新能源汽车电机驱动系统 课件 2.2.4 交流感应电机的性能特点及检测

交流异步电机的性能特点主讲人：赵怀钰新能源汽车驱动电机及控制技术IMPORT导入电动汽车在行驶过程中需要频繁地进行起动、加速、减速、停车等操作，这都离不开其动力来源——电机。交流异步电机是目前市场上常用的一种主流电机，其工作过程中会经历起动、调速、制动三种工况，了解其性能特点是每个新能源汽车从业人员应该具备的技能之一。CONTENTS目录1.交流异步电机的起动交流异步电机的调速交流异步电机的制动LEARNINGOBJECTIVES学习目标1、掌握交流异步电机的起动方式2、掌握交流异步电机的调速方式3、掌握交流异步电机的制动方式4、树立节能减排的生态文明意识交流异步电机交流异步电机的起动01交流异步电机的起动起动：将三相异步电机接入电源，电机由静止不动到稳定运行的过程。1.直接起动通过开关或接触器将电动机直接接入电源的起动方法称为直接起动。

特点：简单、容易实现。是否允许电动机直接起动，取决于电动机容量和供电电源容量之间的比例：一般应用于电动机的电源是具有独立变压器供电的情况下或不经常起动的三相异步电动机。交流异步电机的起动起动：将三相异步电机接入电源，电机由静止不动到稳定运行的过程。2.降压起动对于不允许直接起动的电动机，可以采用降压起动的方法，以减小起动电流。降压起动就是在起动时，降低加在定子绕组上的电压。待电动机的转速接近额定值时，再将定子绕组的电压恢复到额定值，使电动机进入正常运行状态。由于三相异步电动机的起动转矩与电源电压的二次方成正比关系，在降压的同时也降低了起动转矩，因此这种方法适用于电动机轻载或空载起动。常见的降压起动图5-7星形-三角形转换起动电路在起动时先将定子绕组接成星形，目的是降低定子绕组上的电压，从而降低起动转矩；当电动机转速接近稳定值时，再将定子绕组接成三角形。适用于6个接线端子均可用、且正常工作时需要三角形连接的三相异步电机。a)星形-三角形转换降压起动常见的降压起动图5-8自耦变压器降压起动电路这种方式在起动时先将电动机定子绕组与自耦变压器低压边连接，当电动机转速接近稳定值之后，再将电动机定子绕组直接与电源相接，进入正常运行。b)自耦变压器降压启动常见的降压起动图5-9转子串电阻起动电路在转子绕组中接入起动电阻：起动时，先将起动变阻器调到最大值；随着电动机转速上升，逐步减小起动变阻器的阻值，直到电动机的转速接近额定值时完全切除起动电阻，使电动机正常运行。此方法只适用于绕线型转子异步电动机。c)转子串电阻降压起动交流异步电机的调速02交流异步电机的调速n——电动机转子的转速ns——同步旋转磁场的转速s——转差率p——磁极对数f——电源频率改变转差率s、磁极对数p和频率f，都可以改变电动机转速。

交流异步电机的调速这种调速方式是在绕线型异步电动机的转子绕组中串联接入电阻，通过改变转差率实现调速。这种调速方法的特点是：旋转磁场转速不变，但其机械特性运行段的斜率改变了，转子绕组中串入的电阻越大斜率越大（即机械特性越软）。随着负载转矩的增加，转速下降就越快，但最大转矩不变。这种调速方法设备简单，可实现连续调速，但在调速电阻上增加了能量损耗。1.变转差率调速变转差率调速的机械特性交流异步电机的调速变极调速是通过改变异步电动机定子旋转磁场的磁极对数来改变旋转磁场的转速n_0，从而改变电动机的转速实现调速。通过改变定子绕组的接线方式即可实现改变磁极对数。通常普通电机的极对数是不能改变的，为了达到变极的目的，人们研制出了变极调速电动机。2.变极调速变极调速时的四极磁场变极调速时的两极磁场交流异步电机的调速这种调速方法是将ƒ1从额定值往下调，同时减小U1，保持𝑈_1∕𝑓_1=常数。若负载转矩不变，则电机内部磁通和电机输出转矩也不变，故称为恒转矩调速。3.保持𝑼_𝟏∕𝒇_𝟏值恒定的恒转矩变频调速恒转矩变频调速机械特性交流异步电机的调速这种调速方法是将ƒ1从额定值往上调，由于一般不允许电机电源升高超过额定值，因此在U1不变的情况下，调高ƒ1会使磁通减小，输出转矩随之减小。4.恒功率变频调速恒功率变频调速机械特性交流异步电机的调速在实际应用中我们可根据不同负载采用不同的调速方式。通常：恒转矩负载采用恒转矩调速方式，恒功率负载采用恒功率调速方式。想要实现变频调速就要有变频电源，变频电源是由变频器提供的，其基本结构如图。滤波逆变交流异步电机的制动03交流异步电机的制动1.能耗制动当切断三相异步电机供电电源后，电机会依靠惯性继续转动一段时间后才停止。为保证机械工作的准确性，需要强迫电机迅速停止转动。能耗制动电路在电动机断电后，立即在定子绕组中通入直流电流，以产生一个恒定的磁场。它与继续转动的转子相互作用，产生一个与转子旋转方向相反的电磁转矩，迫使电动机迅速停下来。特点：消耗能量小，制动准确平稳，但需要直流电源。交流异步电机的制动2.反接制动将接到电动机定子绕组三相电源的三根导线中的任意两根对调位置，即通过改变接入电动机三相电源的相序来实现制动。当三相电源的相序改变时，电动机旋转磁场立即反向旋转，产生的电磁转矩方向与原来的方向相反，即与电动机由于惯性仍在转动的方向相反，因此起到了制动的作用。需要注意的是当电动机转速降为零时，应及时切断电源，否则电动机将反向起动。这种制动方式简单，制动力矩大，但能量消耗也比较大。反接制动电路交流异步电机的制动3.反馈制动当转子的转速超过旋转磁场转速时，转差率s小于0，此时电机处于转子导体切割定子磁场的发电状态，实现能量再生反馈。转子中产生的感应电动势与感应电流的方向均与电动机的电动状态相反，由此产生制动转矩，在此制动转矩的作用下，电动机转速减小。反馈制动方式可以使减速制动时的能量转变为电能并储存于蓄电池中，实现能量回收，从而达到节能减排的目的。一般认为，在车辆非紧急制动的普通制动场合，约1/5的能量可以通过反馈制动回收。