Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,第5章 三相异步电动机的电力拖动,5.1 三相异步电动机的机械特性,5.2 三相异步电动机的起动,5.3 三相异步电动机的制动,5.4三相异步电动机的调速,思考题与习题,本章首先讨论三相异步电动机的机械特性，然后以机械特性为理论基础，分析研究三相异步电动机的起动、制动和调速等问题5.1三相异步电动机的机械特性,一、物理表达式,5.1.1,三相异步电动机机械特性的三种表达式,二、参数表达式,三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以异步电动机的机械特性通常用 表示表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与转子电流的有功分量 相互作用产生的说明：电磁转矩与电源参数（,1,、f,1,）、结构参数（R、X、m、p）和运行参数（s）有关三相异步电动机的机械特性 曲线,在特性曲线上有两个最大转矩，最大转矩对应的转差率称为临界,转差率，可令 求得:,最大转矩与额定转矩之比称为过载能力:,2、越大，越大；与 无关。
1、与 成正比；与 无关3、和 都近似与漏抗成反比,在特性曲线上还有一个起动转矩，即 时的转矩:,结论：当其它参数一定时,1、起动转矩与电源电压平方成正比；,2、频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小；,3、绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减4、起动转矩倍数,三、实用表达式,工程上常根据电机的额定功率、额定转速、过载能力来求出实用表达式方法是：,将T,m,和s,m,代入即可得到机械特性方程式,利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式,：,5.1.2,三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性,一、固有机械特性,固有机械特性,是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性s,n,0,n,N,s,N,n,m,s,m,1,0,T,N,T,st,T,m,T,em,几个特殊点：,A,B,C,D,1.起动点A:,2.最大转矩点B:,3.额定运行点C,4.同步运行点D,二、人为机械特性,人为机械特性,是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性1.降压时的人为机械特性,s,n,s,m,1,0,T,L,U,N,0,T,st,T,m,T,em,n,1,0.8U,N,0.64T,st,0.64T,m,下降后,和 均下降,但 不变,和 减少。
如果电机在定额负载下运行,下降后,下降,增大,转子电流因 增大而增大,导致电机过载长期欠压过载运行将使电机过热，减少使用寿命2.转子回路串对称电阻时的人为机械特性,串电阻后,、不变，增大在一定范围内增加电阻，可以增加 当 时 ，若再增加电阻，减小串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软除了上述特性外，还有改变电源频率、极对数等人为机械特性1 0,T,st,T,m,T,em,s,n,0,n,1,s,m,R,2,T,st,s,m,R,2,+R,s,5.2三相异步电动机的起动,起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程.对电动机的起动性能要求二：起动电流小,起动转矩不大1.起动电流大的原因,起动时,转子感应电动势大,使转子电流大,根据磁动势平衡关系,定子电流必然增大.,2.起动转矩不大的原因,从下述公式分析,起动时,远大于运行时的 ,转子漏抗 很大,很低,尽管 很大,但 并不大.,由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小.,由上述两个原因使得起动转矩不大.,5.2.1,三相,笼,笼型,异,异步,电,电动,机,机的,起,起动,一、,直,直接,起,起动,可以直接起动的条件：起动电流倍数,二、,降,降压,起,起动,适用,于,于正,常,常运,行,行时,定,定子,绕,绕组,为,为三,角,角形,接,接线,的,的电,动,动机,。
起动,时,时Y接,；,；运,行,行时,接起动,电,电流,关,关系:,Y-,降压,起,起动,多,多用,于,于空,载,载或,轻,轻载,起,起动,1.Y-,降压,起,起动,起动,转,转矩,关,关系:,2.,自,自耦,变,变压,器,器降,压,压起,动,动,直接起动时的起动电流：,降压后二次侧起动电流：,变压器一次侧电流：,电网提供的起动电流减小倍数：,起动转矩减小的倍数：,自耦,变,变压,器,器一,般,般有,三,三个,分,分接,头,头可,供,供选,用,用5.2.2,三相,绕,绕线,型,型异,步,步电,动,动机,的,的起,动,动,一、,转,转子,回,回路,串,串电,阻,阻起,动,动,在转,子,子回,路,路中,串,串联,适,适当,的,的电,阻,阻,既,既能,限,限制,起,起动,电,电流,，,，又,能,能增,大,大起,动,动转,矩,矩为了有,较,较大的,起,起动转,矩,矩、使,起,起动过,程,程平滑,，,，应在,转,转子回,路,路中串,入,入多级,对,对称电,阻,阻，并,随,随着转,速,速的升,高,高，逐,渐,渐切除,起,起动电,阻,阻电动机,由,由a点,开,开始起,动,动，经bc,def,g,h，,完,完成起,动,动过程,。
起动过,程,程,二、转,子,子串频,敏,敏变阻,器,器起动,频敏变,阻,阻器是,一,一铁损,很,很大的,三,三相电,抗,抗器起动时,，,，S2,断,断开，,转,转子串,入,入频敏,变,变阻器,S1,闭,闭合，,电,电机通,电,电开始,起,起动起动时,频敏变阻器铁损大,反映铁损耗的等效电阻 大,相当于转子回路串入一个较大电阻随着 上升,减小,铁损减少,等效电阻 减小,相当于逐渐切除 ,起动结束,S2闭合，切除频敏变阻器，转子电路直接短路5.3,三,三相异,步,步电动,机,机的制,动,动,5.3.1,能耗制,动,动,实现：制动,时,时，S1断开,电机,脱,脱离电,网,网，同,时,时S2,闭,闭合,在,在定子,绕,绕组中,通,通入直,流,流励磁,电,电流直流励,磁,磁电流,产,产生一,个,个恒定,的,的磁场,，,，因惯,性,性继续,旋,旋转的,转,转子切,割,割恒定,磁,磁场，,导,导体中,感,感应电,动,动势和,电,电流感,感应电,流,流与磁,场,场作用,产,产生的,电,电磁转,矩,矩为制,动,动性质,，,，转速,迅,迅速下,降,降，当,转,转速为,零,零时，,感,感应电,动,动势和,电,电流为,零,零，制,动,动过程,结,结束。
制动过,程,程中，,转,转子的,动,动能转,变,变为电,能,能消耗,在,在转子,回,回路电,阻,阻上,能耗,制,制动n,T,em,A,0,n,1,C,1,B,2,3,对笼型,异,异步电,动,动机,可,可以增,大,大直流,励,励磁电,流,流来增,大,大初始,制,制动转,矩,矩对绕线,型,型异步,电,电动机,可以,增,增大转,子,子回路,电,电阻来,增,增大初,始,始制动,转,转矩,制动电阻大小：,一、电,源,源两相,反,反接的,反,反接制,动,动,5.3.2,反接制,动,动,实现：将电,动,动机电,源,源两相,反,反接可,实,实现反,接,接制动,机械特,性,性由曲,线,线1变,为,为曲线2，工,作,作点由AB,C,，,，n=0,制,动,动过程,结,结束绕线式,电,电动机在定子,两,两反接,同,同时,可,可在转,子,子回路,串,串联制,动,动电阻,来,来限制,制,制动电,流,流和增,大,大制动,转,转矩,曲线3二、倒,拉,拉反转,的,的反接,制,制动,条件:适,用,用于绕,线,线式异,步,步电动,机,机带位,能,能性负,载,载情况,实现：在转,子,子回路,串,串联适,当,当大电,阻,阻R,B,。
电机工,作,作点由AB,C,，,，n=0，制,动,动过程,开,开始，,电,电机反,转,转子，,直,直到D,点,点在,第,第四象,限,限才是,制,制动状,态,态由于电,机,机反向,旋,旋转，n1,反接制,动,动时，s1,，,，所以,有,有,机械功率为,电磁功率为,机械功,率,率为负,，,，说明,电,电机从,轴,轴上输,入,入机械,功,功率；,电,电磁功,率,率为正,说,说明电,机,机从电,源,源输入,电,电功率,，,，并轴,定,定子向,转,转子传,递,递功率,而,表明，,轴,轴上输,入,入的机,械,械功率,转,转变成,电,电功率,后,后，连,同,同定子,传,传递给,转,转子的,电,电磁功,率,率一起,消,消耗在,转,转子回,路,路电阻,上,上，所,反,反接制,动,动的能,量,量损耗,较,较大5.3.3,回馈制动,实现：电动机,转,转子在外,力,力作用下,，,，使nn,1,.,回馈制动,状,状态实际,上,上就是将,轴,轴上的机,械,械能转变,成,成电能并,回,回馈到电,网,网的异步,发,发电机状,态,态一、下放,重,重物时的,回,回馈制动,首先将定,子,子两相反,接,接,定子,旋,旋转磁场,的,的同步速,为,为-n,1，,特性曲线,变,变为2。
工,工作点由A到B经,经过反接,制,制动过程,（,（由B到C）、反,向,向加速过,程,程（C到-n,1,变化），,最,最后在位,能,能负载作,用,用下反向,加,加速并超,过,过同步速,，,，直到C,点,点保持稳,定,定运行电机机械,特,特性曲线1，运行,于,于A点二、变极,或,或变频调,速,速过程中,的,的回馈制,动,动,电机机械,特,特性曲线1，运行,于,于A点电机工作点由A变到B，电磁转矩为负，电机处于回馈制动状态当电机采用变极（增加极数）或变频（降低频率）进行调速时，机械特性变为2同步速变为,5.4三,相,相异步电,动,动机的调,速,速,由异步电,动,动机的转,速,速公式,可知，异,步,步电动机,有,有下列三,种,种基本调速方法：,（1）改变定子极对数 调速2）改变电源频率 调速3）改变转差率 调速5.4.1,变极调速,一、变极,原,原理,变极调速,只,只用于笼,型,型电动机,以4极变2极为例,：,：,U相两个,线,线圈，顺向串联，定子绕,组,组产生4,极,极磁场：,反向串联和反向并联，定子绕,组,组产生2,极,极磁场：,二、三种,常,常用变极,接,接线方式,Y,反并YY,，,，2p-p,Y,反串Y，2p-p,YY，2p-p,注意,：,当改变定,子,子绕组接,线,线时，必,须,须同时改,变,变定子绕,组,组的相序,三、变极,调,调速时容,许,许输出,容许输出时是指保,持,持电流为,额,额定值条,件,件下，调,速,速前、后,电,电动机轴,上,上输出的,功,功率和转,矩,矩。
1.Y-YY联结方式,Y-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即 ，保持每一绕组电流为 ,则输出功率和转矩为,可见，Y-YY联,结,结方式时,，,，电动机,的,的转速增,大,大一倍，,容,容许输出,功,功率增大,一,一倍，而,容,容许输出,转,转矩保持,不,不变，所,以,以这种变,极,极调速属,于,于恒转矩,调,调速，它,适,适用于恒,转,转矩负载,2.-YY联结方式,-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即 ，保持每一绕组电流为 ,则输出功率和转矩为,可见，-YY联,结,结方式时,，,，电动机,的,的转速增,大,大一倍，,容,容许输出,功,功率近似,不,不变，而,容,容许输出,转,转矩近似,减,减少一半,，,，所以这,种,种变极调,速,速属于恒,功,功率调速,，,，它适用,于,于恒功率,负,负载同理可以,分,分析，正串Y-,反,反串Y联结方式,的,的变极调,速,速属恒功,率,率调速四、变极,调,调速时的,机,机械特性,1.,Y,-YY联,结,结方式,2.,-YY联,结,结方式,变极调速,时。