第5章：三相異步電動機 拖動與控制

1、第第5章章 三相異步電動機三相異步電動機 拖動與控制拖動與控制 電機拖動與控制電機拖動與控制5.1三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性機械特性是指轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩n=f(T)之間的關(guān)系。對于異步電動機，由于轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率之間存在著一定的關(guān)系，機械特性亦可表示為T=f(sT=f(s) )。5.1.1固有機械特性的分析固有機械特性是指電動機在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定的接線方式接線，定、轉(zhuǎn)子回路外接阻抗為零時的機械特性。 1、當(dāng)s很小時，T與s成正比，近似為直線。隨著s變大，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩T增加，該部分為電動機可靠穩(wěn)定運行區(qū)間即線性D-B工作段部分。 )()(23/2/322122112

2、2112221xxsrrfsrpUpfsrIPTem2、當(dāng)s比較大時， T與s成反比，近似為雙曲線。隨著s變大，轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)矩T反而減小。該部分只有當(dāng)電動機帶通風(fēng)機類負(fù)載時，才能穩(wěn)定運行，對其它負(fù)載，不能穩(wěn)定運行，故該部分常稱為B-A非工作部分。 3 3、機械特性上的幾個特殊點、機械特性上的幾個特殊點221212)(xxrrsm)(4322121112 1xxrrfpUTm212xxrsm)(432112 1xxfpUTm通?？陕匀12 2）最大轉(zhuǎn)矩點最大轉(zhuǎn)矩點B B1 1）同步轉(zhuǎn)速點同步轉(zhuǎn)速點D D電動機過載能力 NmmTT最大轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，臨界轉(zhuǎn)差率僅與電動機本身的參數(shù)有關(guān)，而與

3、電源電壓無關(guān)。臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比，最大轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)臨界轉(zhuǎn)差率與最大轉(zhuǎn)矩都近似地與短路電抗成反比。它反映了電動機短時過載能力的大小。一般電動機的過載能力=1.62.2，起重、冶金機械專用電動機=2.22.8。起動轉(zhuǎn)矩 起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比。短路電抗愈大，起動轉(zhuǎn)矩愈小。在一定范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)子電阻，則起動轉(zhuǎn)矩增大。3）起動點）起動點A)()(232212211221xxrrfrpUTst起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)NststTTk反映起動能力大小。一般籠型異步機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.02.0，起重和冶金專用的籠型異步機2.84.04）額定運行點）額定運行點C:，一般額定轉(zhuǎn)差率（0.020.06 ）

4、三相異步電動機的人為機械特性是指人為地改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機械特性。 1降低定子電壓時的人為機械特性 5.1.2人為機械特性的分析人為機械特性的分析線性工作段斜率變大，即特性變軟。電動機起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和過載能力均顯著下降。 1nms不變，mT變小2 2轉(zhuǎn)子串接對稱電阻時的人為機械特性轉(zhuǎn)子串接對稱電阻時的人為機械特性 轉(zhuǎn)子串接對稱電阻， 范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)子電阻，可以增大電動機的起動轉(zhuǎn)矩。1nmTms1ms1ms關(guān)于改變電源頻率、改變定子繞組極對數(shù)的人為機械特性，將在異步電動機調(diào)速中介紹。則隨外接電阻增大而增大。 特性曲線線性工作段斜率增大，特性變軟。不變起動轉(zhuǎn)矩將達(dá)到最大。 當(dāng)串入的電阻使

5、 ，5.1.3電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩的實用表達(dá)式)(432112 1xxfpUTmssssTTmmm2)()(23/2/3221221122112221xxsrrfsrpUpfsrIPTem上兩式相比并略定子電阻，可得實用公式已知電動機 、NP、Nn，m、 額定轉(zhuǎn)矩為 NNNNNnPPT9550最大轉(zhuǎn)矩為 NmmTT額定轉(zhuǎn)差率為11/ )(nnnsNN 例5-1 一臺繞線式異步電動機技術(shù)數(shù)據(jù)如下：)1(2mmNmss用額定運行數(shù)據(jù)可求出 ，kwPN60VUN380min/577rnNAIN1602VEN25329 . 2m2r實用公式便成為參數(shù)已知的機械特性方程式。只要給定一系列的s值，

6、便可求出相應(yīng)的T值，即可繪出電動機的機械特性曲線。(2)轉(zhuǎn)子串電阻R2=2r2時的人為機械特性方程和起動轉(zhuǎn)矩。試求：(1)固有機械特性方程和起動轉(zhuǎn)矩；解：（1）固有機械特性6095509550577NNNPTn=993.1Nm 116005770.038600NNnnsn22(1)0.038 (2.92.91)0.214mNTTss2 28800.2140.214Tss（2）人為機械特性642. 0214. 0332222mmmssrrrs2 28800.6420.642TSSmNTTNTm28801 .9939 . 25.2 參數(shù)的工程計算已知技術(shù)數(shù)據(jù)：（1）額定功率（2）額定電壓（3）額定

7、線電流（4）額定轉(zhuǎn)速（5）額定效率（6）額定功率因數(shù)（7）過載倍數(shù)。對于繞線轉(zhuǎn)子，還給出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子額定電壓、額定電流 。 NNNnPT9550估算出異步電動機等值電路中的有關(guān)參數(shù) （1）額定轉(zhuǎn)矩 （2）最大轉(zhuǎn)矩 NmmTT（3）臨界轉(zhuǎn)差率 12mmNmss（4）總電抗 21211243rrTfpUxNmk（5）轉(zhuǎn)子電阻折算值。（6）空載電流 2212xrsrm繞線轉(zhuǎn)子 NNNIUsr2223定、轉(zhuǎn)子的相數(shù)相同， 22rrkkie)coscos1(212111210NNNNsrrxxtgII（7）定子電抗及轉(zhuǎn)子電抗的折算值 對大、中型異步電動機可取 xxx5 . 021對100千瓦小型機可取： x

8、x67. 02xx57. 02（2、4、6極電機） （8、10）極電機 對于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機。（8）勵磁阻抗 023IUkzNem對于籠型轉(zhuǎn)子異步電動機 定子Y聯(lián)結(jié) 01395. 0IUzNm定子聯(lián)結(jié) 01395. 0IUzNm定子電阻估算 Y聯(lián)結(jié) 聯(lián)結(jié) NNNIsUr111395. 0NNNIsUr111395. 0例5.2 一繞線轉(zhuǎn)子異步電動機定子繞組為Y聯(lián)結(jié)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：。試用工程計算法計算下列參數(shù)： （1） mNmNnPTNNN1313124033095509550（2） mNmNTTNm24949131319 . 1max（3） 04. 025024025011nnnsNN（4）

9、 028. 0410349504. 03222NNNIUsr（5） 141. 019 . 19 . 104. 0122mmNmss，kwPN330，VUN6000，min/240rnN,878. 0,77. 0cos1N, 9 . 1m,4952VUNAIN4102,NT,mT,ms，kx，iekk，0I，21xxmz（6） 5 .248 . 28 . 2131319 . 1412)3/6000(4222212112rrTfpUxNm（7） 48. 35 .248 . 2141. 0222212xrsrm（8） 15.11028. 048. 322rrkkie（9） 25.125 .245 .

10、 05 . 021xxx（10） AAtgIINNNN7 .20)258. 077. 064. 0(47)cos(sin21110（11） 1547 .20349515.11302IUkzNem8 . 2395. 0111NNNIsUr5.3三相籠型異步電動機的起動與控制三相籠型異步電動機的起動與控制 對電動機起動性能的要求如下：2）在滿足起動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，起動電流越小越好。1）有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩（大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩）。一般希望起動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。5）起動過程中功率損耗越小越好。3）起動平滑，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。4）起動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。過大的起動電流：對電網(wǎng)而

11、言，線路壓降大，影響同一電網(wǎng)上其他負(fù)載；對電動機本身，損耗大，發(fā)熱，加速繞組絕緣老化，易發(fā)生位移和變形，造成短路事故。但由于起動時的轉(zhuǎn)差率（s=1）遠(yuǎn)大于正常運行時的轉(zhuǎn)差率（s=0.020.06），轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低；ststmtstICT22cos一般籠型異步機起動電流可達(dá)額定電流的（47）倍。因此，起動轉(zhuǎn)矩不大，一般Tst=（0.81.5）TN。其次，由于起動電流大，定子繞組漏阻抗壓降大，使定子繞組感應(yīng)電勢減小，導(dǎo)致對應(yīng)的氣隙磁通量減小。一、直接起動（全壓起動）將電動機定子繞組通過開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行起動。三相籠型異步電動機的直接起動與控制三相籠型異步電動機的直接起動

12、與控制刀開關(guān)控制和斷路器控制電路手動合上Q，電動機M工作；手動切斷Q，電動機M停止工作。保護(hù)措施：a)圖FU-短路保護(hù)b)圖 過載的熱保護(hù)和過電流保護(hù) 適用于不頻繁起動的小容量電動機。 2.接觸器控制電路 主電路主電路：三相電源經(jīng)QS、FU1、KM的主觸點，F(xiàn)R的熱元件到電動機三相定子繞組?？刂齐娐房刂齐娐罚河脙蓚€控制按鈕，控制接觸器KM線圖的通、斷電，從而控制電動機（M）啟動和停止。起動過程起動過程：合上QS，按起動按鈕SB2KM線圈通電并自鎖M通電工作。KM自鎖觸點:通電狀態(tài)的自我鎖定（自保電路）。具有自保電路的接觸器控制具有欠電壓與失電壓保護(hù)作用。 停止按鈕SB2，用于切斷KM線圈電流并

13、打開自鎖電路，使主回路的電動機M定子繞組斷電停止工作。3.點動控制電路 圖a為既可實現(xiàn)電動機連續(xù)運轉(zhuǎn)又可實現(xiàn)電動機點動控制的電路，由手動開關(guān)SA來選擇。當(dāng)SA閉合時為連續(xù)控制，SA斷開時為點動控制 。圖b為用連續(xù)運轉(zhuǎn)按鈕SB2、點動按鈕SB3來選擇連續(xù)與點動,點動控制是用SB3按鈕的常閉觸頭斷開自保電路實現(xiàn)。4.可逆運行控制電路 倒順轉(zhuǎn)換開關(guān)控制電動機正反轉(zhuǎn)電路。圖a為倒順開關(guān)手動操作控制電動機正反轉(zhuǎn)，由于倒順開關(guān)無滅弧裝置，適用于5.5kW以下的小容量電動機 。對于5.5kW以上的電動機，則用圖b來控制，引入倒順開關(guān)預(yù)選電動機旋轉(zhuǎn)方向，而由接觸器來接通與斷開電源，實現(xiàn)電動機的起動與停止。 5

14、.互鎖控制的可逆運行電路 主電路由正反轉(zhuǎn)接觸器KM1、KM2的主觸頭來改變電動機相序，實現(xiàn)電動機的可逆運行。將KM1、KM2正反轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸頭串接在對方線圈電路中，形成相互制約的電氣互鎖控制。 圖a所示構(gòu)成了正停反或反停正的操作順序。 圖b實現(xiàn)電動機正、反轉(zhuǎn)之間直接轉(zhuǎn)換控制，具有電氣、機械雙重互鎖控制 。6.自動往復(fù)運行控制電路自動往復(fù)運行控制電路 在工作臺的固定部件和移動機構(gòu)上分別裝置的行程開關(guān)和檔鐵（壓動行程開關(guān)用），當(dāng)移行機構(gòu)運動到某一固定位置時，壓動行程開關(guān)，取代人手接動按鈕的功能，實現(xiàn)自動循環(huán)控制。圖SQ1用于正轉(zhuǎn)（工作臺向左），SQ2用于反轉(zhuǎn)（向右）， ，SQ3、SQ4的常閉觸

15、點用于極限位置的保護(hù)。自動往復(fù)運行控制電路自動往復(fù)運行控制電路 二、減壓起動二、減壓起動一次側(cè)接電網(wǎng)，二次側(cè)接電動機定子繞組。電動機定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓 。自耦變壓器的電壓比自耦變壓器繞組自耦變壓器繞組一次與二次電流關(guān)系為 kII/21二次側(cè)起動電流為 2stI,為直接起動時起動電流 kIst2/kIIstst電網(wǎng)供給的一次側(cè)起動電流 減壓起動轉(zhuǎn)矩 2/kTTstst2121/NNUUk1.自耦減壓起動器電路自耦減壓起動器電路 按動SB2KM1線圈通電自鎖電動機M自耦補償起動； KT線圈通電延時時間到-KA線圈通電自鎖KM1、KT線圈斷電-KM2線圈通電電動機M全壓運行。2

16、.Y-2.Y- 降壓起動降壓起動對正常運行定子繞組接成的三相籠型異步電動機 。起動時，定子繞組采用Y連接，電動機相電壓只為正常工作電壓3/1待電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，再將電動機定子繞組改為連接。各相繞組承受額定工作電壓，電動機進(jìn)入正常運轉(zhuǎn)。思考：線、相電壓(電流)的關(guān)系由于定子繞組接成起動，相電壓為額定電壓。每相繞組中的起動電流為 則線路起動線電流 1/3ZUINstY聯(lián)結(jié)減壓起動時，線電流等于相電流，則線路起動電流 )3/(1ZUINstYststYII31ststYTT31Y-Y- 降壓起動控制電路降壓起動控制電路主電路分析：KM1、KM2Y起動，KM1、KM3運行。 按下起動按鈕SB1

17、KM1線圈通電自鎖 KM2線圈通電-M作Y接起動； KT線圈通電延時時間到KM2線圈斷電 KM3線圈通電自鎖-M作接行。 KT線圈斷電復(fù)位。KT延時動作時間就是電動機聯(lián)成星形減壓起動時間。 用兩接觸器和一個時間繼電器實現(xiàn)Y-起動的控制電路，適用于13kW以下電動機的控制。KM1為線路接觸器，KM2為星-三角轉(zhuǎn)換接觸器，KT為減壓起動時間繼電器。例5-2 一臺三相籠型異步電動機，kwPN75VUN380min/1470rnN,7 .135AIN定子三角形聯(lián)結(jié)，起動電流倍數(shù)6， 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)1.0，帶半載起動，電網(wǎng)容量為1000kVA，試選擇適當(dāng)?shù)钠饎臃椒?。?（1） 直接起動電網(wǎng)允許直接起動條件

18、是 08. 4751000341341電動機容量電網(wǎng)容量故不能采用直接起動。 小于6（2）Y-起動NNNIststYIIIkII26313131NNNstststYTTTkTT33. 0313131NstTT5 . 0不能采用Y-降壓起動。 （3） 自耦變壓器起動電壓抽頭比為80%、65%和50%的起動補償器。選用50%抽頭時25 . 01kNNststIIIkI5 . 1621122TTTTkTNNstst5 . 025. 0121122起動轉(zhuǎn)矩不能滿足要求。選用65%抽頭時，計算與上相似，起動轉(zhuǎn)矩也不滿足要求。 選用80%抽頭 25. 180. 01kNNNstIIII484. 3625.

19、 112TTTTNNst5 . 064. 0125. 112選用80%抽頭，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩均滿足要求 三、軟起動以上幾種傳統(tǒng)的降壓起動方法，共同點是轉(zhuǎn)子升至一定轉(zhuǎn)速時切換到全壓運行，電路簡單。若切換時刻把握不好，就會造成起動過程不平滑且沖擊較大。目前，在電力拖動中應(yīng)用廣泛的有兩種方法：一是變頻器起動；二是軟起動。軟起動器是一種集電動機軟起動、軟停車、輕載時節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電動機控制裝置 。軟起動器本質(zhì)是一種由三相反并聯(lián)晶閘管及其控制線路組成的交流調(diào)壓器。 原理是：在起動過程中，通過控制移相角來調(diào)節(jié)定子電壓，并采用閉環(huán)限制起動電流，確保電壓、電流或轉(zhuǎn)矩按設(shè)定曲線變化，直至起動結(jié)

20、束。然后可將軟起動器切除，使得電動機與電源直接相連。 典型電子式軟起動器框圖軟起動控制器在軟起動控制器兩端并聯(lián)KM3 該電路優(yōu)點：在電動機運行時時可避免軟起動器產(chǎn)生的諧波；軟起動器僅在起動、停車時工作，可以避免長期運行使晶閘管發(fā)熱，延長了使用壽命；一旦軟起動器發(fā)生故障，可由旁路接觸器應(yīng)急備用。 用一臺軟起動器對兩臺電動機的起動、停機的電路，但不能同時起動或停機，只能一臺分別起動、停機。 三. 深槽式和雙籠型異步電動機從籠型異步電機轉(zhuǎn)子槽形著手，利用集膚效應(yīng)實現(xiàn)起動過程中轉(zhuǎn)子電阻的自動調(diào)節(jié)，即起動時轉(zhuǎn)子電阻大，正常運行時電阻又自動減小，具有這種改善起動性能的籠型電機有深槽式和雙籠型異步電動機。

21、1.深槽式異步電動機導(dǎo)條中靠近槽底處的電流密度很小，而越靠近槽口則越大，因此沿槽高的電流密度分布（b)圖，這種現(xiàn)象稱為電流的集膚效應(yīng)。 2.雙籠型異步電動機上籠導(dǎo)條截面積較小，并用黃銅或鋁青銅等電阻系數(shù)較大的材料制成，電阻較大；下籠導(dǎo)條的截面積較大，并用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，電阻較小。 正常運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，轉(zhuǎn)子漏電抗遠(yuǎn)比電阻小，上、下籠的電流分配決定于電阻，于是電流大部分從電阻較小的下籠流過，產(chǎn)生正常運行時的電磁轉(zhuǎn)矩，所以把下籠稱為運行籠。 起動時，轉(zhuǎn)子電流頻率較高，轉(zhuǎn)子漏電抗大于電阻，上、下籠的電流分配主要決定于漏電抗。上籠稱為起動籠。 5.4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動與控制三

22、相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動與控制 在繞線式轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)電阻，既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩，克服了籠型異步電機起動電流大、起動轉(zhuǎn)矩不大的缺點，適用于大、中容量異步電動機重載起動。繞線式異步電動機的起動分為轉(zhuǎn)子串電阻和轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器兩種起動方法。一、轉(zhuǎn)子串電阻起動與控制要在起動過程中獲得的加速轉(zhuǎn)矩比較大、起動時間短，起動過程較平滑，應(yīng)串入多級對稱電阻，采用逐級切除（短接）起動電阻的方法。這與直流電動機電樞串電阻起動相類似，稱為電阻分級起動。 1.啟動過程 主電路： R1R3為轉(zhuǎn)子外串電阻； KM2KM4為短接轉(zhuǎn)子電阻的接觸器。沿曲線AB加速C沿曲線CD加速E沿曲線EF加速G沿曲線GH加

23、速到H點穩(wěn)定運行，啟動過程結(jié)束。一般取尖峰轉(zhuǎn)矩 mTT）（85. 07 . 01切換轉(zhuǎn)矩 LTT）（2 . 11 . 122.啟動控制實現(xiàn) 起動條件起動條件：KM2、KM3、KM4均為原態(tài)時，方可起動。 起動控制電路起動控制電路： 按動SB2KM1線圈自鎖電動機M串全電阻起動，同時KT1線圈通電延時KM2線圈通電切除R3，同時KT線圈通電延時KM3線圈通電切除R，同時KT3線圈通電延時KM4線圈通電自鎖切除R1， KT1，KM2，KT2，KM3，KT3等線圈依次斷電復(fù)位，啟動過程結(jié)束。按時間原則控制繞線轉(zhuǎn)子串電阻起動電路 按電流原則控制的轉(zhuǎn)子串電阻起動電路 主電路： R1R3轉(zhuǎn)子外串電阻； K

24、I1KI3轉(zhuǎn)子電流檢測用電流繼電器（欠流復(fù)位型）。按動SB2KM4線圈通電自鎖KA線圈通電、轉(zhuǎn)子串全電阻起動。轉(zhuǎn)速n，電流I過流繼電器KI1復(fù)位KM1線圈通電切除轉(zhuǎn)子電阻R3。類推切除R2R3。2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一種無觸點的電磁元件，它的鐵心由較厚的鑄鐵板或鋼板疊成三柱式，在鐵心上分別套有線圈連成星形，并與繞線異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組相串聯(lián)。它是一個鐵損很大的三相電抗器，由于它的等效電阻隨通過電流的頻率變化而變化，故稱頻敏變阻器。 頻敏變阻器起動控制電路 5.5三相異步電動機的調(diào)速與控制三相異步電動機的調(diào)速與控制要改變異步電動機轉(zhuǎn)速，有以下三種方法：改變定子磁極對數(shù) ；改變電源頻

25、率 ；改變轉(zhuǎn)差率。一、變極調(diào)速通常是利用改變定子繞組接法來改變極數(shù)，這種電機稱為多速電機，變極調(diào)速只適用于籠型轉(zhuǎn)子電動機,因為其轉(zhuǎn)子的極數(shù)能自動地與定子極數(shù)相適應(yīng)。 順向串聯(lián) 反向串聯(lián) 反向并聯(lián) 常用的變極接線方式單星形改接成雙星形（Y/YY）變極接線原理圖 三角形改接成雙星形（/YY）變極接線原理圖 兩種接線方式都是使每相中半個繞組電流變向，因而電動機極對數(shù)減少一半。 當(dāng)改變定子繞組接線時，必須同時改變定子繞組的相序，以保證調(diào)速前后電動機的轉(zhuǎn)向不變。 因為電角度=p機械角度，當(dāng)p=1時，三相繞組在空間分布的電角度依次為0、120、240；而當(dāng)p=2時，三相繞組在空間分布的電角度變?yōu)?、120

26、2 = 240、2402 = 480(即120)。 可見，變極前后三相繞組的相序發(fā)生了變化，因此變極后只有對調(diào)定子的兩相繞組出線端，才能保證電動機的轉(zhuǎn)向不變。 變極調(diào)速的性質(zhì)和機械特性設(shè)變極前后的功率因數(shù)和效率都不變，為了確保電動機得到充分利用，每相半個繞組中電流均為額定電流。 1.Y-YY聯(lián)結(jié)方式 當(dāng)接成星形時，電動機的輸出功率為 11cos33NNYIUP 改成雙星形后電動機的輸出功率為 11cos233NNYYIUP2cos33cos2331111NNNNYYYIUIUPP可見，由Y改接成YY后，電動機的輸出功率增加一倍，但轉(zhuǎn)速也增加一倍，由于因此轉(zhuǎn)矩不變，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載如起重機、傳送

27、帶等 。 恒轉(zhuǎn)矩變極調(diào)速的機械特性圖 2.-YY聯(lián)結(jié)方式 11cos3NNIUP 111cos233NYYIUP15. 132cos3cos233111111NNYYIUIUPP改接前后，電動機的輸出功率變化很小，所以轉(zhuǎn)矩幾乎減小一半，適用于恒功率負(fù)載如各種機床粗、精加工等。 恒功率變極調(diào)速的機械特性 變極調(diào)速時，轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化，所以調(diào)速的平滑性差。但它在每個轉(zhuǎn)速等速運轉(zhuǎn)時，和普通異步電動機一樣，具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性較好。變極調(diào)速既可用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，又可用于恒功率負(fù)載，所以對于不需要無級調(diào)速的生產(chǎn)機械，可采用多速電動機拖動。雙速電動機控制電路 主電路分析：KM1KM2、KM3YY控制

28、電路:在高速運行時，先低速起動，后高速（YY）運行，以減少啟動電流。o選擇開關(guān)SA合向高速”2”的位置時間繼電器KT線圈通電延時KM1線圈通電，電動機M作低速啟動。 KT延時時間到KM1線圈斷電復(fù)位KM2、KM3線圈通電電動機M作YY接法高速運行。二、變頻調(diào)速變頻調(diào)速是改變電動機定子電源頻率來實現(xiàn)調(diào)速。)1 (60)1 (11spfsnn11fnn調(diào)節(jié)電源頻率，就可以平滑地改變電動機的轉(zhuǎn)速,以電源50Hz為基頻，既可向下調(diào)，也可向上調(diào)。 1低于基頻向下調(diào)速mNKNfEU1111144. 4當(dāng)降低電源頻率 ，則主磁通將增加，這將導(dǎo)致磁路過分飽和，勵磁電流增大，功率因數(shù)降低，鐵心損耗增大。 要保持

29、U1/f1=常數(shù)，以維持主磁通不變，即恒壓頻比。 在不同頻率下，當(dāng)電流為額定電流，其輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，所以采取U1/f1之比為常數(shù)的變頻調(diào)速控制方法稱為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。 2112121121)(83)(43fULLpxxfpUTm常數(shù)pfLLfrnsnmm12112160)(2只要保持電壓與頻率成正比調(diào)節(jié)，在調(diào)速過程中，電動機最大轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速降不變，機械特性隨頻率的降低而向下平移 。上面分析最大轉(zhuǎn)矩中忽略了定子電阻，實際上，隨著頻率降低，最大轉(zhuǎn)矩將減小。 在低速時為保證電動機有足夠大的值，電壓應(yīng)比頻率降低的比例小一些，使U1/f1的值隨的降低而略有增加 。2高于基頻向上調(diào)速應(yīng)保持

30、NUU 1，則當(dāng)頻率增加時，主磁通將減小。 如果定義在額定電流下的輸出轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩，則在不同頻率下的額定轉(zhuǎn)矩隨頻率增加而減小，因而轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的乘積，即額定輸出功將大致恒定。 這種高于額定頻率的調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，適用于恒功率負(fù)載。 變頻器電機變頻器一體化產(chǎn)品電機變頻器一體化產(chǎn)品采用變頻調(diào)速例5-2 一臺三相籠型異步電動機，VUN380,30AINmin/1455rnN帶動0.8倍額定恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，要求轉(zhuǎn)速1000r/min。已知變頻電源電壓與頻率成正比調(diào)節(jié)。求：此時變頻電源輸出線電壓與頻率各為多少。03. 015001455150011nnnsN024. 003. 08 . 0NNLLsTTs

31、min/361500024. 01rnsnLLmin/10363610001rnnnHznpf53.3460103626011VffUUNN4 .26253.345038011三、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速ssTssssTTmmmmm22改變定子電壓、轉(zhuǎn)子串電阻及串級調(diào)速等。改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速，低速時轉(zhuǎn)子銅耗大，所以效率低，經(jīng)濟(jì)性差（除串級調(diào)速外）。1轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 LmLmTssTssLmLmTssTss21 rTsTsRLLBAsrRsr212LLTsrRTsr22若負(fù)載不變，調(diào)速前后穩(wěn)態(tài)時轉(zhuǎn)差率之比等于轉(zhuǎn)子電阻之比。221rrRssAB例5-3 一臺繞線式異步電動機：kwPN75VUN

32、380,7 .135AIN試求：（1）轉(zhuǎn)子串入電阻0.5歐，電機運行的轉(zhuǎn)速是多少？ min/1470rnN,4952VUNAIN4102, 9 . 1m(2)額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，轉(zhuǎn)速降至500 r/min，轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串多大電阻？ 解：（1）額定轉(zhuǎn)差率 027. 015001460150011nnnsN0536. 01163399027. 03222NNNIEsr0299. 05 . 05536. 0112NBsRRrs14551500)0299. 01 ()1 (1nsnBB（2）轉(zhuǎn)子串電阻后轉(zhuǎn)差率667. 01500500150011nnnsB27. 10536. 01027. 0667. 0

33、121rssRNB在轉(zhuǎn)子回路串入一個可控的外加電壓電源，其頻率與轉(zhuǎn)子頻率相同，其相位與轉(zhuǎn)子電勢反向或同相。 2、串級調(diào)速2222222222222)(xsrsUEsxrUsEI式中“”號表示轉(zhuǎn)子電勢與外加電壓反相，“+”號表示兩者同相。 當(dāng)外加電壓與轉(zhuǎn)子電勢同相位，電動機開始加速運行。隨著轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子電流、電磁轉(zhuǎn)矩也隨之下降，一直到轉(zhuǎn)速升到某個值，電磁轉(zhuǎn)矩回升到與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相等，加速過程結(jié)束，電動機在此高速下穩(wěn)定運行。當(dāng)外加電壓幅值增加到一定值時，電動機轉(zhuǎn)速將超過同步轉(zhuǎn)速，稱為超同步串級調(diào)速 。當(dāng)外加電壓與轉(zhuǎn)子電勢相位相反時，電動機轉(zhuǎn)速將下降。稱為低同步串級調(diào)速。低同步串級調(diào)速系統(tǒng)低同步串級調(diào)

34、速系統(tǒng)3. 雙饋調(diào)速為了能發(fā)電運行，轉(zhuǎn)子中能量的流動應(yīng)是雙向的，即低于同步轉(zhuǎn)速發(fā)電時，能量流入轉(zhuǎn)子，高于同步轉(zhuǎn)速發(fā)電時，能量流出轉(zhuǎn)子。在低同步轉(zhuǎn)速下可以發(fā)電（亦可電動），在超同步轉(zhuǎn)速下可以電動（亦可發(fā)電），成為真正意義上的雙饋調(diào)速。 變速恒頻（VSCF）發(fā)電系統(tǒng) 定子輸出功率等于軸上輸入的機械功率與轉(zhuǎn)子輸入的電功率（可正可負(fù)）之和。 4. 定子降壓調(diào)速普通異步電動機降壓調(diào)速,適用于輕載調(diào)速場合。在不同電壓下的穩(wěn)定工作點分別為C、D、E，改變定子電壓可以獲得較低的穩(wěn)定運行速度。 對于風(fēng)機、泵類負(fù)載，電動機在全段機械特性上都能穩(wěn)定運行。 對于高轉(zhuǎn)差率異步電動機，則可得到較寬的調(diào)速范圍。但低速時的機

35、械特性太軟，低壓時過載能力也較差。 為提高調(diào)壓調(diào)速機械特性的硬度，增大調(diào)速范圍，可采?。阂皇遣捎盟俣确答侀]環(huán)控制，二是將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速相結(jié)合。具有速度反饋的異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 5.6制動與控制制動與控制一、能耗制動1.能耗制動基本原理實現(xiàn)方法是斷開正在運轉(zhuǎn)的三相異步電動機的交流電源，然后向定子繞組通入直流電流。 這種將負(fù)載能量（動能和位能）通過電動機轉(zhuǎn)化為電能，并消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上，所以稱為能耗制動。 設(shè)電動機工作在A點，在制動瞬間，工作點由A點平移至能耗制動特性曲線2上的B點，在制動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的共同作用下，電動機開始減速，直到原點。 如是位能性負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速過零時，若要停車，必須

36、用機械抱閘將電動機軸剎住，否則電動機將在位能負(fù)載作用下倒拉反轉(zhuǎn)，直到進(jìn)入第四象限中的C點 ?？蓜蛩傧陆抵匚?。 轉(zhuǎn)子電阻相同而通入不同的直流，能耗制動機械特性曲線有何變化 (比較1、2曲線）。 通入相同的直流但轉(zhuǎn)子電阻不同，能耗制動機械特性曲線有何變化 (比較1、3曲線）。 轉(zhuǎn)子電阻較小時(曲線1)，初始制動轉(zhuǎn)矩比較小。 對于籠型異步電動機，為了增大初始制動轉(zhuǎn)矩，就必須增大直流電流(曲線2)。 對繞線異步機，采用轉(zhuǎn)子串電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩(曲線3)，既限制電流又得到較大的制動轉(zhuǎn)矩。 054II）（032II）（2223)4 . 02 . 0rIERNN （按時間原則控制的單向運行能耗制動電路 按速度原則控制的可逆運行能耗制動電路 異步電動機定子旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反時，電動機便處于反接制動狀態(tài)。 二是保持定子磁場的轉(zhuǎn)向不變，而轉(zhuǎn)子在