第4章異步電機(jī)的電力拖動4

第4章異步電機(jī)的電力拖動4.1三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性4.2

電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行4.3三相異步電動機(jī)的起動4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速4.5三相異步電動機(jī)的制動第4章異步電機(jī)的電力拖動4.1三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性4.2

電力拖動系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行4.3三相異步電動機(jī)的起動4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速4.5三相異步電動機(jī)的制動

電機(jī)與拖動4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速第4章異步電動機(jī)的電力拖動調(diào)速：人為改變轉(zhuǎn)速的方法機(jī)械調(diào)速:改變傳動機(jī)構(gòu)的傳動比改變工作機(jī)構(gòu)的速度電氣調(diào)速:人為改變電動機(jī)的參數(shù)（如電壓、勵磁電流或電樞回路電阻），使同一負(fù)載得到不同轉(zhuǎn)速。要求:調(diào)節(jié)范圍寬廣、過程平滑、調(diào)節(jié)方法簡單、經(jīng)濟(jì)。調(diào)速指標(biāo):評價(jià)各種調(diào)速方法優(yōu)缺點(diǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，一、電動機(jī)的調(diào)速指標(biāo)1.調(diào)速范圍

D=nmax

nmin4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速電動機(jī)在額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩下調(diào)速時(shí)，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比。用D表示。不同的生產(chǎn)機(jī)械對調(diào)速范圍的要求不同，如車床D＝20～100，龍門刨床D=10～40，軋鋼機(jī)D＝1.20～3等。電動機(jī)最高轉(zhuǎn)速受電動機(jī)的換向及機(jī)械強(qiáng)度限制，最低轉(zhuǎn)速受轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定性（即靜差率）要求的限制。2.調(diào)速方向——nN為基速4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速3.調(diào)速的平滑性——平滑系數(shù)平滑系數(shù)

越接近1，說明調(diào)速的平滑性越好。如果轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，其級數(shù)趨于無窮多，稱為無級調(diào)速，

=1，其平滑性最好；調(diào)速不連續(xù)，級數(shù)有限，稱為有級調(diào)速平滑系數(shù)：相鄰兩級轉(zhuǎn)速或線速度之比。指相鄰兩級轉(zhuǎn)速的接近程度，用平滑系數(shù)表示4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速4.調(diào)速的穩(wěn)定性——靜差率靜差率（相對穩(wěn)定性）：指電動機(jī)在一條機(jī)械特性由理想空載加到額定負(fù)載所出現(xiàn)的轉(zhuǎn)速降與理想空載轉(zhuǎn)速之比。靜差率越小，轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性越好。TnOn01n02△nN△nN？靜差率和轉(zhuǎn)差率有何異同？定義公式相同物理含義不同（1）靜差率與機(jī)械特性硬度有關(guān)結(jié)論1：機(jī)械特性越硬，靜差率越小，穩(wěn)定性越好<<（2）靜差率與n0有關(guān)結(jié)論2：n0大的，靜差率小，穩(wěn)定性越好為了保證轉(zhuǎn)速的相對穩(wěn)定性，常要求靜差率應(yīng)不大于某一允許值（負(fù)載允許值）。（3）靜差率與調(diào)速范圍互相制約D、δ、

nN

的關(guān)系(nN

=nmax)D=nNδ

nN(1－δ)例如：nN

=1430r/min，△nN=115r/min，要求δ≤30%、則D=5.3。

要求δ≤20%、則D=3.1。再如：nN

=1430r/min，

D=20，δ≤5%，則

nN=3.76r/min。4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速D=nNδ

nN(1－δ)不同轉(zhuǎn)速下滿載運(yùn)行時(shí)：輸出轉(zhuǎn)矩相同——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。輸出功率相同——恒功率調(diào)速。4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速5.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性6.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載設(shè)備的初投資、調(diào)速時(shí)電能的損耗、運(yùn)行時(shí)的維修費(fèi)用等1.改變磁極對數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率s

3.改變電源頻率f1(變頻調(diào)速)調(diào)速方法：

n=(1－s)n0=(1－s)60f1

p——

有級調(diào)速。無級調(diào)速。第4章異步電動機(jī)的電力拖動其中，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法涉及：改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速；繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線式異步電動機(jī)的串級調(diào)速。二、籠型異步電動機(jī)的變頻調(diào)速

U、f可變M3~3~整流電路逆變電路50Hz控制電路

直流n0TnOn0'f1＞fNU1L=UNn0TnOn0'f1＜fN，=常數(shù)U1f1

TLTL4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速1.

調(diào)速方向

f1＜fN

時(shí)：n

。2.調(diào)速范圍

D較大(D=100)。3.調(diào)速的平滑性平滑性好（無級調(diào)速）。4.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性好。5.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性初期投資大；運(yùn)行費(fèi)用不大。6.

調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載f1＞fN

時(shí)：n

。4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速=常數(shù)

U1f1

因?yàn)椤祄

基本不變，基本不變。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos

2

(1)f1＜fN

時(shí)——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速

P2=T2ΩU14.44f1

kw1N1Φm=≈TΩ

(2)f1＞fN

時(shí)因?yàn)?/p>

U1L=

UN所以

T

=

CTΦmI2Ncos

2

∝1f1∝1n∝1n∝Tn

=常數(shù)——恒功率調(diào)速。

變頻器4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速

優(yōu)點(diǎn)：(1)一體化的通用變頻器和電動機(jī)的組合可以提供最大效率。(2)變速驅(qū)動，輸出功率范圍寬（如從120W~7.5kW）。(3)在需要的時(shí)候，通用變頻器可以方便地從電動機(jī)上移走。(4)高起動轉(zhuǎn)矩。

電機(jī)變頻器一體化產(chǎn)品

【例

4.4.1】

某三相籠型異步電動機(jī)，PN=15kW，UN=380V，

形聯(lián)結(jié)，nN=2930r/min，fN=50Hz，

MT=2.2。拖動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行，T

=

40N·m

。求：(1)f1=50Hz，U1=UN

時(shí)的轉(zhuǎn)速；(2)f1=40Hz，U1=0.8UN時(shí)的轉(zhuǎn)速；(3)f1=60Hz，U1=UN

時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：(1)602

TN=PN

nN=×N·m=48.91N·m

602×3.1415×1032930TM=

MTTN=

2.2×48.91N·m=107.61N·mn0－nN

n0sN=3000－29303000==0.02334.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速

n

=(1－s)n0

=(1－0.0187)×3000r/min=2944r/min(2)

sM=sN/(

MT－

MT2－1)=0.0233/(2.2－2.22－1)=0.0969=0.0969×－－1=0.0187(

)2107.6140107.6140

U1f1成比例減小時(shí)，TM不變，sM

與f1成反比，故T'M=TM=107.61N·m

s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速s'M

=sM

f1

f'1=×0.0969

=0.121

50

40

n'

=(1－s')n'0

=(1－0.0233)×2400r/min=2344r/min=0.121×－－1=0.0233(

)2107.6140107.6140s'=s'M

－－1(

)2T'MTT'MTn'0=60f'1

p=r/min

=2400r/min

60×4014.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速(3)f1增加，U1

不變時(shí)，sM∝。1f1TM∝,1f12=×107.61

N·m

=74.73N·m

50

602=×0.0969

=0.08075

50

60=r/min

=3600r/min

60×6014.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速s"=sM

－－1(

)2TMTTMT=0.0234""""n0=60f

1

p"

n"

=(1－s")n0"=(1－0.0234)×3600r/min=3516r/minTM=TM

f1

f

12""sM

=

sM

f1

f

1""概念:

變極調(diào)速是一種通過改變定子繞組極對數(shù)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)速方式。在一定電源頻率下，由于同步速與極對數(shù)成反比，因此，改變定子繞組極對數(shù)便可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。如何改變極對數(shù)呢？這同定子繞組的接法有關(guān)。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS三、籠型異步電動機(jī)的變極調(diào)速(有級調(diào)速)A1X1A2X2ii??p=1由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對調(diào)速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。A1··A2X1X2SN兩種常用的變極接線法1．Y/yy

變極調(diào)速2．Δ/yy變極調(diào)速（1）變極調(diào)速一般僅適用于鼠籠式異步電動機(jī)。繞線式異步電動機(jī)要同時(shí)改變轉(zhuǎn)子繞組的極數(shù)，麻煩，一般不予采用。（2）對于三相異步電動機(jī)，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向不變，變極的同時(shí)必須改變?nèi)嗬@組的相序。注意：U1V1W11200240024004800W1V1P對磁極：U1→V1→W12P對磁極：U1→W1→V1TL籠型異步電動機(jī)的變極調(diào)速的特點(diǎn)n0TnOYYY0.5n0n0TnO△YY0.5n0TL1）.調(diào)速方向

Y(△)→YY：n

YY→Y(

)：n

2）.調(diào)速范圍D=2~44.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速3）.調(diào)速的平滑性平滑性差。4）.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性好。

靜差率：5）.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性好。6）.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載(1)

YY－Y

(基本不變）δ=×100%n0－nn0

nn0

=4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。(2)YY－

——（近似）恒功率調(diào)速。(1)．Y/yy

變極調(diào)速假定變極調(diào)速前后定子的功率因數(shù)、效率均不變，為了確保電動機(jī)得到充分利用，每半相繞組中的電流應(yīng)均為額定值，于是變極前后電動機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：結(jié)論：

Y/YY接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。

(2)．Δ/yy變極調(diào)速假定變極調(diào)速前后電機(jī)的功率因數(shù)、效率均不變，并設(shè)每半相繞組中的電流均為額定值，則/YY變極前后電動機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：結(jié)論：

/YY接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式。

6）.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載①YY－Y

滿載輸出功率：滿載輸出轉(zhuǎn)矩：P2=

3UNINcos

1

T2=P2

=，12INYINYY因?yàn)?12

Y

YY4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。如果cos

1、η不變，則=12P2YP2YY=1T2YT2YY（恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速）(2)YY－

因?yàn)?

3IPN2IPNIN

INYY=32=12

YY如果cos

1、

η不變，則P2

P2YY=

32≈1（恒功率調(diào)速）T2

T2YY=×2=1.732

324.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速——（近似）恒功率調(diào)速。

【例

4.4.2】

某三相多速電動機(jī)，PN=2.2/3.8kW，nN=1440/2880r/min，

MT=2.0/2.0。拖動TL

=

10N·m

的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。求在兩種不同磁極對數(shù)時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：(1)p=2時(shí)n0－nN

n0sN=1500－14401500==0.044.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=14.6N·m

602×3.142.2×1031440TM=

MTTN=

2×14.6N·m=29.2N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0263)×1500r/min=1460.55r/min(2)p=1時(shí)sM=sN/(

MT－

MT2－1)=0.04/(2－22－1)=0.149=0.149×－－1=0.0263(

)229.21029.210s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速n0－nN

nNsN=3000－28803000==0.044.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=12.61N·m

602×3.143.8×1032880TM=

MTTN=

2×12.61N·m=25.22N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0308)×3000r/min=2907.6r/min=0.149×－－1=0.0308(

)225.221025.2210s=sM

－－1TMT(

)2TMT改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速對于改變轉(zhuǎn)差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方案，其效率可由下式給出：上式表明，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越低，效率越低。因此，一般來說，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方案的經(jīng)濟(jì)性較差。n0TnOnMUNTLTL四、籠型異步電動機(jī)的變壓調(diào)速TLU1n0TnOnMUNU14.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速對風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，其調(diào)速范圍較寬，故調(diào)壓調(diào)速特別適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載；對恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速的范圍較小，沒有使用價(jià)值；可得到較寬的調(diào)速范圍。轉(zhuǎn)子電路電阻較高時(shí)改變定子電壓的人為特性為了提高調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的硬度，增大鼠籠式異步電動機(jī)的調(diào)速范圍，可采用如下兩種方案：采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。具有速度反饋的異步電動機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)觸發(fā)器多速電動機(jī)在變極變壓時(shí)的機(jī)械特性4.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性差。5.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性較差。(1)需要可調(diào)交流電源。(2)cos

1和

均較低。6.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，又非恒功率調(diào)速。因?yàn)門∝U1P2所以U1

→T(n)

→P2

4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速1.調(diào)速方向

U1(＜UN)↓→n↓2.調(diào)速范圍D較小。3.調(diào)速的平滑性若能連續(xù)調(diào)節(jié)U1，n

可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。降壓調(diào)速特點(diǎn)：

【例

4.4.3】

三相籠型異步電動機(jī)，PN=15kW，UN=380V，nN=960r/min，

MT=2。試求：(1)U1=380V，TL=120N·m

時(shí)的轉(zhuǎn)速；(2)U1=300V，TL=100N·m

時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：(1)U1=380V，TL=120N·m

時(shí)n0－nN

n0sN=1000－9601000==0.044.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=149.28N·m

602×3.1415×103960TM=

MTTN=

2×149.28N·m=298.56N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.031)×1000r/min=969r/minsM=sN(

MT＋

MT2－1)=0.04×(2＋22－1)=0.149=0.149×－－1=0.031(

)2298.56120298.56120s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速

n

=(1－s)n0

=(1－0.044)×1000r/min=956r/min=0.149×－－1=0.044(

)21861001861004.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速(2)U1=300V，TL=100N·m

時(shí)

sM

不變，Tm∝U12，故

sM

=0.149TM=×298.56

N·m

=186N·m

300

3802s=sM

－－1TMT(

)2TMTn0TnOTMR2R2+Rr五、繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻調(diào)速TLM3~3~RrKM1.調(diào)速方向

n

2.調(diào)速范圍

D=2~3,較小。4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速Φm不變，3.調(diào)速的平滑性取決于Rr

的調(diào)節(jié)方式,一般是有級調(diào)速4.調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性差。

Rr

→δ

。5.調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性初期投資不大，但運(yùn)行效率較低。6.調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載因?yàn)?/p>

調(diào)速前后U1、

f1不變，4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。調(diào)速過程中，為了充分利用電動機(jī)的繞組，要求保持，于是有：調(diào)速后可見4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速

I2N

=sE2

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=E2

＋X22R2＋Rr

2

s

R2＋Rr

sR2

sN=

I2N

=sNE2R22＋(sNX2)2=E2

＋(X2)2R22

sN

調(diào)速前調(diào)速前調(diào)速后4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速

cos

2

=R2R22＋(sNX2)2=R2/sN

＋X22R22

sN

cos

2

=R2＋Rr

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=(R2＋Rr)/s

＋X22R2＋Rr

2

s

=R2/sN

＋X22R22

sN

可見，調(diào)速前后cos

2不變，根據(jù)T=CTΦm

I2cos

2可知調(diào)速時(shí)允許的轉(zhuǎn)矩不變，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。

【例

4.4.4】

一臺三相繞線型異步電動機(jī)，拖動一恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。已知PN=20kW，nN=1420r/min，U2N=187V，I2N=68.5A，

MT=2.3，TL=

100N·m

。試求：(1)轉(zhuǎn)子電路未串電阻時(shí)的轉(zhuǎn)速；(2)轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻Rr=0.0159

時(shí)的轉(zhuǎn)速。解：(1)轉(zhuǎn)子電路未串聯(lián)電阻時(shí)n0－nN

n0sN=1500－14201500==0.05334.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速602

TN=PN

nN=×N·m=134.57N·m

602×3.1420×1031420TM=

MTTN=

2.3×134.57N·m=309.5N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0387)×1500r/min=1442r/min(2)轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻

Rr

時(shí)，TM不變，sM∝(R2＋Rr)sM=sN/(

MT－

MT2－1)=0.0533/(2.3－2.32－1)=0.233=0.233×－－1=0.0387(

)2309.5100309.5100s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速R2=

sN

U2N

3I2N=

=0.0841

0.0533×187

1.732×68.5s'M

=sM

R2＋Rr

R2=×0.233

=0.277

0.10.0841方法二：由于TL不變，因此s

∝(R2＋Rr)n'

=(1－s')n0

=(1－0.046)×1500r/min=1431r/min=0.277×－－1=0.046(

)2309.5100309.5100s'=s'M

－－1(

)2T'MTT'MT4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速s'

=s

R2＋Rr

R2=×0.0387

=0.046

0.10.0841六、繞線型異步電動機(jī)的串級調(diào)速1.串級調(diào)速的原理在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)一個與e2s

頻率相等、相位相同或相反的附加電動勢ead

，以代替Rr

上的電壓降，從而使這部分能量不致?lián)p耗掉。轉(zhuǎn)子相電流：sE2±Ead

R2＋j

sX2I2s

=

I2s

=

sE2＋EadR22＋(sX2)2

e2s與ead

同相位時(shí)：在引入ead

的瞬間：I2s

→T

→n

→sE2

→I2s

→T

···→T=TL

4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速在引入ead

的瞬間：

I2s

e2s與ead

相位相反時(shí)：→T

→n

→sE2

→I2s

→T

···→T=TL

2.串級調(diào)速的機(jī)械特性n0TnOE2sE2s+EadE2s－Ead4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速I2s

=

sE2－EadR22+(sX2)23.串級調(diào)速的調(diào)速性能(1)調(diào)速方向(2)調(diào)速范圍

D較大。(3)調(diào)速的平滑性平滑性好。(4)調(diào)速的穩(wěn)定性穩(wěn)定性好。(5)調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性初期投資大；運(yùn)行效率較高，運(yùn)行費(fèi)用不大。4.4三相異步電動機(jī)的調(diào)速(6)調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載因?yàn)?/p>

調(diào)速前后U1、f1不變，Φm不變，且

cos

2也不變。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos

2不變。——恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。思考題4.5三相異步電動機(jī)的制動三相異步電動機(jī)的電動狀態(tài)：電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n同方向，電機(jī)從電源吸收電功率，扣除自身損耗外，轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功率送至負(fù)載；三相異步電動機(jī)的制動狀態(tài)：T與n方向相反；相異步電動機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)正向電動反向電動制動方法機(jī)械制動電氣制動能耗制動反接制動回饋制動制動的目的：（1）使拖動系統(tǒng)迅速減速并停車（制動過程）。這時(shí)，制動是指電動機(jī)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下降到零的過程；（2）限制位能性負(fù)載的下放速度（制動運(yùn)行）。這時(shí)，制動是指電動機(jī)處于某一穩(wěn)定的制動運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)保持勻速運(yùn)行。利用機(jī)械裝置使電動機(jī)從電源切斷后能迅速停轉(zhuǎn)使異步電動機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T和電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n的方向相反M3~3~Q1一、能耗制動1.

制動原理制動前

Q1合上，Q2斷開，

M為電動狀態(tài)。制動時(shí)

Q1斷開，Q2合上。定子:U→I1→Φ

轉(zhuǎn)子:n→E2→I2M為制動狀態(tài)。n＋U－Q2

RbI1×ΦFFTT第4章異步電動機(jī)的電力拖動2.能耗制動時(shí)的機(jī)械特性O(shè)nT特點(diǎn)：(1)因T與n方向相反，

n－T曲線在第二、四象限。(2)因n=0時(shí)，T=0，

n－T曲線過原點(diǎn)。(3)制動電流增大時(shí)，制動轉(zhuǎn)矩也增大；產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1"I1'＜4.5三相異步電動機(jī)的制動異步電動機(jī)能耗制動時(shí)的機(jī)械特性曲線該機(jī)械特性的特點(diǎn)是：（1）機(jī)械特性曲線通過坐標(biāo)原點(diǎn)；（2）當(dāng)通入定子的直流電流大小不變時(shí)，其最大轉(zhuǎn)矩Tm不變。若轉(zhuǎn)子回路的電阻增大，則最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速增加（對應(yīng)于上圖中的曲線2和曲線3，兩者Tm相同，但）；（3）當(dāng)轉(zhuǎn)子回路電阻不變時(shí)，其最大轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的轉(zhuǎn)速nm不變。若直流電流增大，則最大轉(zhuǎn)矩Tm隨之增大（對應(yīng)于上圖中的曲線2和曲線4，兩者nm相同，但）。3.

能耗制動過程——迅速停車TLOnT12(1)制動原理制動前：特性1。制動時(shí)：特性2。原點(diǎn)O(n=0，T=0)，a點(diǎn)b點(diǎn)慣性ab(T＜0，制動開始)n↓制動過程結(jié)束。(2)制動效果

Rb

→I1

→Φ

→T

→制動快。(3)制動時(shí)的功率定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。動能P2→轉(zhuǎn)子電路的電能

→PCu2消耗掉。4.5三相異步電動機(jī)的制動4.能耗制動運(yùn)行——下放重物TLOnT12aa點(diǎn)b點(diǎn)

慣性(T＜0，制動開始)bn↓原點(diǎn)O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc點(diǎn)(T=TL),制動運(yùn)行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。制動效果：由制動回路的電阻決定。4.5三相異步電動機(jī)的制動（1）如果負(fù)載是反抗性負(fù)載，則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車。（2）如果拖動的負(fù)載是位能性負(fù)載，當(dāng)轉(zhuǎn)速減速到零時(shí)若要停車，必須用機(jī)械抱閘將電機(jī)軸剎住。否則，電機(jī)將在位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的拖動下反轉(zhuǎn)，使負(fù)載保持勻速下降。說明下放速度調(diào)節(jié)可通過轉(zhuǎn)子回路串接不同電阻來實(shí)現(xiàn)，轉(zhuǎn)子回路串入電阻越大，下放速度越快。（3）改變通入定子的直流電流大小可以改變制動轉(zhuǎn)矩的大小。一般要求既要有較大的制動轉(zhuǎn)矩，又不要使定、轉(zhuǎn)子回路電流過大而使繞組過熱。對于繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)來說，取，轉(zhuǎn)子回路串接電阻。（4）.適用范圍（a）反抗性負(fù)載的準(zhǔn)確停車；（b）位能性負(fù)載的勻速下放。通常，對于籠型異步電動機(jī)來說，取直流電流，其中，I0為電動機(jī)的空載電流；反接制動狀態(tài)是指轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)磁場方向相反，即轉(zhuǎn)速n和同步轉(zhuǎn)速n0反向的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。反接制動分為電源反接制動和倒拉反轉(zhuǎn)制動。二、反接制動定子反相轉(zhuǎn)子反相1.定子反向的反接制動(電源反接)——迅速停車3~M3~3~M3~Rb制動前的電路制動時(shí)的電路(1)制動原理4.5三相異步電動機(jī)的制動反接制動原理停車時(shí)，將接入電動機(jī)的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電動機(jī)定子產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反的旋轉(zhuǎn)磁場，從而獲得所需的制動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。

M3~運(yùn)轉(zhuǎn)制動?nF轉(zhuǎn)子T

n0電源兩相反向機(jī)械特性O(shè)nT1n0－n0S=0S=1S=2S’=0S’=1S’=2－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時(shí)：定子相序改變，

n0變向。OnT1n02－n0

bs=

－n0

－n－n0=n0＋nn0即：s

＞1(第二象限)。同時(shí)：E2s、I2

反向，T

反向。aca點(diǎn)b點(diǎn)(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(diǎn)(n=0，T≠0)，制動結(jié)束。到

c點(diǎn)時(shí)，若未切斷電源，M將可能反向起動。d4.5三相異步電動機(jī)的制動動畫取決于Rb

的大小。(2)制動效果aOnT1n02－n0bc4.5三相異步電動機(jī)的制動制動電阻的計(jì)算式中：繞線式電動機(jī)在定子兩相反接同時(shí),可在轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)制動電阻來限制制動電流和增大制動轉(zhuǎn)矩。(3)制動時(shí)的功率Pe=m1I2'2R2'＋Rb'

s＞0

PCu2

=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0

Pm

=(1－s)Pe

三相電能電磁功率Pe轉(zhuǎn)子機(jī)械功率Pm定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉4.5三相異步電動機(jī)的制動s=

－n0

－n－n0=n0＋nn0即：s

＞1(第二象限)。定子仍向轉(zhuǎn)子傳遞電磁功率電動機(jī)軸上輸入機(jī)械功率適用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，有利于迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率。?特點(diǎn)（1）優(yōu)點(diǎn)制動轉(zhuǎn)矩較大，制動時(shí)間短。（2）缺點(diǎn)①不易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車；②能量損耗大（對于繞線式異步電動機(jī)而言）。?適用場合例題三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=90kW，km=2.5，nN=972r/min，E2N=481V，I2N=118A，轉(zhuǎn)子繞組Y形聯(lián)結(jié)。電動機(jī)原在固有機(jī)械特性上額定運(yùn)行，現(xiàn)要求采用反接制動停車，且要求制動開始時(shí)電動機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩為2TN，求轉(zhuǎn)子需串入多大電阻？解：電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)差率固有機(jī)械特性的臨界轉(zhuǎn)差率反接制動瞬間的轉(zhuǎn)差率反接制動時(shí)人為機(jī)械特性的臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相電阻反接制動時(shí)轉(zhuǎn)子每相需串入電阻值2.轉(zhuǎn)子反向的反接制動(倒拉反轉(zhuǎn))——下放重物OnT1n02bcTLad(1)制動原理定子相序不變，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對稱電阻Rb。a點(diǎn)b點(diǎn)(Tb＜TL)，慣性n↓c點(diǎn)(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M反向起動d點(diǎn)(

nd＜0，Td

=TL)

制動運(yùn)行狀態(tài)3e4.5三相異步電動機(jī)的制動

低速提升重物

動畫(2)制動效果4.5三相異步電動機(jī)的制動電動機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)的機(jī)械特性曲線說明：改變轉(zhuǎn)子回路外串電阻的大小，可以得到不同的下放速度。轉(zhuǎn)子回路串入的電阻越大，倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)速越高，重物下放也越快。(3)制動時(shí)的功率s=n0－(-n)n0第四象限：＞1(n＜0)Pe=m1I2'2R2'＋Rb'

s＞0

PCu2

=m1(R2'＋Rb')

I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0

Pm=(1－s)Pe——定子輸入電功率——軸上輸入機(jī)械功率（位能負(fù)載的位能）——電功率與機(jī)械功率均消耗在轉(zhuǎn)子電路中。4.5三相異步電動機(jī)的制動?制動電阻的計(jì)算方法簡化計(jì)算：s為固有機(jī)械特性上對應(yīng)任意給定轉(zhuǎn)矩T(a點(diǎn))的轉(zhuǎn)差率例題三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)為：PN=37kW，km=3.0，nN=1441r/min，E2N=316V，I2N=74A，轉(zhuǎn)子繞組Y形聯(lián)結(jié)。如果該電動機(jī)拖動位能性負(fù)載，TL=0.8TN，當(dāng)重物下放時(shí)，要求轉(zhuǎn)速為500r/min，求轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入多大電阻？解：額定轉(zhuǎn)差率固有機(jī)械特性的臨界轉(zhuǎn)差率倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)差率對應(yīng)的人為特性的臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子每相電阻轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻(1)如果電動機(jī)以500r/min的速度反接下放重物，求轉(zhuǎn)子每相串入的電阻值。或者（方法二）：固有特性的臨界轉(zhuǎn)差率：人為特性的臨界轉(zhuǎn)差率：轉(zhuǎn)子每相應(yīng)串入的電阻(2)如果轉(zhuǎn)子每相串入3.2Ω的電阻，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是多大，運(yùn)行在什么狀態(tài)？(3)如果轉(zhuǎn)子每相串入6.2Ω

的電阻，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速是多大，運(yùn)行在什么狀態(tài)？電磁轉(zhuǎn)矩T改變方向，T的實(shí)際方向與轉(zhuǎn)速n的實(shí)際運(yùn)動方向相反，起制動作用。電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向與電動狀態(tài)時(shí)的方向相反；工作原理轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢方向與電動狀態(tài)時(shí)的方向相反；轉(zhuǎn)子電流的方向與電動狀態(tài)時(shí)的方向相反；三、回饋制動

特點(diǎn)：|

n|

＞|

n0|，s＜0。電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能回饋給電網(wǎng)TnOf1'f1"f1'＞

f1"1.調(diào)速過程中的回饋制動(正向回饋制動)4.5三相異步電動機(jī)的制動TLabcdTnOYYYTLabcd?動畫4.5三相異步電動機(jī)的制動2.下放重物時(shí)的回饋制動(反向回饋制動)GRb

T3~M3~TnTLnOnTTLn0－n0bac正向電動反接制動d回饋制動反向電動動畫