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1、哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 自动控制元件及线路自动控制元件及线路 1 13 3 异步电机的调速控制异步电机的调速控制 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 目目录录 1 1 异步电动机的力矩转速的特性异步电动机的力矩转速的特性 T Tm m s sm m与与T Tst st 改变参数获得的人为特性改变参数获得的人为特性 与不同负载的配合特点与不同负载的配合特点 2 2 异步电动机的调速控制异步电动机的调速控制 调速方法分析调速方法分析 变极调速变极调速 绕线转子异步电机的主要调速方法绕线转子异步电机的主要调速方法
2、 鼠笼转子异步电机的主要调速方法鼠笼转子异步电机的主要调速方法 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性 机械特性机械特性 以电压为参变量以电压为参变量 电磁转矩电磁转矩T T与转差率与转差率s s 或转速或转速n n 之间的关系之间的关系 表达式表达式 用转差率用转差率s s 比用比用n n 简洁简洁 曲线曲线 电机转速和转矩都电机转速和转矩都 以磁场转速为正向以磁场转速为正向 2 21 2 2 2 1112 3 2 pr U T r f s rxx s 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与
3、仿真中心 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性 机械特性曲线分机械特性曲线分3 3部分部分 电动机电动机 转矩与转速同向转矩与转速同向 发电机发电机 转速高于转速高于n ns s 转矩与转速反向转矩与转速反向 反接制动反接制动 电机转速与电机转速与 磁场转速相反磁场转速相反 2 21 2 2 2 1112 3 2 pr U T r f s rxx s 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 联接方式联接方式 Y 接法接法 Y 接法接法 接法接法 AB C ZX Y A B C ZX Y A B C X Y Z AZ BY X C ABC XYZ 接线盒接线
4、盒 三相异步电动机的接线三相异步电动机的接线 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 额定电压额定电压 定子绕组在定子绕组在指定接法指定接法下应加的下应加的线电压线电压 说明说明 一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额一般规定电动机的运行电压不能高于或低于额 定值的定值的 5 线线 电电 压压 AZ B Y X C 线线 电电 压压 A B C X Y Z 例例 380 220 Y 是指是指 线电压为线电压为380V时采用时采用Y接法接法 当线电压为当线电压为220V时采用时采用 接法接法 三相异步电动机的接线三相异步电动机的接线 哈尔滨工业大学航天学院哈尔
5、滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性 两种异步电机的机械特性曲线两种异步电机的机械特性曲线 2 21 2 2 2 1112 3 2 pr U T r f s rxx s 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 2 r小小 2 21 2 2 2 1112 3 2 pr U T r f s rxx s n 0 01 0 05s 普通三相异步电动机可看成是恒速电机普通三相异步电动机可看成是恒速电机 2 m 2 2 112 r s rxx普通三相异步电动机普通三相异步电动机 m 临界转差率 临界转差率 s m T d
6、 0 d T s m 0 1 0 2s Tm与与sm 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 临界转差率临界转差率 2 21 2 1 2 XXR R sm 最大转矩最大转矩 s sm m代入代入T T f f s s 得得 2 21 2 11 2 1 1 2 2 XXRR U f pm T x m 0d d sT Tm与与sm 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 对参数表达式对参数表达式 通常通常 211 XXR 21 2 XX R sm 2 211 2 1 XX Um T x m 1 1 当电动机参数及电源频率不变时当电
7、动机参数及电源频率不变时 T Tm m与与U Ux x2 2成成 正比正比 s sm m保持不变保持不变 与与U Ux x无关无关 2 2 当电源频率及电压不变时当电源频率及电压不变时 s sm m与与T Tm m近似与近似与X X1 1 X X2 2 成反比成反比 3 3 T Tm m与与R R2 2 无关无关 s sm m则与则与R R2 2 成正比成正比 Tm与与sm 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 过载倍数过载倍数 T Tm m是电动机可能产生得最大转矩是电动机可能产生得最大转矩 如果如果T Tz z T Tm m 电动机将停转电动机将停转 为
8、保证电动为保证电动 机不会因短时过载而停转机不会因短时过载而停转 电动机必须电动机必须 有一定得过载倍数有一定得过载倍数K KT T N TTK mT 一般电动机的一般电动机的K KT T 1 81 8 3 03 0 在电机参数表中在电机参数表中 给出给出 Tm与与sm 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 起动转矩起动转矩 除除T Tm m外外 异步电动机还有一个重要的参数异步电动机还有一个重要的参数 即即 起动转矩起动转矩 起动时起动时 s s 1 1 n n 0 0 代入代入T T f f s s 得得 对绕线式异步电动机可通过转子回路串电阻对绕线式异
9、步电动机可通过转子回路串电阻 加大加大R R2 2 可增加电动机的可增加电动机的T TST ST 2 21 2 21 2 2 0 1 XXRR RUm T x st Tst 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 Tst 对鼠笼式异步电动机对鼠笼式异步电动机 则不可通过转子回则不可通过转子回 路串电阻来增加电动机的路串电阻来增加电动机的T TST ST 起动转矩倍数为起动转矩倍数为 K KST ST T TSTST T TN N 当当T TST ST T Tz z时 时 电动机才能起动电动机才能起动 在额定负载在额定负载 下下 只有只有K KST ST 1 1
10、的笼型异步电动机才能额定的笼型异步电动机才能额定 负载起动负载起动 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 实用表达式实用表达式 忽略忽略R R1 1 则则 21 21 2 12 RRsssss RRsT T mmm mm ssss T T mm m 2 NmmN m ssss T T 2 N N TKT Tm 1 2 N TTm KKss 转矩的实用表达式转矩的实用表达式 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 NmmN m N ssss T T 2 s s T T m m 2 额定负载时额定负载时 额定负载时额定负载时 s
11、 s一般很小一般很小 有有s s s sm m s sm m s s 则则 转矩的实用表达式转矩的实用表达式 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 人为机械特性人为机械特性 降低降低U U1 1时的人为机械特性时的人为机械特性 2 21 2 1 2 XXR R sm 2 21 2 11 2 1 1 1 2XXRR Um Tm 2 21 2 21 2 2 1 1 1 XXRR RUm Tst 由下式由下式 当降低当降低U Ux x时时 T Tm m T Tst st与 与U Ux x2 2成正比成正比 s sm m与与U Ux x无关无关 哈尔滨工业大学航天学
12、院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 降低降低U U1 1时的人为机械特性时的人为机械特性 s R I m T 2 2 2 0 1 xxNN sIsI 2 2 2 2 对额定负载对额定负载 U Ux x降低后电降低后电 动机电流将大于额定值动机电流将大于额定值 电电 动机如长时连续运行动机如长时连续运行 最终最终 温升将超过允许值温升将超过允许值 导致电导致电 动机寿命缩短动机寿命缩短 甚至烧坏甚至烧坏 人为机械特性人为机械特性 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 转子回路串联对称电阻转子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性 由
13、 2 21 2 1 2 XXR R sm 2 21 2 11 2 1 1 1 2XXRR Um Tm 2 21 2 21 2 2 1 1 1 XXRR RUm Tst R R2 2 增大时增大时 n n0 0 T Tm m不变不变 s sm m增大增大 T Tst st一开始增大 一开始增大 当增大到当增大到T Tst st T Tm m后 后T Tst st开始减小 开始减小 人为机械特性人为机械特性 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 转子回路串联对称电阻转子回路串联对称电阻时的人为机械特性时的人为机械特性 可见可见 对于绕线转子异步电动机对于绕线转子
14、异步电动机 可通过在转子回路可通过在转子回路 串联对称电阻来达到减小起动电流的目的串联对称电阻来达到减小起动电流的目的 同时也可同时也可 用于调速用于调速 人为机械特性人为机械特性 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 定子回路串联对称电抗定子回路串联对称电抗 电阻电阻时的人为机械特性时的人为机械特性 X X1 1 R R1 1增大时增大时 n n0 0不变不变 T Tm m s sm m T Tst st随 随X X1 1 R1 R1的的 增大而减小增大而减小 人为机械特性人为机械特性 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中
15、心 与不同负载的配合特点与不同负载的配合特点 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 2m 0 1 0 2rs小小 n 0 01 0 05s 可看成是恒速电机可看成是恒速电机 m 0 ss 普通三相异步电动机普通三相异步电动机 2 21 2 2 1 2 3 2 pr U T r f s s Tks 2 21 2 12 3 2 pr U s f r 与不同负载的配合特点与不同负载的配合特点 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 异步电动机的起动异步电动机的起动 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿
16、真中心 异步电动机的起动异步电动机的起动 降压启动降压启动 定子绕组串电阻或电感起动定子绕组串电阻或电感起动 自耦调压起动自耦调压起动 星星 三角起动三角起动 转子绕组串电阻起动转子绕组串电阻起动 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 交流调速系统正在取代直流调速系统交流调速系统正在取代直流调速系统 对于异步电动机的调速来说对于异步电动机的调速来说 由异步电动机的转速公式由异步电动机的转速公式 调速方法调速方法 改变极对数改变极对数p p 改变改变转差率转差率s s 改变电源频率改变电源频率f f1 1 1 s 60 1 1 f n ns s p 哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨工业大学航天学院控制与仿真中心控制与仿真中心 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 转差率转差率 s s 的的调速方法调速方法 改变定子电压改变定子电压U U1 1 改变定子回路电阻改变定子回路电阻r r1 1 改变定子回路电抗改变定子回路电抗x x1 1 改变转子回路电阻改变转子回路电阻r r2 2 改变转子回路电抗改变转子回路电抗
