电机学精品课件--异步电机的电力拖动.ppt.ppt

2021/3/2,大连理工大学电气工程系,1,大连理工大学电气工程系,第4章异步电机的电力拖动,4.1三相异步电动机的机械特性,4.2电力拖动系统的稳定运行,4.3三相异步电动机的起动,4.4三相异步电动机的调速,4.5三相异步电动机的制动,第4章异步电机的电力拖动,4.1三相异步电动机的机械特性,4.2电力拖动系统的稳定运行,4.3三相异步电动机的起动,4.4三相异步电动机的调速,4.5三相异步电动机的制动,电机与拖动,返回主页,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,2,大连理工大学电气工程系,4.1三相异步电动机的机械特性,一、电磁转矩公式1.电磁转矩的物理公式,Pem2E2I2cos2E24.44f1kw2N2Φm,TCTΦmI2cos2,※转矩常数,,,第4章异步电动机的电力拖动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,3,大连理工大学电气工程系,2.电磁转矩的参数公式,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,4,大连理工大学电气工程系,令,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,5,大连理工大学电气工程系,3.电磁转矩的实用公式,由,最大（临界）转矩,临界转差率,由此可见①TTM∝U12，sM与U1无关。②sM∝R2，TM与R2无关。,最大转矩倍数,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,6,大连理工大学电气工程系,若忽略T0，则,整理上面各式，得,,,4.1三相异步电动机的机械特性,解上述方程，可得,|s||sM|时取负号。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,7,大连理工大学电气工程系,当TTN时，则,,,4.1三相异步电动机的机械特性,MTMT2－1,,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,8,大连理工大学电气工程系,【例4.1.1】Y132M－4型三相异步电动机带某负载运行，转速n1455r/min，试问该电动机的负载转矩TL是多少若负载转矩TL45Nm，则电动机的转速n是多少,由电工手册查到该电机的PN7.5kW，n01500r/min，nN1440r/min，MT2.2。由此求得,,,4.1三相异步电动机的机械特性,解,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,9,大连理工大学电气工程系,0.166,TMMTTN,2.249.76Nm109.47Nm,,,4.1三相异步电动机的机械特性,忽略T0，则,TLT2,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,10,大连理工大学电气工程系,当TLT2T45Nm时,,,4.1三相异步电动机的机械特性,0.036,n1－sn01－0.0361500r/min1446r/min,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,11,大连理工大学电气工程系,二、固有特性,当U1、f1、R2、X2常数时Tfs转矩特性nfT机械特性当U1LU1N、f1fN，且绕线型转子中不外串电阻或电抗时的特性称为固有特性。,,,,,,,,,,MSN,NMS,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,12,大连理工大学电气工程系,额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。N点nnN，ssN，TTN，P2PN。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）,,,,sN0.010.09很小，T增加时，n下降很少硬特性。,工作段,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,13,大连理工大学电气工程系,临界转速,2.临界状态（M点）,对应ssM，TTM的状态。,临界状态明了电动机的短时过载能力。过载倍数,Y系列三相异步电动机MT22.2,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,14,大连理工大学电气工程系,3.堵转状态（S点）,对应s1，n0的状态。又称为起动状态。,堵转状态说明了电动机直接起动的能力。起动条件1TS1.11.2TL。2IS＜允许值。起动转矩倍数,TS,起动电流倍数,,,Y系列三相异步电动机ST1.62.2SC5.57.0,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,15,大连理工大学电气工程系,【例4.1.2】一台Y225M－2型三相异步电动机，若TL200Nm，试问能否带此负载1长期运行；2短时运行；3直接起动（设Is在允许范围内）。,解,查电工手册得知该电机的PN45kW，nN2970r/min，MT2.2，ST2.0。1电动机的额定转矩,,,由于TN＜TL，故不能带此负载长期运行。,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,16,大连理工大学电气工程系,,,2电动机的最大转矩TMMTTN2.2145Nm319Nm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STTN2.0145Nm290Nm由于TST＞TL，且超过1.1倍TL，故可以带此负载直接起动。,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,17,大连理工大学电气工程系,U1＞U1“,三、人为特性,1.降低定子电压时的人为特性,U1＞U1“,SM与U1无关T正比于U12,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,18,大连理工大学电气工程系,2.增加转子电阻时的人为特性,sM正比于R2，TM与R2无关。,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,19,大连理工大学电气工程系,R2X2,,,R2＜X2,R2＞X2,R2＜R2“,当R2＜X2时，sM＜1，R2→TST。当R2X2时，sM1，TSTM。当R2＞X2时，sM＞1，R2→TST。,R2增加后，TST大小则与R2和X2的相对大小有关。,4.1三相异步电动机的机械特性,,,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,20,大连理工大学电气工程系,3.改变定子频率时的人为特性,1f1＜fN,为保持Φm常数,,因为n0∝f1,,所以△nn0－nMsMn0,（不变）,,,所以TM不变。,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,21,大连理工大学电气工程系,f1＜fN,,2f1＞fN，U1UN（不变）调频时f1→Φm因为n0∝f1，,所以△nn0－nMsMn0不变,f1＞fN,,,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,22,大连理工大学电气工程系,4.改变磁极对数时的人为特性,,,,,,,,,,ap2,,,SNNS,,,,,,,NS,bp1,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,23,大连理工大学电气工程系,Y2p,YYp,2p,定子绕组常用的接法,,,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,24,大连理工大学电气工程系,1.Y－YY变极,12p→p，n0→2n0。2N1→N1/2，KT→4KT。3sM不变，U1不变。4nn0－nMsMn0→2sMn0。5TMTS→2TMTS。,Y,YY,,,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,25,大连理工大学电气工程系,2.△－YY变极,12p→p，n0→2n0。2N1→N1/2，KT→4KT。3sM不变，,,0.5n0,,4△nn0－nMsMn0→2sMn0。5TMTT→2/3TMTT。,,,,,4.1三相异步电动机的机械特性,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,26,大连理工大学电气工程系,4.2电力拖动系统的稳定运行,一、负载的机械特性nfTL转速和转矩的参考方向,1.恒转矩负载特性1反抗性恒转矩负载,由摩擦力产生的。当n＞0，TL＞0。当n＜0，TL＜0。如机床平移机构、压延设备等。,,,第4章异步电动机的电力拖动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,27,大连理工大学电气工程系,,2位能性恒转矩负载,由重力作用产生的。当n＞0，TL＞0。当n＜0，TL＞0。如起重机的提升机构和矿井卷扬机等。2.恒功率负载特性,TLn常数。如机床的主轴系统等。,,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,28,大连理工大学电气工程系,3.通风机负载特性,,TL∝n2TL的方向始终与n的方向相反。如通风机、水泵、油泵等。,实际的通风机负载,,T0,TLT0＋kn2,实际的机床平移机构,,,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,29,大连理工大学电气工程系,二、稳定运行条件,工作点,在电动机的机械特性与负载的机械特性的交点上。,稳定运行,即T－TL0,运动方程,T－TL＞0,→加速,T－TL＜0,→减速,n常数,过渡过程,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,30,大连理工大学电气工程系,,a,干扰使TL,a点,n,→T,a,→a点。,→a点。,→n,→T,干扰过后T＞TL,→TTL,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,31,大连理工大学电气工程系,,a,a“,干扰使TL,a点,n→T→a点。,干扰过后T＞TL→n→T→TTL→a点。,,,干扰使TL,→T,→a“点。,→TTL,干扰过后T＜TL,→n,→T,→TTL→a点。,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,32,大连理工大学电气工程系,,b点,干扰使TL,→n→n0,→堵转。,→T,干扰过后T＜TL，不能运行。,b,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,33,大连理工大学电气工程系,,b点,干扰使TLn→T→n→n0→堵转。,干扰过后T＜TL，不能运行。,干扰使TL,→T,→b点。,→n,b,干扰过后T＜TL,→n→T,→a点。,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,34,大连理工大学电气工程系,稳定运行的充分条件,,,稳定运行点,不稳定运行点,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,35,大连理工大学电气工程系,电动机的自适应负载能力,电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。,自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点。如柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。,a点→TL,新的平衡,→a点,a,T－TL＜0,→n,→I2,→T,I1→P1,,,,4.2电力拖动系统稳定运行,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,36,大连理工大学电气工程系,4.3三相异步电动机的起动,一、电动机的起动指标1.起动转矩足够大TST＞TLTST≥1.11.2TL2.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SCIN5.5～7IN起动转矩小TSTStTN1.6～2.2TN,,,第4章异步电动机的电力拖动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,37,大连理工大学电气工程系,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。二、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,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,38,大连理工大学电气工程系,三、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,起动,运行,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,39,大连理工大学电气工程系,适用于正常运行为△形联结的电动机。,2.星形－三角形减压起动（Y－起动）,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,40,大连理工大学电气工程系,适用于正常运行为△形联结的电动机。,2.星形－三角形减压起动（Y－起动）,Y起动,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,41,大连理工大学电气工程系,适用于正常运行为△形联结的电动机。,2.星形－三角形减压起动（Y－起动）,起动,定子相电压比,,,定子相电流比,起动电流比,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,42,大连理工大学电气工程系,电源电流比,起动转矩比,,,4.3三相异步电动机的起动,,,IYI△,,ISTYIST△,,,13,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,43,大连理工大学电气工程系,2ISTY＜Imax（线路中允许的最大电流）。3TSTY＞1.1～1.2TL。,Y－起动的使用条件,,,4.3三相异步电动机的起动,,1正常运行时应采用形连接的电动机。,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,44,【例4.3.1】三相异步电动机，电源电压380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN20A，启动电流Ist/IN7，求（1）接法时的启动电流Ist（2）若启动时改为Y接法，求IstY,（1）Ist7IN720140A,解,（2）,IstYIst/3140/347A,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,45,大连理工大学电气工程系,3.自耦变压器减压起动,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,46,大连理工大学电气工程系,3.自耦变压器减压起动,起动,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,47,大连理工大学电气工程系,,,3.自耦变压器减压起动,运行,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,48,大连理工大学电气工程系,3.自耦变压器减压起动,定子线电压比,KA,,,定子相电压比,定子相电流比,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,49,大连理工大学电气工程系,3.自耦变压器减压起动,,,起动电流比,电源电流比,KA2,起动转矩比,KA2,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,50,大连理工大学电气工程系,,,降压比KA可调QJ2型三相自耦变压器KA0.55、0.64、0.73QJ3型三相自耦变压器KA0.4、0.6、0.8,4.3三相异步电动机的起动,,1ISTa＜Imax（线路中允许的最大电流）2TSTa＞1.1～1.2TL,自耦变压器减压起动的使用条件,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,51,4.延边三角形换接降压启动,优点延边三角形启动可以获得比“星形三角形”启动更大的启动转矩，而且设备简单，只需一转换开关。缺点定子绕组的抽头较多。,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,52,大连理工大学电气工程系,【例4.3.2】一台Y250M－6型三相笼型异步电动机，UN380V，联结，PN37kW，nN985r/min，IN72A，ST1.8，SC6.5。如果要求电动机起动时，起动转矩必须大于250Nm，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KA0.8的自耦变压器起动,解1能否直接起动,,,直接起动时起动转矩和起动电流为TSTSTTN1.8359Nm646NmISTSCIN6.572A468A,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,53,大连理工大学电气工程系,虽然TST＞250Nm，但是IST＞360A，所以不能采用直接起动。,2能否采用Y－起动,虽然ISTY＜360A，但是TSTY＜250Nm，所以不能采用Y－起动。3能否采用KA0.8的自耦变压器起动TSTaKA2TST0.82646Nm413NmISTaKA2IST0.82468A300A,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,54,大连理工大学电气工程系,由于TSTa＞250Nm，而且ISTa＜360A，所以能采用KA0.8的自耦变压器起动。,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,55,1,解,【例4.3.3】一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为PN45kW,nN1480r/min，UN380V,N92.3,cosN0.88,KC7.0,Ks1.9,KM2.2求1额定电流IN2额定转差率sN3额定转矩TN、最大转矩TM和起动转矩TS。,4.3三相异步电动机的起动,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,56,2）由nN1480r/min，可知p2（四极电动机）,3）,4.3三相异步电动机的起动,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,57,,【例4.3.4】在上例中如果负载转矩为510.2Nm,试问（1）在UUN和U0.9UN两种情况下电动机能否起动（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。（3）当负载转矩为额定转矩的80和50时，电动机能否Y-换接起动,解1在UUN时TS551.8Nm510.2Nm,,在U0.9UN时,能起动,不能起动,4.3三相异步电动机的起动,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,58,（3）在80额定负载时,在50额定负载时,（2）IstKCIN784.2589.4A,不能起动,能起动,4.3三相异步电动机的起动,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,59,大连理工大学电气工程系,5.软起动器起动,限压起动模式的起动过程,限流起动模式的起动过程,4.3三相异步电动机的起动,,,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,60,大连理工大学电气工程系,四、绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动,1.无级起动,4.3三相异步电动机的起动,,,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,61,大连理工大学电气工程系,由几何关系求得起动变阻器的最大值为,由铭牌数据求得转子每相绕组电阻的公式为,4.3三相异步电动机的起动,,,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,62,大连理工大学电气工程系,1起动过程分析,①串联RST1和RST2起动（特性a）总电阻R22R2RST1RST2,n0,,aR22,T2,,,,a1,,,a2,T1,切除RST2,4.3三相异步电动机的起动,,2.有级起动,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,63,大连理工大学电气工程系,,,bR21,,b1,b2,②合上Q2，切除RST2（特性b）总电阻R21R2RST1,,,切除RST1,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,64,大连理工大学电气工程系,③合上Q1，切除RST1（特性c）总电阻R20＝R2,,cR20,,c1,c2,,,p,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,65,大连理工大学电气工程系,2起动电阻的计算,①选择T1和T2起动转矩T10.80.9TM切换转矩T21.11.2TL②求出起切转矩比,③确定起动级数m根据相似三角形的几何关系来推导。,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,66,大连理工大学电气工程系,,同理可得,,,因为sa2sb1，sb2sc1sM∝R2,所以,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,67,大连理工大学电气工程系,因此有下面的关系,R21βR2R22βR21β2R2对于m级起动，有R2mβmR2式中R2mR2＋RST1＋RST2＋＋RSTm于是得到下式,因为,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,68,大连理工大学电气工程系,对于m级起动，则有,在固有特性c上，有关系,因此可得,,,④重新计算，校验是否在规定范围内。,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,69,大连理工大学电气工程系,⑤求出各级起动电阻,RSTiβi－βi-1R2,4.3三相异步电动机的起动,,,,i1,2,3,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,70,大连理工大学电气工程系,【例4.3.5】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PN40kW，nN1435r/min，MT2.6，U2N290V，I2N86A。已知起动时的负载转矩TL200Nm，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T1,,,TMMTTN2.6266.32Nm692.43NmT10.80.9TM553.94623.19Nm取T1580Nm,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,71,大连理工大学电气工程系,2求出起切转矩比3求出切换转矩T2,由于T21.1TL，所以所选m和β合适。4求出转子每相绕组电阻R2,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,72,大连理工大学电气工程系,,,4.3三相异步电动机的起动,5求出各级起动电阻RST1β－1R22.2－10.08440.1RST2β2－βR22.22－2.20.08440.22RST3β3－β2R22.23－2.220.08440.49,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,73,大连理工大学电气工程系,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。,※五、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,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,74,大连理工大学电气工程系,,※六、改善起动性能的三相笼型异步电动机,1.深槽型异步电动机槽深h与槽宽b之比为h/b812,,,,,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→。,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,75,大连理工大学电气工程系,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。,,,4.3三相异步电动机的起动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,76,大连理工大学电气工程系,4.4三相异步电动机的调速,1.改变磁极对数p2.改变转差率s3.改变电源频率f1变频调速,调速方法,有级调速。,,,第4章异步电动机的电力拖动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,77,大连理工大学电气工程系,一、电动机的调速指标,1.调速范围2.调速方向3.调速的平滑性平滑系数4.调速的稳定性静差率D、δ、nN的关系nNnmax,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,78,大连理工大学电气工程系,例如nN1430r/min，△nN115r/min，要求δ≤30、则D5.3。,要求δ≤20、则D3.1。再如nN1430r/min，D20，δ≤5，则nN3.76r/min。5.调速的经济性6.调速时的允许负载不同转速下满载运行时输出转矩相同恒转矩调速。输出功率相同恒功率调速。,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,79,大连理工大学电气工程系,二、笼型异步电动机的变频调速,U、f可变,整流电路,逆变电路,50Hz,,,,,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,80,大连理工大学电气工程系,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。,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,81,大连理工大学电气工程系,,,4.4三相异步电动机的调速,因为,→Φm基本不变，基本不变。,所以,TCTΦmI2Ncos2,1f1＜fN时,恒转矩调速。,P2T2Ω,≈TΩ,2f1＞fN时因为U1LUN,所以TCTΦmI2Ncos2,∝Tn,常数,恒功率调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,82,大连理工大学电气工程系,变频器,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,83,大连理工大学电气工程系,,,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120W7.5kW）。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,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,84,大连理工大学电气工程系,【例4.4.1】某三相笼型异步电动机，PN15kW，UN380V，形联结，nN2930r/min，fN50Hz，MT2.2。拖动一恒转矩负载运行，T40Nm。求1f150Hz，U1UN时的转速；2f140Hz，U10.8UN时的转速；3f160Hz，U1UN时的转速。,解1,,,TMMTTN2.248.91Nm107.61Nm,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,85,大连理工大学电气工程系,n1－sn01－0.01873000r/min2944r/min2,,,故TMTM107.61Nm,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,86,大连理工大学电气工程系,,,n1－sn01－0.02332400r/min2344r/min,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,87,大连理工大学电气工程系,3f1增加，U1不变时，,,,4.4三相异步电动机的调速,1－0.02343600r/min3516r/min,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,88,大连理工大学电气工程系,三、笼型异步电动机的变极调速,,,,,1.调速方向Y△→YYnYY→Yn2.调速范围D24,,,4.4三相异步电动机的调速,3.调速的平滑性平滑性差。4.调速的稳定性稳定性好。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,89,大连理工大学电气工程系,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）,因为,,,4.4三相异步电动机的调速,恒转矩调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,90,大连理工大学电气工程系,如果cos1、η不变，则,（恒转矩调速）,2YY－,因为,如果cos1、η不变，则,≈1,（恒功率调速）,,,4.4三相异步电动机的调速,（近似）恒功率调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,91,大连理工大学电气工程系,【例4.4.2】某三相多速电动机，PN2.2/3.8kW，nN1440/2880r/min，MT2.0/2.0。拖动TL10Nm的恒转矩负载。求在两种不同磁极对数时的转速。,解1p2时,4.4三相异步电动机的调速,,,TMMTTN214.6Nm29.2Nm,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,92,大连理工大学电气工程系,n1－sn01－0.02631500r/min1460.55r/min2p1时,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,93,大连理工大学电气工程系,,,4.4三相异步电动机的调速,TMMTTN212.61Nm25.22Nm,n1－sn01－0.03083000r/min2907.6r/min,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,94,大连理工大学电气工程系,四、笼型异步电动机的变压调速,,TL,,1.调速方向U1＜UN↓→n↓2.调速范围D较小。,,,,,,4.4三相异步电动机的调速,3.调速的平滑性若能连续调节U1，n可实现无级调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,95,大连理工大学电气工程系,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。2cos1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,→Tn,→P2,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,96,大连理工大学电气工程系,【例4.4.3】三相笼型异步电动机，PN15kW，UN380V，nN960r/min，MT2。试求1U1380V，TL120Nm时的转速；2U1300V，TL100Nm时的转速。,解1U1380V，TL120Nm时,4.4三相异步电动机的调速,,,TMMTTN2149.28Nm298.56Nm,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,97,大连理工大学电气工程系,n1－sn01－0.0311000r/min969r/min,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,98,大连理工大学电气工程系,,,n1－sn01－0.0441000r/min956r/min,4.4三相异步电动机的调速,2U1300V，TL100Nm时sM不变，Tm∝U12，故sM0.149,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,99,大连理工大学电气工程系,五、绕线型异步电动机转子串联电阻调速,,,1.调速方向n2.调速范围D较小。,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,100,大连理工大学电气工程系,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，,,,4.4三相异步电动机的调速,调速前,恒转矩调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,101,大连理工大学电气工程系,调速后可见调速前调速后,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,102,大连理工大学电气工程系,,,4.4三相异步电动机的调速,可见，调速前后cos2不变，根据TCTΦmI2cos2可知调速时允许的转矩不变，为恒转矩调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,103,大连理工大学电气工程系,【例4.4.4】一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩负载运行。已知PN20kW，nN1420r/min，U2N187V，I2N68.5A，MT2.3，TL100Nm。试求1转子电路未串电阻时的转速；2转子电路串联电阻Rr0.0159时的转速。,解1转子电路未串联电阻时,4.4三相异步电动机的调速,,,TMMTTN2.3134.57Nm309.5Nm,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,104,大连理工大学电气工程系,n1－sn01－0.03871500r/min1442r/min2转子串联电阻Rr时，TM不变，sM∝R2＋Rr,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,105,大连理工大学电气工程系,,,由于TL不变，因此s∝R2＋Rrn1－sn01－0.0461500r/min1431r/min,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,106,大连理工大学电气工程系,六、绕线型异步电动机的串级调速,1.串级调速的原理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,e2s与ead同相位时,在引入ead的瞬间,I2s,→T,→n,→sE2,→I2s,→T,→TTL,,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,107,大连理工大学电气工程系,在引入ead的瞬间I2s,e2s与ead相位相反时,→T,→n,→sE2,→I2s,→T,→TTL,,2.串级调速的机械特性,,,4.4三相异步电动机的调速,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,108,大连理工大学电气工程系,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。,,,4.4三相异步电动机的调速,6调速时的允许负载因为调速前后U1、f1不变，Φm不变，且cos2也不变。所以TCTΦmI2Ncos2不变。,,恒转矩调速。,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,109,大连理工大学电气工程系,4.5三相异步电动机的制动,一、能耗制动1.制动原理制动前Q1合上，Q2断开，M为电动状态。制动时Q1断开，Q2合上。定子U→I1→Φ转子n→E2→I2M为制动状态。,n,,,,,,T,,,第4章异步电动机的电力拖动,,2021/3/2,大连理工大学电气工程系,110,大连理工大学电气工程系,2.能耗制动时的机械特性,特点1因T与n方向相反，n－T曲线在第二、四象限。2因n0时，T0，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,＜,,,,,4.5三相异步电动