相异步电动机的电力拖动.ppt

第五章第五章三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动电气工程系 胡幸鸣电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 前一章分析异步电动机的基本电磁关系电磁关系，是与电磁关系相似的变压器对比变压器对比，运用基本方程式、等效电路和相量图的三大分析方法。第五章第五章三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动 本章将分析由异步电动机和生产机械组成的电力拖动系统的运行性能，即异步电动机拖动生产机械作起动起动、制动制动和调速调速等各种状态运转时的性能。而在分析异步电动机的电力拖动电力拖动时，是与直流电动直流电动机对比机对比，运用机械特性和基本方程对起动、制动和调速分析其原理和进行相关计算，得出各种运行状态时的不同的性能特点电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动第一节第一节三相异步电动机的电磁转矩表达式三相异步电动机的电磁转矩表达式 描述电力拖动系统各种运行状态的有效工具是机械特性。而异步电动机的机械特性是由电磁转矩和转差率的关系特性演化而来的。因此首先研究与之相关的异步电动机的各种电磁转矩表达式。一、电磁转矩的物理表达式一、电磁转矩的物理表达式 由相关公式可推得：异步电动机的电磁转矩T与主磁通主磁通、转子电流的有功分量转子电流的有功分量成正比，与主磁通成正比，物理意义非常明确，所以称为电磁转矩的物理表达式物理表达式。它常用来定性分析定性分析三相异步电动机的运行问题。转矩常数电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动例例5-1为何在农村用电高峰期间，作为动力设备的三相异步电动机易烧毁？解解 电动机的烧毁是指绕组过电流严重，绕组的绝缘因过热损坏，造成绕组短路等故障。由于用电高峰期间，水泵、打稻机等农用机械用量大，用电量增加很多，电网线路电流增大大，线路压降增大，使电源电压下降较多，这样影响到农用电动机，使其主磁通大为下降，在同样的负载转矩下，由电磁转矩的物理表达式可知转子电流大为增加，尽管主磁通下降，空载电流会下降，但它下降的程度远为转子电流增加的程度大，根据磁通势平衡方程式，定子电流也将大为增加，长期超过额定值就会发生“烧机”现象。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、电磁转矩的参数表达式二、电磁转矩的参数表达式由相关公式可推得：上式反映了三相异步电动机的电磁转矩T与电源相电压U1、频率f1、电动机的的参数(r1、r2、X1、X2、p及m1)以及转差率s之间的关系，称为参数表达式参数表达式。当U1、f1及电动机的参数不变时，电磁转矩T仅与转差率s有关，对应于不同s的值，有不同的T值，将这些数据绘成曲线，就是T=f(s)曲线，也称T T-s s曲线曲线。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的T-s曲线(1)电动状态(0s1)s=0时，T=0当s，s0区间，Ts 当s继续至s1区间，T1/s 最大转矩点最大转矩倍数 过载能力 一般：起动时，s=1，代入公式：起动转矩起动转矩倍数一般：2.0 临界转差率 最大转矩 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的T-s曲线(2)发电状态(s 1)转子受外力拖动，nn n1s0，T1磁场反向 转子反向 对应的T-s曲线是电动状态T-s曲线的延伸 产生的T与n转向相反，起制动作用，此时电机处于制动状态电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动例例5-2 一台三相Y联结的绕线转子异步电动机，其UN=380V，fN=50Hz，nN=950r/min参数r1=r2，X1，X2，不计T0，试求：1)额定转矩TN；2)临界转差率、最大转矩及过载能力；3)欲使起动时产生最大转矩，在转子回路所串电阻值 (折算到定子侧)。解解 由nN=950r/min，则对应的n1=1000 r/min 1)额定转矩 略T0，以sN代入参数表达式，得额定负载时的电磁转矩T=TN 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 2)临界转差率、最大转矩及过载能力 临界转差率 最大转矩 过载能力 3)欲使起动时产生最大转矩，在转子回路所串电阻值（折算到定子侧)据题意得电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三、电磁转矩的实用表达式三、电磁转矩的实用表达式 在实际中用参数表达计算T，需电动机的内部参数，比较麻烦。因此推导出电磁转矩的实用表达式为 电机手册和产品目录中的PN、nN、m等值来计算 以上三种异步电动机的电磁转矩表达式，应用场合有所不相同。一般物理表达式适用于定性分析T与1及I2cos2间的关系；参数表达式可分析参数的变化对电动机运行性能的影响；实用表达式适用于工程计算。Tmax=mTN=9.55m PN/nN 式中实际使用时，先根据巳知数据计算出Tmax和sm，再把它们代入实用表达式，取不同的s值即可得到不同的T值了。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动第二节第二节三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 我们常用机械特性n=f(T)曲线来分析拖动系统中电动机的电力拖动问题，它与T-s曲线的变换关系如下：T-s曲线变换为n-T曲线 一、固有机械特性一、固有机械特性 指三相异步电动机工作在UN和fN下，由电动机本身固有的参数所决定的机械特性。在正常工作情况下,与直流他励电动机一样固有机械特性是硬特性。最大转矩点起动点同步点电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动第二节第二节三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 二、人为机械特性二、人为机械特性 在分析电动机拖动系统的运行时，常利用人为机械来进行分析。由机械特性的参数表达式可知，人为地改人为地改变异步电动机的任何一个参数变异步电动机的任何一个参数(U1、f1、p、定子回路电阻或电抗、转子回路电阻或电抗等)，都可以得到各不相同的机械特性。这些机械特性统称为：人为机械特性。人为机械特性。定性讨论几种人为机械特性的特点。注意：定性画人为机械特性时，只要先定性画出固有机械特性，然后抓住人为机械特性的同步点同步点、最大转矩点最大转矩点、起动点起动点与固有机械特性比较有何变化，最终通过这三个特殊点，定性画出人为机械特性。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 二、人为机械特性二、人为机械特性 Tmax U12降压人为机械特性 2）最大转矩点 nm=n1(1sm)不变 3）起动点Tst U12端电压U1 ，n；电动机的起动转矩Tst和过载能力(m=Tmax/TN)都显著地下降了，这在实际应用中必须注意。1）同步点若U1 太多，使Tmax1后，Tst随Rp，反而减小 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 三、三相异步电动机的稳定运行区域三、三相异步电动机的稳定运行区域 三相异步电动机的稳定运行区域最大转矩点到起动点,n=f(T)曲线是上斜的曲线，对恒转矩负载和恒功率负载，不能稳定运行。由电力拖动系统稳定运行的必要和充分条件，下斜的机械特性与恒转矩、恒功率、通风机型负载，都可稳定运行。从理想空载点即同步点到最大转矩点，n=f(T)曲线是下斜特性。不能稳定运行 能稳定运行电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动第三节第三节三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、概述一、概述 与直流电动机一样，我们希望在起动电流较小的情况下能获得较大的起动转矩。但实际情况是，加全压：起动时，n=0,s=1，等效电路中的附加电阻(1-s)r2/s=0，相当于电路短路，所以：起动电流大：起动电流大：I Ist=(57)I IN。起动转矩并不很大，起动转矩并不很大，Tst=(1.82)TN。而Ist大，Ist Z1，E1，1；另s=1，X2s=X2最大，cos 2，由Tst=CT1I2cos2,得到Tst并不是很大电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动第三节第三节三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、概述一、概述 三相异步电动机起动时的起动电流大主要是对电网不利，起动电流大主要是对电网不利，起动转矩并不很大主要是对负载不利。起动转矩并不很大主要是对负载不利。前者引起电网电压下降，并影响并联在同一电网上的其它负载正常工作。后者是起动转矩按电压平方下降，可能会使电动机带不动负载起动。不同类型的机械负载，不同容量的电网，对电动机起动性能的要求是不同的。有时要求有较大的起动转矩，有时要求限制起动电流，但更多的情况两个要求须同时满足。总之，一般情况下起动要求是尽可能限制起动电流限制起动电流，有足够大的起动转矩足够大的起动转矩，同时起动设备尽可能简单经济、操作方便，且起动时间要短。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、三相笼型异步电动机的起动二、三相笼型异步电动机的起动 1全压起动全压起动 利用刀开关或接触器将电动机定子绕组直接接到额定电压的电源上，又称全压起动。优点优点：起动设备和操作最简单。缺点缺点：起动电流大、起动转矩不很大。容量较大时满足：采用全压起动小容量的笼型异步电动机，常采用全压起动。不满足上述经验公式，说明电动机起动电流太大，对电网不利，则采用减压起动。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动例例5-3一台20kW电动机，起动电流与额定电流之比为，其电源变压器容量为560kVA,能否全压起动？另有一台75kW电动机，其Ist/IN=7，能否全压起动？解解 对20kW的电动机 根据经验公式 该机的全压起动电流倍数小于电网允许的起动电流倍数，所以允许全压起动。对75 kW的电动机 根据经验公式 该电动机的全压起动电流倍数大于电网允许的起动电流倍数，所以不允许全压起动。可采用减压起动。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、三相笼型异步电动机的起动二、三相笼型异步电动机的起动2减压起动减压起动 减压起动时并不能降低电源电压，只是采用某种方法使加在电动机定子绕组上的电压降低。减压起动的目的是减压起动的目的是减小起动电流减小起动电流，但同时使电动机起动转矩减小(TU12)。所以这种起动方法是对电网有利的，对负载不利。对电网有利的，对负载不利。对于某些机械负载在起动时要求带满负载起动，就不能用这种方法起动，但对于起动转矩要求不高的设备，这种方法是适用的。常用的方法 定子串电阻或电抗减压起动 自耦变压器减压起动 星/三角(Y/)减压起动 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动2减压起动减压起动(1)定子串电阻或电抗减压起动定子串电阻或电抗减压起动 电动机起动时，在定子电路中串入电阻或电抗，起动完毕切除。串入的电阻或电抗起分压作用，定子绕组上的U1 UN，此时Ist1电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动优点：优点：1）如果电网限制的起动电流相同时，用自耦变压器减压起动将获得较大的起动转矩。2）起动自耦变压器的二次绕组一般有三个抽头，用户可根据电网允许的起动电流和机械负载所需的起动转矩进行选配。有73%、64%、55%（即1/k、0.55)或：80%、60%、40%（即1/k、0.40)。2减压起动减压起动(2)自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动 缺点：缺点：采用自耦变压器减压起动时的线路较复杂，设备价格较高，不允许频繁起动。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动2减压起动减压起动(3)星星/三角三角(Y/)减压起动减压起动适用于正常工作时是联结的三相异步电动机。起动时Y联结，每相电压自然降为1/Y/起动线路图 Y起动原理图 限流效果好；但起动转矩也跌得厉害，为原来的1/3。因此只适于空载和轻载起动。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动例例5-5 某厂的电源容量为560 kVA，一皮带运输机采用三相笼型异步电动机拖动，其技术数据为，PN=40kW，联结，全压起动电流为额定电流的7倍，起动转矩为额定转矩的倍，要求带TN的负载起动，试问应采用什么方法起动？解解由题意，Ist/IN=7，Tst/TN1)试用全压起动 由经验公式 因电网容许的起动电流倍数全压起动电流倍数，故不能全压起动。2)试用电抗器减压起动 起动电流需降低的倍数 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动串电抗器后的起动转矩 可见起动转矩无法满足要求，故不能采用串电抗器起动。3)试用Y减压起动 因电动机正常运行时是联结，可以讨论此问题。虽起动电流0P2Pm=T 0s=01吸收电功率，输出机械功率电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动一、能耗制动一、能耗制动断开断开交流交流接通接通直流直流转子在惯性作用下旋转，切割静止磁场，转子导体感应电动势电流电磁力制动转矩n迅速。把转子的动能转化为电能消耗在转子回路电阻上，能量耗尽，系统停车能耗制动能耗制动制动电阻Rbk 作用限制制动电流，增大制动转矩异步电动机的能耗制动 三相异步电动机的能耗制动，制动平稳，能准确快速地停车；电机不从电网吸取交流电能，比较经济。能耗制动机械特性 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、反接制动二、反接制动 1电源反接制动电源反接制动(反接正转)电源反接制动 任意任意对调对调两相两相n10，s1(II象限)E E2 2、s sE E2 2、I I2 2及及T T都与电动都与电动状态时相反，即状态时相反，即T T 起制起制动作用。动作用。制动过程制动过程:a a b b n n快速至快速至0瞬时，瞬时，T T0，若不切除电源，电若不切除电源，电机将反向起动。机将反向起动。制动电阻Rbk 作用:限制制动电流，增大制动转矩(Tb Tb)电机即从电网吸取电能，又从轴上吸取机械能，经济性较差。但制动效果优于能耗制动（n=0,T0)P1 Pem=m1I22r2/s 0P2Pm=T 0，n1(IV象限象限)(1)原理和机原理和机特特过程：过程：a b n至0，Tc0P20。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 例例5-6 例5-5的电动机负载为额定值，不计T0，试求：1)电动机欲以300r/min下放重物，转子每相应串入的电阻值。2)当转子接入电阻为Rbk=9r2，电动机对应的转速，运行在何状态？3)当转子接入电阻为 Rbk=30r2，电动机对应的转速，运行在何状？1)电动机以300r/min下放重物，转子每相串入的电阻值 解解按题意 工作点在图中曲线2上T=TN的a点，它的转差率为与曲线2上a点同转矩的对应点是固有特性曲线1上的T=TN，s=sN的a点 得(倒拉反接制动状态)电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动例5-6附图 2)当Rbk=9r2时电动机对应的转速，运行状态 对应T=TN的串入Rbk=9r2工作点的转差率和转速分别为(电动状态)3)当Rbk=49r2时电动机对应的转速,运行状态(倒拉反接状态)电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三、三、回馈制动回馈制动(再生发电制动再生发电制动)1反向回馈制动反向回馈制动n10，n0，s0(IV象限)两相两相对调对调适用于将重物高速稳定下放(1)原理和机特原理和机特电机反向起动后电动加速(T0,n0),当加速到等于同步速n1时，虽T=0，但重力转矩的作用，使电动机继续加速至高于同步速()IV象限，s0，n0),最终以na高速稳定下放重物。反向回馈制动反向回馈制动运行状态下放重物时，转子回路所串电阻越大，下放速度越高,一般会切除电阻。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三、回馈制动三、回馈制动(再生发电制动再生发电制动)由于回馈制动时s 0，使P1Pem=m1I22r2/s 0，P2Pm=T0，说明电动机从轴上吸取机械能转变为电能，反馈回电网，经济性较好。但它的 下放重物的安全性较差。(2)制动问题计算制动问题计算 1)巳知下放转速n，求需串入的制动电阻Rbk 注意,对应反向回馈制动：位于第IV象限的制动运行稳定下放点的s0(因n0，n10且 )，位于第IV象限的反向固有机械特性上对应给定负载转矩TL(略T0，即为T)的sg0。2)巳知串入的制动电阻Rbk，求下放转速n 当求出s后，用n=n1(1s)计算n时，注意n10。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 例例5-7 例5-5的电动机，略T0，假定在下例两种情况下，试求：1)电动机轴上的TL，电机运行在固有特性上以回馈制动下放重物的转速。2)例5-5的电动机经电源反接制动快速停车后，定子绕组不脱离电网，转子绕组仍保持反接制动电阻，问电机最终工作在何状态，并求出相应的转速。解解1)略T0，T/TN因c点在图的反向固有特性反向固有特性3上，其Rbk=0，故s=sg；同时c点在第IV象限的反向回馈制动段，其sn1，最终在d点稳定反向回馈制动稳定反向回馈制动下放重物，而与d点同为TN和同为-n1的反向固有特性3上的a点，其sg0，n0，nn1，sn1，进入回馈制动，在T及TL的共同制动下系统开始减速，从b点到n1的降速过程中都是s0，所以是回馈制动过程。从n1至c点，是电动降速过程。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动第五节第五节三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速可得三相异步电动机调速方法：可得三相异步电动机调速方法：l改变电机极对数改变电机极对数l改变电源频率改变电源频率 l改变转差率改变转差率 改变定子电压改变转子电阻转子串转差电动势电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电源频率恒定电源频率恒定改变磁场极对数改变磁场极对数p同步转速同步转速n1改变。改变。转子转速转子转速n跟随改变跟随改变只适用于笼型电动机，因为笼型转子绕组只适用于笼型电动机，因为笼型转子绕组的极对数是感应产生的，随定子磁场极对的极对数是感应产生的，随定子磁场极对数改变而自动改变，使两磁场极对数保持数改变而自动改变，使两磁场极对数保持一致，从而形成有效的平均电磁转矩。一致，从而形成有效的平均电磁转矩。一、笼型异步电动机的变极调速一、笼型异步电动机的变极调速 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动改变绕组连接改变绕组连接改变电流方向改变电流方向改变极对数改变极对数一、笼型异步电动机的变极调速一、笼型异步电动机的变极调速 1变极原理变极原理 三相笼型异步电动机变极时一相绕组的接法 设定子每相绕组都由两个完全对称的设定子每相绕组都由两个完全对称的“半相绕组半相绕组”所组成所组成 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动一、笼型异步电动机的变极调速一、笼型异步电动机的变极调速 2两种常用的变极方案两种常用的变极方案 变极同时，任两相出线端对调，保证电动机的转向不变。适用于电梯、传输带类恒转矩负载调速适用于车床切削等恒功率负载调速 三相笼型异步电动机常用的两种变极接线 每相顺串，再每相顺串，再Y Y联结联结每相每相反并反并每相顺串，再每相顺串，再联结联结Y联结联结等效等效YY等效等效YY每相每相反并反并Y联结联结电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动一、笼型异步电动机的变极调速一、笼型异步电动机的变极调速 变极调速具有操作简单、成本低、效率高、变极调速具有操作简单、成本低、效率高、机械特性硬等优点，而且还有采用不同的接线方机械特性硬等优点，而且还有采用不同的接线方式既可适用于恒转矩调速也可适用于恒功率调速。式既可适用于恒转矩调速也可适用于恒功率调速。但是，它是一种有级调速而且只能是有限的几档但是，它是一种有级调速而且只能是有限的几档速度，因而适用于对调速要求不高且不需要平滑速度，因而适用于对调速要求不高且不需要平滑调速的场合。调速的场合。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、二、变频调速变频调速U1E1f1N1kN11 结果：结果：铁心严重饱和,I0急剧增大，其后果是导致功率因数降低、损耗增加，效率降低，从而使电动机的负载能力变小。改变电源频率，可以平滑调节同步速n1，从而使电动机获得平滑调速。由1变频与调压的配合变频与调压的配合 若f,U1不变,1 基频以下调速 基频以上调速 变频时1保持不变 U1 UN f,1 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、变频调速二、变频调速2变频调速时的机械特性变频调速时的机械特性三相异步电动机变频调速机械特性 基频以下时,U/f=常数同步点 n1f1 最大转矩点 起动转矩点 Tst1/f1基频以上时Tmax，Tst 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动二、二、变频调速变频调速 变频调速平滑性好，效率高，机械特性硬，调速范围宽广，只要控制端电压随频率变化的规律，可以适应不同负载特性的要求。是异步电动机尤为笼型电动机调速的发展方向，随着电力电子技术、计算机控制技术的发展，使变频调速得到了广泛应用的保证（变频器实现）。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速 绕线转子异步电动机转子串电阻后同步速不变，最大转矩不变，但临界转差率增大，机械特性运行段的斜率变大。在同一负载转矩下所串电阻值越大，转速越低。串电阻值越大，转速越低。绕线转子串电阻的机械特性调速过程：调速过程：设电动机原来运行于固有机械特性的a点，串入Rp1后，I2 ，T，TTL，n ，s ，sE2,I2和T 至T=TL时，电动机达到新的平衡状态，并在比na低的新转速nb下稳定运行。计算：计算：（恒转矩负载）（恒转矩负载）电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 例例5-8 一台绕线转子异步电动机，转子每相电阻为，在额定负载时，转子电流为50A，转速为1440r/min，效率为85%。现保持负载转矩不变，将转速降低到1050r/min，试求 1)转子每相应串入电阻值；2)此时电动机的电磁功率；3)电动机原来的输出功率和降速后的输出功率(忽略pm+ps)4)降速后的效率。解解 1)转子每相应串入电阻值 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动2)此时电动机的电磁功率 因调速前后的稳定运行时额定转矩不变，所以电磁功率不变，转子电流不变，且绕线转子电动机m1=m2=3，则 电磁功率 3)电动机原来的输出功率和降速后的输出功率(忽略pm+ps)因忽略pm+ps，所以P2Pm，则原来的输出功率 4)降速后的效率 降速后的输出功率 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速优点：优点：调速方法简单方便，初投资少，容易实现，而且其调速电Rp还可以兼作起动与制动电阻使用。在起重机械的拖动系统中得到应用。缺点缺点：调速的平滑性差；机特软，调速范围不大；空、轻载时调速不明显；由于转差功率sPem是转子回路的总铜耗，低速时，转差率大，则sPem大，效率低(=P2/P1=T2/P1 n)而发热严重。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动四、绕线转子异步电动机的串级调速四、绕线转子异步电动机的串级调速 为了改善绕线转子异步电动机转子串电阻调速中低速时效率低的缺点，将消耗在外串电阻上的大部分sPem送回到电网，提高系统的运行效率。串级调速就是根据这一指导思想而设计出来的。1串级调速原理串级调速原理 串级调速是指在转子上串入一个和转子同频率的附加同频率的附加电动势电动势Ef去代替原来转子所串的电阻。(1)Ef与E2s反相时(2)Ef与E2s同相时 若平滑地调节Ef，则就能平滑地调低速度调低速度 若平滑地调节Ef，则就能平滑地调高速度调高速度 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动四、绕线转子异步电动机的串级调速四、绕线转子异步电动机的串级调速晶闸管串级调速原理图 2串级调速的实现串级调速的实现 为获得一个大小、相位可调，其频率与异步电动机转子频率相等的附加电动势。在工程上是先将转子电动势通过整流装置变成直流电动势，然后串入一个可控的附加直流电动势去和它作用，从而避免了随时变频的麻烦。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动 系统工作时将异步电动机M的转子电动势E2s经整流后变为直流电压Ud，再由晶闸管逆变器将U逆变为工频交流，经变压器变压与电网电压相匹配而使转差功率sPem反馈回交流电网。这里的逆变电压可视为加在异步电动机转子回路中的附加电动势Ef，改变逆变角可以改变U的值，从而达到调节M转速的目的。串级调速时的机械特性硬，调节范围大，平滑性好，效率高，是绕线转子异步电动机很有发展前途的调速方法。四、绕线转子异步电动机的串级调速四、绕线转子异步电动机的串级调速 2串级调速的实现串级调速的实现 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动五、绕线转子异步电动机的斩波调速五、绕线转子异步电动机的斩波调速绕线转子异步电动机斩波调速原理图 对绕线转子异步电动机的有级调速的改进，可采用斩波调速 在三相桥式整流电路的一端接进绕线式异步电动机的转子绕组，另一端接入外部电阻Rp，在电阻Rp的两端并联一个斩波器，改变斩波器的导通和开断的比率，便可以改变电路中的有效电阻值，达到无级改变电动机转子串接电阻进行平滑调速的目的。这就是斩波调速法 电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动六、改变定子电压调速六、改变定子电压调速 普通异步电动机调压调速机械特性 通风机型负载低速时定、转子电流较大高转差率异步电动机开环调压机械特性 晶闸管闭环调压调速系统机械特性 恒转矩调速的调速范围很小为改进调压调速性能，采用转子电阻较大的高转差率笼型异步电动机，但机械特性太软(曲线1、2、3)，静差度大，常不能满足生产工艺要求。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动六、改变定子电压调速六、改变定子电压调速 异步电动机晶闸管调压调速闭环系统原理图 采用带转速负反馈晶闸管调压调速闭环控制系统，能够平滑地调节转速；因机械特性硬，如BD和CEG，静差度小而扩大了调速范围；晶闸管调压装置还可兼用起动设备。调压调速应用于通风机型负载最为合适。电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动七、采用电磁转差离合器调速七、采用电磁转差离合器调速 拖动生产机械的电动机并不调速，且与生产机械也没有机械上的直接联系，两者之间通过电磁转差离合器的电磁作用作软连接。电枢：由三相异步电动机带动磁极：与生产机械连接当If=0时，磁极不受力，机械负载静止。“离离”当If0时，电枢切割磁极磁场受力(顺时针)，磁极反作用转矩(逆时针)带动机械负载与电动机同方向旋转。“合合”电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动电机及拖动基础三相异步电动机的电力拖动七、采用电磁转差离合器调速七、采用电磁转差离合器调速 电磁转差离器机械特性 电磁调速异步电动机，平滑调节励磁电流If的大小，即可平滑调速。在同一负载转矩下在同一负载转矩下I If f越大，转速也越高越大，转速也越高。电磁调速异步电动机结构简单、运行可靠、控制方便且可以平滑调速，调速范围较大(调速比101）因此被广泛应用于纺织、造纸等工业部门及风机泵的调速系统中。由于离合器的电枢是铸钢，电阻大，其机械特性软，不能满足静差度的要求，调速范围不大。为此可采用速度负反馈的晶闸管闭环控制系统，得到硬度高的机械特性，以扩大调速范围。