第6章三相异步电动机的电力拖动精选文档.ppt

第6章三相异步电动机的电力拖动本讲稿第一页，共四十七页第第6章三相异步电动机的电力拖动章三相异步电动机的电力拖动l异步电动机的启动与制动同直流电机有异步电动机的启动与制动同直流电机有相同的地方，也有不同的特点。应该在相同的地方，也有不同的特点。应该在掌握直流电机启动与制动的原理的基础掌握直流电机启动与制动的原理的基础上，重点学习异步电动机特性曲线的特上，重点学习异步电动机特性曲线的特点，在异步电动机的启动与制动过程中点，在异步电动机的启动与制动过程中有那些特殊的情况。有那些特殊的情况。本讲稿第二页，共四十七页6-1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性l与直流电机相似三相异步电动机的机械特与直流电机相似三相异步电动机的机械特性也是表示转矩和转速的函数关系，性也是表示转矩和转速的函数关系，l即：即：Tf（n）本讲稿第三页，共四十七页三相异步电机的机械特性方程三相异步电机的机械特性方程l有三种方式：有三种方式：物理表达式：物理表达式：TMI I2cos2 （形式类（形式类似直流电机的似直流电机的 T TC CT TIIa a）参数表达式参数表达式:（用等值电路中的参数表达转矩）（用等值电路中的参数表达转矩）实用表达式实用表达式:本讲稿第四页，共四十七页异步电机的固有机械特性异步电机的固有机械特性l异步电机固有（自然）特性的条件：异步电机固有（自然）特性的条件：施加电源电压额定施加电源电压额定N；电源频率额定电源频率额定N；定子按规定方式接线；定子按规定方式接线；定转子不串定转子不串R、L、C。异步电机机械特性异步电机机械特性由下三点确定曲线：由下三点确定曲线：同步转速点（同步转速点（T，）最大转矩点（最大转矩点（TT，）起动点（，起动点（，TTst）nSmTmTstDTQS001Tn0本讲稿第五页，共四十七页异步电机的人为机械特性异步电机的人为机械特性l 降压人为特性降压人为特性不变，不变，T不变，不变，T12，Tst1注意：若负载转矩接近额定注意：若负载转矩接近额定,降压对电动机运行极为不利。降压对电动机运行极为不利。当当T TT TN N时时（但转速和功率因数变化不（但转速和功率因数变化不大）则从下式看出：大）则从下式看出：T TN NT TI I2 2COSCOS2 2I I2 2II2N2N，I I1 1II1N1N 不可长期运行。不可长期运行。nTTm0.64TmTst0.64TstSmU1N0.8U1N0.5U1N本讲稿第六页，共四十七页异步电机的人为机械特性异步电机的人为机械特性l转子回路串对称电阻人为特性转子回路串对称电阻人为特性在绕线式异步电动机转子回路三相串对称电阻 no 不变，不变，T；S r2+R，Tm不变；不变；S=1 在适当范围在适当范围 R Tst （但（但R 太大太大Tst）nssmsmr2r2+r1r2+r1100TstTst1Tst2T本讲稿第七页，共四十七页异步电机的人为机械特性异步电机的人为机械特性l定子回路串接三相对称电阻或电抗人为特性定子回路串接三相对称电阻或电抗人为特性l一般用于鼠笼式异步电动机的降压起动，以限制起动电流。串电抗起动，比串电阻损耗小得多。no不变，不变，T=o Sm，Tm S 1，Tst 在笼型异步电动机的三相定子在笼型异步电动机的三相定子回路中分别串对称电阻或电抗不回路中分别串对称电阻或电抗不影响同步转速的大小影响同步转速的大小,故故n no o不变；不变；但随但随R R（或（或x x）增大，）增大，S Sm m、T Tm m及及T Tst.st.都减小。都减小。nTSmSms本讲稿第八页，共四十七页异步电机的变频人为机械特性异步电机的变频人为机械特性l改变电源的频率f改变了同步转速ns=60f/pl特性曲线上下平移l使用区的硬度不变形同直流电机的变压人为形同直流电机的变压人为特性，被人为是异步电机的特性，被人为是异步电机的最佳调速特性曲线！最佳调速特性曲线！nTsf fN Nf f2 2 f fN N f f1 1f f2 2f f1 1本讲稿第九页，共四十七页6-2 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动一、直接起动一、直接起动（固有特性起动）（固有特性起动）l直接起动也称全压起动，起动时通过三相闸刀或磁力起动器直接起动也称全压起动，起动时通过三相闸刀或磁力起动器将定子绕组直接通上额定电压的电源。将定子绕组直接通上额定电压的电源。l这种方法设备简单，操作方便，但起动电流较大，可达额定这种方法设备简单，操作方便，但起动电流较大，可达额定电流的倍。会引起电网电压的波动，此波动不能超过电流的倍。会引起电网电压的波动，此波动不能超过容许范围。一般功率在容许范围。一般功率在7.5kw下电机直接起动，若供电力变下电机直接起动，若供电力变压器容量相对电机容量比较大，符合下经验公式，也能采用压器容量相对电机容量比较大，符合下经验公式，也能采用直接起动。直接起动。l直接起动时，起动转矩要大于负载转矩，否则不能带额定直接起动时，起动转矩要大于负载转矩，否则不能带额定负载起动或采取措施提高负载起动或采取措施提高M Mstst.供电变压器容量(KVA)电动机容量（KW）本讲稿第十页，共四十七页二、中大容量电动机轻载起动二、中大容量电动机轻载起动降压起动降压起动l相对于配电的容量，称电动机为中、大容量，由于不带负载或轻载起动，主要矛盾是电流。本讲稿第十一页，共四十七页1、定子串电阻或电抗降压起动、定子串电阻或电抗降压起动l直接起动电流为直接起动电流为I I1st1st，降压起动电流为，降压起动电流为I I1st1st I I1st1st I I1st1st(1为起动电流所需降低的倍数)而而 T Tstst T Tstst (起动转矩阵Tst比电流下降得多)l电抗电阻计算：电抗电阻计算：l直接起动时直接起动时U UststI I1st1st=Z=ZK K=r=rk k2 2+x+xK K2 2 串电阻串电阻R R后后U UststI I1st1st=(R=(R+r+rk k)2 2+x+xK K2 2l而而 I I1st 1st aIaI1st1st 则则(R(R+r+rk k)2 2+x+xK K2 2=ar=ark k2 2+x+xK K2 2l R R =a=a2 2 r rk k2 2+(a+(a2 21)1)x xK K2 2 r rK K同理串电抗：同理串电抗：=a=a2 2 x xk k2 2+(a+(a2 21)1)r rK K 2 2 x xK K本讲稿第十二页，共四十七页2、自耦变压器降压起动、自耦变压器降压起动l自耦变压器降压起动器由一台自耦变压器降压起动器由一台三相形连接的自耦变压器和切三相形连接的自耦变压器和切换开关组成，又称起动补偿器。换开关组成，又称起动补偿器。右图为自耦变压器一相绕组接线图 N N1 1 u u1 1 I I2 2其变比为：其变比为：-N N2 2 u u2 2 I I1 1l降压起动时，自耦变压器原边电压降压起动时，自耦变压器原边电压U U1 1为为U UN N ；副边电压；副边电压U U2 2就是异步电动机就是异步电动机降低了的电压降低了的电压U U1 1其降压倍数为：其降压倍数为：U U1 1 U Ue e -U U2 2 U U1 1l设，全压起动电流为设，全压起动电流为I I1st1st；自耦变压器降压起动电流为；自耦变压器降压起动电流为I I1st1st(I(I2 2)I I1st1st=I=I2 2a a I I1st1sta a2 2 同样：同样：T Tstst=T=Tstst/a/a2 2 l由上可知由上可知T Tstst与与I I1st1st降低倍数相同降低倍数相同,这是自耦变压器降压起动的优点。这是自耦变压器降压起动的优点。l可将自耦变压器做成不同变比的抽头,以适应不同起动转矩的要求QJ2：a=1.8,1.56,1.37分别降压55,64,73%QJ3：a=2.5,1.67,1.25分别降压40,60,80%本讲稿第十三页，共四十七页3、星三角（Y）起动l对哪些正常运行时对哪些正常运行时接法接法,且又有首尾且又有首尾6 6个出线端的电动机可个出线端的电动机可在起动时在起动时Y Y接法，正常运行时又改成接法，正常运行时又改成接法接法,从而实现降压从而实现降压33倍起动。倍起动。U UY Y 1 I 1 I1st1st 1 1 1 1由由-U U 3 I 3 I1st 1st (3)(3)2 2 3 3l T TststT Tstst3 3条件：条件：11只能用于轻载和空载起动；只能用于轻载和空载起动；2 2正常运行为正常运行为接法的电机；接法的电机；3 3电动机必须有六个抽头。电动机必须有六个抽头。l若若Y/380/220 Y/380/220 这种电机则不行这种电机则不行 （在只有（在只有380V380V三相电源时）三相电源时）l若若Y/660/380Y/660/380只有只有380V380V电源时便可。电源时便可。本讲稿第十四页，共四十七页例：一台三相异步电动机定子例：一台三相异步电动机定子接法，接法，P PN N=1000KW,U=1000KW,U1N1N=380V,=380V,I I1N1N=235A,n=235A,nN N=593r/min,K=593r/min,KI I=6,K=6,Km m=0.9,=0.9,m m=2=2.2,.2,电网允许电流电网允许电流940A940A。l试问以下三种负载可采用哪些方法起动试问以下三种负载可采用哪些方法起动,空载空载,半载半载,满载。满载。解：解：空载动空载动11直接起动直接起动 I I1st1stK KI II IN N623562351410A 1410A T TststK Km mT TN N0.9T0.9TN N22定子串电阻定子串电阻 a aI I1st1st/I/I1st1st1410/9401410/9401.5 1.5 T Tstst=0.9 T=0.9 TN N/(1.5)/(1.5)2 20.4T0.4TN N 3Y-3Y-起动起动 I I1st1st141014103 3470A470A T Tstst0.9 T0.9 TN N/3/30.3 T0.3 TN N44自耦变压器起动自耦变压器起动,取取40%40%，这样，这样:a:aN N1 10.4 N0.4 N1 12.52.5 I I1st1st141014102.52.52 2225.6A225.6A T Tstst0.9 T0.9 TN N/6.25/6.250.144 T0.144 TN Nl半载半载(上三种不能用上三种不能用)将自耦变压器抽头换一下，取将自耦变压器抽头换一下，取80%80%a aN N1 10.8 N0.8 N1 11.251.25，I I1st1st141014101.251.252 2902.4A902.4A T Tstst0.9 T0.9 TN N/1.25/1.252 2 0.576 T0.576 TN Nl满载起动满载起动,上面方法均不能用上面方法均不能用.l只能买同容量绕线式异步电机只能买同容量绕线式异步电机,在转子回路串电阻。在转子回路串电阻。不可用不可用可用可用可用可用可用可用可用可用本讲稿第十五页，共四十七页三、小容量电机重载起动三、小容量电机重载起动l小容量电机重载起动，起动电流对电网冲小容量电机重载起动，起动电流对电网冲击不大，主要矛盾是起动转矩小。为了改击不大，主要矛盾是起动转矩小。为了改改善电动机的起动性能改善电动机的起动性能,可以改变转子槽可以改变转子槽形和绕组材料，利用形和绕组材料，利用“集肤效应集肤效应”使起动使起动时转子电阻增大，从而增大起动转矩并减时转子电阻增大，从而增大起动转矩并减小起动电流，在正常运行转子电阻又能自小起动电流，在正常运行转子电阻又能自动变小动变小,基本上不影响运行性能。基本上不影响运行性能。本讲稿第十六页，共四十七页、深槽式异步电动机、深槽式异步电动机 槽深槽深h -槽宽槽宽bl一般电动机一般电动机 l集肤效应使：集肤效应使：下下上上下下上上 导条下面部分漏抗大导条下面部分漏抗大电流密度上大电流密度上大下小；下小；l起动时，此时集肤效应最严重，使转子阻抗增大，而起动时，此时集肤效应最严重，使转子阻抗增大，而减小起动电流，增大起动转矩。减小起动电流，增大起动转矩。l当转速上升，减小，到当转速上升，减小，到N，f2=()HZ，集肤效应，集肤效应基本消失，导条中电流均匀分布，导条的电阻变为较小的直流基本消失，导条中电流均匀分布，导条的电阻变为较小的直流电阻，运行时基本不受影响。电阻，运行时基本不受影响。l缺点：正常工作时漏抗大缺点：正常工作时漏抗大,cos ,cos 低，过载能力低，过载能力小。小。本讲稿第十七页，共四十七页、双鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机l转子上有两套鼠笼转子上有两套鼠笼,即上笼用电阻即上笼用电阻系数大的黄铜或铝青铜制成，且截面系数大的黄铜或铝青铜制成，且截面小小;下笼用电阻系数较小的紫铜制成，下笼用电阻系数较小的紫铜制成，且截面大。且截面大。l起动时，集肤效应使下笼通过电流起动时，集肤效应使下笼通过电流小，而上笼电阻又大，将产生较大转小，而上笼电阻又大，将产生较大转矩。正常运行时，大部分电流通过下矩。正常运行时，大部分电流通过下笼。称上笼为起动笼笼。称上笼为起动笼,下笼为运行笼。下笼为运行笼。上图为特性曲线上图为特性曲线nT下下上上本讲稿第十八页，共四十七页、高转差率鼠笼异步电动机、高转差率鼠笼异步电动机l转子导条截面小转子导条截面小,且用电阻率高的铝合金制成，使且用电阻率高的铝合金制成，使转子电阻加大转子电阻加大,限制起动电流限制起动电流,增大起动转矩。增大起动转矩。l正常运行时转差正常运行时转差率比普通鼠笼异步率比普通鼠笼异步机高，因而称高转机高，因而称高转差率鼠笼电机。差率鼠笼电机。nssmsmr2r2R2”100TstTst1Tst2T本讲稿第十九页，共四十七页四、大中容量电机重载起动四、大中容量电机重载起动l大中容量的异步电机重载起动时电流大、大中容量的异步电机重载起动时电流大、转矩小两种矛盾同时存在。为此，应采用转矩小两种矛盾同时存在。为此，应采用绕线式异步电动机，在转子回路串电阻或绕线式异步电动机，在转子回路串电阻或频敏变阻器，改善起动和制动性能，这样频敏变阻器，改善起动和制动性能，这样不但可增大起动转矩，减小起动电流，而不但可增大起动转矩，减小起动电流，而且把转子接入的电阻所发出的大部分热量且把转子接入的电阻所发出的大部分热量于电机之外，减小电机本身发热。于电机之外，减小电机本身发热。本讲稿第二十页，共四十七页一、转子串电阻起动一、转子串电阻起动l在实用公式中：在实用公式中：SSmSmT(2Tm/Sm)S TS一般选：一般选：T1Tm T2=(1.11.2)Tz由由 T1T2=则：则：R1 2 R1 R1 2 R2 2r2 R2 R2 R1R3 3r2 R2 R3 R2 Rm mr2 Rm RmRm-1 （一般一般S SN NX X2 2rRm(pFe电阻电阻)Rmf22起动瞬间电流大部分流过起动瞬间电流大部分流过Rm，l随着随着nSf2 XmRml相当转子每相串入相当转子每相串入2 RmlnnN，f2()HZlXm0,Rm也很小也很小主要运用铁损耗的等效电阻原理，只能主要运用铁损耗的等效电阻原理，只能用于起动，不能用于调速，起动转矩的平用于起动，不能用于调速，起动转矩的平均较串电阻获得的要小。均较串电阻获得的要小。NFB Rm(FeB2)B RmR Rmm可调可调可调可调本讲稿第二十二页，共四十七页63 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动l与直流电动机的运行相似，三相异步电动机也可与直流电动机的运行相似，三相异步电动机也可运行于制动状态：运行于制动状态：l当当T与方向相同，电机运行于一、三象限，为电动与方向相同，电机运行于一、三象限，为电动状态；状态；l当当T与方向相反，电机运行于二、四象限，为制动与方向相反，电机运行于二、四象限，为制动状态。状态。l异步电动机制动运行的作用仍然是快速减速或停车和匀速下放重物。本讲稿第二十三页，共四十七页、转子反转的反接制动、转子反转的反接制动l原来电机带动原来电机带动T Tz z电动运行在点，电动运行在点，现串入现串入R R，电机从特性，电机从特性 即：即：AATTAATTz znn=0TTnn=0T11，能量消耗多；，能量消耗多；应用：改变应用：改变R R得到不同下放重物的转速。得到不同下放重物的转速。nTAABCTz本讲稿第二十四页，共四十七页、定子两相、定子两相(电压电压)反接的反接制动反接的反接制动l两相电压反接两相电压反接nn0 0变负变负转子切割磁场方向改变转子切割磁场方向改变随着切割速度加大随着切割速度加大II2 2 T(TT(T方向改变方向改变)而而n n方向未方向未变，变，BDBD区间为制动状态。区间为制动状态。l从点从点BB点，转差率接近点，转差率接近2 2。-0 0n nB B n n0 0n nB B S SB B-0 0l电势，电流均很大电势，电流均很大lSESE2 2 E E2 22 2l异步电机电压反接制动时若不在异步电机电压反接制动时若不在转子串电阻转子串电阻,制动的转矩和电流反而小。制动的转矩和电流反而小。n-n0T-TBABDC-nCE本讲稿第二十五页，共四十七页二、回馈制动的运行状态二、回馈制动的运行状态l在上图区间：在上图区间：电机的电机的T与与n反向，反向，且且nn0为为回馈制动。回馈制动。l电机的回馈制动还电机的回馈制动还可能出现在第二象限。可能出现在第二象限。n-n0T-TBABDC-nCE本讲稿第二十六页，共四十七页三、能耗制动的运行状态三、能耗制动的运行状态l与直流电机不同的是与直流电机不同的是:异步电动机断开异步电动机断开电源时电源时,定子失去磁场定子失去磁场,若想进行能耗制动，若想进行能耗制动，须在定子绕组另外施加直流励磁。须在定子绕组另外施加直流励磁。右图右图K1合上合上K2断开电机处电动状态；断开电机处电动状态；若若K1断开断开K2合上在定子绕组通入直流合上在定子绕组通入直流电流，于气隙中建立恒定磁场，由惯性电流，于气隙中建立恒定磁场，由惯性旋转的转子切割磁力线感应电动势、产旋转的转子切割磁力线感应电动势、产生电流、产生制动作用的电磁转矩，电生电流、产生制动作用的电磁转矩，电机处于能耗制动。机械惯性转变为电能机处于能耗制动。机械惯性转变为电能消耗在转子回路的电阻上。当消耗在转子回路的电阻上。当n0动能动能降为零，制动过程结束。降为零，制动过程结束。本讲稿第二十七页，共四十七页能耗制动的特性曲线能耗制动的特性曲线能耗制动的机械特性分析较为复杂，能耗制动的机械特性分析较为复杂，可视为反向特性平移到原点。可视为反向特性平移到原点。可推算出：可推算出：等效的交流电流等效的交流电流I I1=0.816(直流电流直流电流)nTTzTBAB本讲稿第二十八页，共四十七页64 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速l直流电动机的调速性能虽好，但由于有换向器，带来的缺直流电动机的调速性能虽好，但由于有换向器，带来的缺点是构造复杂，运行可靠性差，维修困难，换向器运行的点是构造复杂，运行可靠性差，维修困难，换向器运行的火花在可燃性气体的环境下不能采用，另外，受换向条件火花在可燃性气体的环境下不能采用，另外，受换向条件的限制，电动机的单机动率不能做得太大。的限制，电动机的单机动率不能做得太大。l异步电动机没换向器异步电动机没换向器,不存在直流电机的这些缺点。不存在直流电机的这些缺点。l异步电动机具有结构简单，运行可靠维修方便，造价异步电动机具有结构简单，运行可靠维修方便，造价低等优点，而且随着电力电子学，微电子技术，计算低等优点，而且随着电力电子学，微电子技术，计算机技术以及电机理论和自动控制理论的发展，目前高机技术以及电机理论和自动控制理论的发展，目前高性能的异步电动机调速系统的性能指标已达到了直流性能的异步电动机调速系统的性能指标已达到了直流调速系统的水平。调速系统的水平。本讲稿第二十九页，共四十七页三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法l三相异步电动机运行时，其转速为：三相异步电动机运行时，其转速为：变极调速调压调速变极调速调压调速调速方法调速方法 变调速转子串电阻调速变调速转子串电阻调速变频调速串级调速变频调速串级调速电磁离合器调速电磁离合器调速本讲稿第三十页，共四十七页 变变 极极 调调 速速一、变极原理：异步电动机的同步转速一、变极原理：异步电动机的同步转速n0与极时数与极时数p成反比，成反比，改变极对数，就改变了同步转速，实现了变极调速。改变极对数，就改变了同步转速，实现了变极调速。三相异步电机定子绕组极对数是由绕组接线方式决定的。三相异步电机定子绕组极对数是由绕组接线方式决定的。双绕组变极双绕组变极:两套不同极对数定子绕组两套不同极对数定子绕组,每次用其中一套每次用其中一套 单绕组变极单绕组变极:改变绕组联结方式来获得两种或多种极对改变绕组联结方式来获得两种或多种极对 倍极比倍极比 （如（如2/4极极 4/8极）极）l单绕组变极单绕组变极 非倍极比（非倍极比（4/6极极 6/8极）极）三速三速 （2/4/8极极 4/6/8极等）极等）变极变极方法方法本讲稿第三十一页，共四十七页倍极比单绕组变极原理倍极比单绕组变极原理l右图：两线圈正向串联，右图：两线圈正向串联，l 产生的脉振磁动产生的脉振磁动l 势是四极的；势是四极的；l右图：将其中一个线圈右图：将其中一个线圈l 的电流方向改变，的电流方向改变，l 产生的磁动势就产生的磁动势就l 是二极的。是二极的。NNNSSS本讲稿第三十二页，共四十七页二、变极电动机三相绕组的联结方法二、变极电动机三相绕组的联结方法l单绕组变极双速异步电动机，每相的两个半相绕组可以采用串联或单绕组变极双速异步电动机，每相的两个半相绕组可以采用串联或并联两种不同联结方法。这样并联两种不同联结方法。这样,三相之间一般可采用单三相之间一般可采用单Y（每相一条支（每相一条支路），双路），双Y（每相两条支路）和（每相两条支路）和（每相一条支路）三种联结方法。（每相一条支路）三种联结方法。l从少极数到多极数一般采用从少极数到多极数一般采用YY，YY1、Y/YY联结方法：联结方法：l变极前后：变极前后：P PYYYYP PY Y，T TYYYYT TY Yl说明说明YYYY变级调速基本属恒转矩调速方法。变级调速基本属恒转矩调速方法。本讲稿第三十三页，共四十七页变极电动机三相绕组的联结方法变极电动机三相绕组的联结方法2、/YY联结方法：联结方法：l变极前后变极前后TTYY3 PPYY0.866l/YY变级调速接近恒功率调速。变级调速接近恒功率调速。l注意：注意：变极调速只能用在笼式三相异步电动机；变极调速只能用在笼式三相异步电动机；为保证转向不变，变极时需改变电源相序。为保证转向不变，变极时需改变电源相序。本讲稿第三十四页，共四十七页 调 压 调 速一、开环调压调速一、开环调压调速l单单 用三相异步电动机的降压人为用三相异步电动机的降压人为特性调节定子电压特性调节定子电压,得右图机械特性。得右图机械特性。l存在问题：存在问题：对恒转矩负载调速范围很窄；对恒转矩负载调速范围很窄；对风机类负载特性对风机类负载特性D较大，但低速较大，但低速时功率因数低，电流较大。时功率因数低，电流较大。l解决方法：解决方法：采用转子电阻较大的鼠笼机如图采用转子电阻较大的鼠笼机如图B转子串入频敏变阻器时有图转子串入频敏变阻器时有图C特性特性l但带恒转矩负载时但带恒转矩负载时D D虽大些虽大些,但低但低速时调速特性较软，并不理想。速时调速特性较软，并不理想。图B图CnnnTTM本讲稿第三十五页，共四十七页二、闭环调压调速二、闭环调压调速l采用速度反馈的降压调速系统：采用速度反馈的降压调速系统：用测速发电机测出反应速度的电势用测速发电机测出反应速度的电势en，与给定与给定e0比较后，决定降低和提高电比较后，决定降低和提高电动机的定子电压动机的定子电压Ux：闭环后闭环后,相当直流电机变压调速特性。相当直流电机变压调速特性。l缺点：损耗大，效率低。缺点：损耗大，效率低。nSSPdc=pcu2l若若Tz Tz ene uX u2 从从工作；工作；l若不闭环则若不闭环则点速度下降很多。点速度下降很多。l为何低速时为何低速时coscos低，电流大？低，电流大？l 2=tg-1(SX2/r2)nS21cos1l又又T=CTm2cos2 在相同转矩下在相同转矩下cos22 调压装置调压装置FDu1uXene0eaabnu1u2u2u1TTzTz本讲稿第三十六页，共四十七页 滑差电机调速（电磁离合器调速）滑差电机调速（电磁离合器调速）1、滑差离合器的结构、滑差离合器的结构l主动部分主动部分(电枢电枢)由异步机带动由异步机带动(铸钢圆筒铸钢圆筒)l从动部分从动部分(磁极磁极)由负载联接由负载联接2、工作原理、工作原理l励磁绕组通过滑环加直流电流励磁绕组通过滑环加直流电流f产生磁通产生磁通；异步电动机带电枢旋转；异步电动机带电枢旋转切割切割 感应感应B(涡流涡流)B产生力矩产生力矩M反作用于磁极，使其以反作用于磁极，使其以n2旋转。旋转。l一对磁极下的涡流一对磁极下的涡流与作用产生的力与作用产生的力 F2BLI Il从主动部分输出的总电磁转矩从主动部分输出的总电磁转矩 MFRP R 电枢平均半经电枢平均半经 P 极对数极对数本讲稿第三十七页，共四十七页3、电磁转差离合器的机械特性、电磁转差离合器的机械特性l运用电磁离合器调速时，由于笼型异步电动机的转速变化不大，运用电磁离合器调速时，由于笼型异步电动机的转速变化不大，所以机械特性主要是电磁转差离合器本身的机械特性。所以机械特性主要是电磁转差离合器本身的机械特性。l当改变当改变f 进行调速进行调速ln0笼型电机转速笼型电机转速;n为从动部分转速为从动部分转速;lT为电磁离合器转矩为电磁离合器转矩;K为有关系数为有关系数;l为直流励磁电流。为直流励磁电流。l这种机械特性不实用这种机械特性不实用,可采用转速可采用转速闭环控制闭环控制(如右图如右图),),领先转速反馈控领先转速反馈控制的作用制的作用,使转差离合器在负载转矩使转差离合器在负载转矩增加时引起的转速降低增加时引起的转速降低,由增加励磁由增加励磁电流来补尝，从而使转速稳定。电流来补尝，从而使转速稳定。失控区Tni1i2i3i4i4i3 i2i1Tn本讲稿第三十八页，共四十七页 转转 子子 串串 电电 阻阻 调调 速速l转子电路串电阻调速属改变转差率调速。调速方法的特点是转子电路串电阻调速属改变转差率调速。调速方法的特点是在调速过程中都产生大量的转差功率。在调速过程中都产生大量的转差功率。(消耗在转子电路）消耗在转子电路）l特点：特点：设备较简单设备较简单,初期投资小；初期投资小；只能为有级调速；只能为有级调速；属恒转矩调速方式；属恒转矩调速方式；只宜带负载调速，只宜带负载调速，空载时转速变化不大；空载时转速变化不大；低速运行时低速运行时,特性软、损耗大、效率低、不宜长期工作。特性软、损耗大、效率低、不宜长期工作。适用于起重机类型机械和通风机负载。适用于起重机类型机械和通风机负载。nT本讲稿第三十九页，共四十七页 串串 级级 调调 速速l为了克服以上调速不足，设法将转差功率利用起来，便出现了串级调速方法。l所谓串级调速，就是在异步电机转子内引入与所谓串级调速，就是在异步电机转子内引入与E E2 2频率相同而且相位相同频率相同而且相位相同(或相或相反反)的附加电势的附加电势E Ef f，通过改变，通过改变E Ef f值大小来实现调速。值大小来实现调速。1、串入电势、串入电势Ef与与E2同相位：同相位：串入串入Ef后：后：SE2(SE2+Ef)2TTznS(SE2+Ef)2T=Tzl当串入的当串入的E Ef f值足够大时值足够大时,使电动机转速超过同步转速使电动机转速超过同步转速,使使S S变负变负(SE(SE2 2)反相反相超同步串级调速。超同步串级调速。串入同相位串入同相位E Ef f的幅值越大的幅值越大,电动机转速越高。电动机转速越高。S很小很小(25%)SEr2本讲稿第四十页，共四十七页2、串入电势、串入电势 Ef与与E2 反相位反相位l串入串入Ef后：后：SE2(SE2Ef)2Tf2f1fe本讲稿第四十六页，共四十七页归纳特点：l基频以下变频时，应基频以下变频时，应U1与与 f1 配合控制：配合控制：保持保持 E1f1为恒磁通变频调速，属恒转矩调速方式；为恒磁通变频调速，属恒转矩调速方式；保持保持 U1f1为近似的磁通变频调速，属近似转矩调速方式；为近似的磁通变频调速，属近似转矩调速方式；l基频以上变频调速时，保持基频以上变频调速时，保持U1Ue，随，随f1mTm1/f12属于近似恒功率调速方式；属于近似恒功率调速方式；l机械特性曲线基本平行于自然特性属硬特性，调速范围宽，机械特性曲线基本平行于自然特性属硬特性，调速范围宽，转速稳定性好；转速稳定性好；l运行时运行时S小，转差功率损耗小，效率高；小，转差功率损耗小，效率高；l f1可连续调节，能实现无级调速。可连续调节，能实现无级调速。l鉴于以上优点，由于大功率电子器件研制和开发，变频器的性能鉴于以上优点，由于大功率电子器件研制和开发，变频器的性能不断提高和价格降低，变频调速运用越来越广泛。不断提高和价格降低，变频调速运用越来越广泛。本讲稿第四十七页，共四十七页