幅值不变b）保持磁动势与转子之间相对转速不变，为0-n=-n。能耗制动转差率29行业知识3)定子等效电流电磁转矩Tem的产生，仅与定子磁动势的大小①Y接，输入直流电流IZ，则A相和B相绕组分别产生合成磁动势②三相绕组中通过三相交流电流，合成磁动势F~30行业知识①Y接，输入直流电流IZ，则A相和B相绕组分别产生合成磁动势③由F~=FZ得即定子Y接方式，IZ产生的磁动势可以由定子绕组通入大小为的三相交流电流产生的磁动势等效。31行业知识③由F~=FZ得即定子Y接方式，IZ产生的磁动势可以由定子绕从相量图中，由余弦定理得忽略铁损4)电磁转矩及机械特性32行业知识从相量图中，由余弦定理得忽略铁损4)电磁转矩及机械特性32由前式得到电磁转矩33行业知识由前式得到电磁转矩33行业知识由上式可知，异步电动机能耗制动时的转矩决定于等效电流I1，并且还是转子相对转速ν与转子回路电阻R2’的函数。令可求得能耗制动时的最大转矩Tm及对应的临界相对转速νm34行业知识由上式可知，异步电动机能耗制动时的转矩决定于等效电流I1，令机械特性图：nTs01能耗制动电动n0TL0Tmax35行业知识机械特性图：nTs01能耗制动电动n0TL0Tmax35行业机械特性图：36行业知识机械特性图：36行业知识能耗制动时的机械特性特点：

OnT①因T与n方向相反，

n－T曲线在第二、四象限。

②因n=0时，T=0，

n－T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'

＜37行业知识能耗制动时的机械特性特点：OnT①因T与n方向相反采用能耗制动停车，既要有较大的制动转矩，又不要使定、转子回路电流过大而使绕组过热，根据经验：对鼠笼式异步电动机：对绕线式异步电动机：38行业知识采用能耗制动停车，既要有较大的制动转矩，38行业知识5)能耗制动运行——

下放重物TLOnT12aa点b点

惯性(T＜0，制动开始)b

n↓原点O(n=0，T=0)在TL作用下n反向增加c

c点(T=TL),制动运行状态以速度nc

稳定下放重物。

a）若为反抗性负载电动机停车b）若为位能性负载39行业知识5)能耗制动运行——下放重物TLOnT12aa点三相异步电动机四象限运行40行业知识三相异步电动机四象限运行40行业知识nTs=0反接制动电动n0TL快速停车s=0s>1能耗制动回馈制动反向电动反接制动|倒拉反转能耗制动41行业知识nTs=0反接制动电动n0TL快速停车s=0s>1能耗制动回42行业知识42行业知识例：某起重机吊钩由一台绕线式三相异步电动机拖动，电动机额定数据为：PN=40kW，nN=1464r/min，λT=2.2，R2=0.06Ω。电动机的负载转矩TL的情况是，提升重物TL1=261Nm，下放重物TL2=208Nm。（1）提升重物，要求有低速、高速两档，且高速时转速nA