异步电动机的电力拖动课件.ppt

第第 4 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 第第 4 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 返回主页返回主页电机与拖动电机与拖动4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性1.电磁转矩公式电磁转矩公式(1)电磁转矩的物理公式电磁转矩的物理公式 Pe=m2 E2 I2 cos 2E2=4.44 f1 kw2N2m T=Pe060Pe2 n0=T=CTm I2 cos 2 转矩常数转矩常数:p Pe 2 f1 =4.44 pm2kw2N2 2 CT=第第 4 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动XX理工大学电气工程系m2 p2 f1=E2sE2 R22(sX2)2 R2 R22(sX2)2 (2)电磁转矩的参数公式电磁转矩的参数公式p Pe2 f1 T =m2 p2 f1=E2 I2 cos 2 m2 p2 f1=sR2E22 R22(sX2)2 (4.44 f1kw2 N2m)2 m2 p2 f1=sR2 R22(sX2)2 4.44 f1kw2N2 m2 p2 f1=sR2 R22(sX2)2()U1 4.44 f1kw1N1 24.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系()2m22 =spR2 U12 f1 R22(sX2)2 kw2N2 kw1N1令令 ()2m22 KT=kw2N2kw1N1 T =KTspR2 U12 f1R22(sX2)2 4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系 若忽略若忽略 T0，则，则602 TN=PNnNT=+2TM sMs ssM整理上面各式，得整理上面各式，得 =1 s sM TMT()2TMT sM s=4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性解上述方程，可得解上述方程，可得 根据根据 s 和和 sM 的相对大小，取的相对大小，取“”或取或取“”。XX理工大学电气工程系 由于由于 sN sM，则，则 ()2 =1 sNsMTMTNTMTN4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性即有下面的关系即有下面的关系 sM=sN(MT MT21)sN=sM(MT MT21)XX理工大学电气工程系 【例例 4.1.1】Y132M4 型三相异步电动机带某型三相异步电动机带某负载运行，转速负载运行，转速 n=1 455 r/min，试问该电动机的负载，试问该电动机的负载转矩转矩 TL 是多少？若负载转矩是多少？若负载转矩 TL=45 Nm，则电动机的，则电动机的转速转速 n 是多少？是多少？由电工手册查到该电机的由电工手册查到该电机的 PN=7.5 kW，n0=1 500 r/min，nN=1 440 r/min，MT=2.2。由此求得由此求得 n0n n0s=0.03 1 5001455 1 500 n0nN n0sN=0.04 1 50014401 5004.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性解：解：XX理工大学电气工程系当当 TL=T2=T=45 Nm 时时=0.166 1 ()2 109.47 45 109.47 454.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性=0.036 n=(1s)n0 =(10.036)1 500 r/min =1 446 r/minTMTs=sM 1 TMT()2XX理工大学电气工程系OTs2.固有特性固有特性 当当 U1、f1、R2、X2=常数时：常数时：T=f(s)转矩特性转矩特性 n=f(T)机械特性机械特性 当当 U1L=U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外，且绕线型转子中不外串电阻或电抗时，机械特性称为串电阻或电抗时，机械特性称为固有机械特性固有机械特性。1n0TnO M SNN M S4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系(2)起动状态（起动状态（S 点）点）对应对应 s=1，n=0 的状态。的状态。又称为堵转状态。又称为堵转状态。起动时起动时 T=Tst，I1L=Ist Tst 直接起动的能力。直接起动的能力。起动条件起动条件 Tst TL。Ist线路允许值。线路允许值。起动转矩倍数起动转矩倍数n0TnOSTst st=TstTN 起动电流倍数起动电流倍数 sc=IstIN Y 系列三相系列三相 异步电动机异步电动机 st=1.6 2.2 sc=5.5 7.04.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系 【例例 4.1.2】一台一台Y225M2 型三相异步电型三相异步电动机，若动机，若 TL=200 Nm，试问能否带此负载：，试问能否带此负载：(1)长期长期运行；运行；(2)短时短时运行；运行；(3)直接起动（设直接起动（设 Ist 在允许范围内）在允许范围内）。解：解：查电工手册得知该电机的查电工手册得知该电机的 PN=45 kW，nN=2 970 r/min，MT=2.2，st=2.0。(1)电动机的额定转矩电动机的额定转矩 602 TN=PNnN6023.14=145 Nm451032 970由于由于 TNTL，故不能带此负载，故不能带此负载长期长期运行。运行。4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系(2)电动机的最大转矩电动机的最大转矩 TM=MT TN=2.2145 Nm=319 Nm由于由于 TMTL，故可以带此负载，故可以带此负载短时短时运行。运行。(3)电动机的起动转矩电动机的起动转矩 Tst=st TN=2.0145 Nm=290 Nm由于由于 TstTL，且超过，且超过 1.1 倍倍 TL，故可以带此负，故可以带此负载载直接起动直接起动。4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系R2 R2R2=X2(2)转子电阻增加时的人为特性转子电阻增加时的人为特性 根据根据 sM=R2/X2，TM 与与 R2 无关。无关。TsOTMsM1sM=1sM1 当当 R2X2 时，时，sM1，R2 Tst。当当 R2 =X2 时，时，sM=1，Tst=TM。当当 R2X2 时，时，sM1，R2 Tst 。R2X2R2X24.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系(3)定子频率改变时的人为特性定子频率改变时的人为特性 f1 fN E14.44 f1 kw1N1m=U14.44 f1 kw1N1为保持为保持 m=常数常数 =常数常数U1f1 因为因为 n0 f1,sM1 f1所以所以 n=n0nM=sM n0 （不变）（不变）TM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=()因为因为 TM U1 f12所以所以 TM 不变。不变。4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系f1fNn0f1n0TnOfNTMTM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=f1fN，U1L=UN（不变）（不变）调频时：调频时：f1 m 因为因为 n0 f1，sM1 f1所以所以 n=n0nM=sM n0(不变不变)TM1 f1 2而且：而且：f1fNn0f1n0TnOfN4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系(4)改变磁极对数时的人为特性改变磁极对数时的人为特性U1U2U3U4(a)p=2S NN SU1U2U3U4NS (b)p=14.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系(a)YY(p)(b)Y(2p)(c)(2p)定子绕组常用的接法定子绕组常用的接法 4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系(2)YY 变极变极 p 2p，n0 n0/2。N12N1，KTKT/4。sM 不变，不变，U1 3 U1。n0TnOYY0.5n0n=n0nM=sM n0 sMn0/2。TM(Tst)1.5TM(Tst)。KT=()2m22 kw2N2 kw1N1 TM=KT pU12 2f1X24.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性XX理工大学电气工程系 4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行 1.负载的机械特性负载的机械特性 n=f(TL)转速和转矩的参考方向：转速和转矩的参考方向：OTLn+TLTL(1)恒转矩负载特性恒转矩负载特性 反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载 nT(T2)TL(T0)由摩擦力产生的。由摩擦力产生的。当当 n0，TL0。当当 n 0，TL0。如机床平移机构、如机床平移机构、压延设备等。压延设备等。第第 4 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动XX理工大学电气工程系OTLnOTLn 位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载 由重力作用产生的。由重力作用产生的。当当 n0，TL0。当当 n 0，TL0。如起重机的提升机构如起重机的提升机构 和矿井卷扬机等。和矿井卷扬机等。(2)恒功率负载特性恒功率负载特性 TL n=常数。常数。如机床的主轴系统等。如机床的主轴系统等。TL1n4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系2.稳定运行条件稳定运行条件工作点：工作点：在电动机的机械特性与负载在电动机的机械特性与负载的机械特性的交点上。的机械特性的交点上。稳定运行稳定运行:即：即：TTL=0运动方程运动方程:TTL=Jdd tTTL 0加速加速TTL 0减速减速n=常数常数过渡过程过渡过程:4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系n0TnOTLab 干扰使干扰使 TL a 点点:TTL n T a a点。点。a 点。点。n T 干扰过后干扰过后 TTL T=TL 4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系n0TnOabTLb 点点:干扰使干扰使 TL n n=0 堵转。堵转。T n TTL干扰过后干扰过后 T TL，不能运行。，不能运行。b4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系n0TnOabTLb 点点:干扰使干扰使 TL n T n n=0 堵转。堵转。TTL干扰过后干扰过后 T TL，不能运行。，不能运行。干扰使干扰使 TL n TTLT b 点。点。n b干扰过后干扰过后 TTL n T a 点。点。4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系 稳定运行的充分条件稳定运行的充分条件:dTdndTLdnn0TnOabTL 稳定运行点稳定运行点 不稳定不稳定 运行点运行点 4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系n0TnO 电动机的自适应负载能力电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。调整这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力自适应负载能力是是电动机电动机区别于其他动力机械的重要区别于其他动力机械的重要特点。特点。如如:柴油机当负载增加时，柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。才能带动新的负载。a 点点TL 新的平衡新的平衡 TL a点点aaTTL0n I2 T I1 P1 4.2 电力拖动系统稳定运行电力拖动系统稳定运行XX理工大学电气工程系 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 1.电动机的起动指标电动机的起动指标(1)起动转矩足够大起动转矩足够大 Tst TL Tst(1.1 1.2)TL(2)起动电流不超过允许范围。起动电流不超过允许范围。异步电动机的实际起动情况异步电动机的实际起动情况 起动电流大：起动电流大：Ist=sc IN=(5.57)IN 起动转矩小：起动转矩小：Tst=stTN=(1.62.2)TN 第第 4 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动XX理工大学电气工程系 不利影响不利影响 大的大的 Ist 使电网电压降低，影响自身及其他负载使电网电压降低，影响自身及其他负载 工作。工作。频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。2.笼型异步电动机的笼型异步电动机的直接起动直接起动(1)小容量的电动机（小容量的电动机（PN 7.5kW）(2)电动机容量满足如下要求：电动机容量满足如下要求：IstIN sc=143+电源总容量电源总容量(kVA)电动机容量电动机容量(kW)4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系3.笼型异步电动机的减压起动笼型异步电动机的减压起动(1)定子串联电阻或电抗减压定子串联电阻或电抗减压起动起动M33 RSS1 FUS2起动起动运行运行M3XSS1 FUS23 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。(2)星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W24.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。(2)星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2Y 起动起动4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。(2)星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）起动起动S23 UNS1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相电压比定子相电压比 U1PYU1PUN 3UN=1 3 定子相电流比定子相电流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3 起动电流比起动电流比IstYIstI1PY 3 I1P=134.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系 Y 型型起动的起动电流起动的起动电流 IstY=Ist13 起动转矩比起动转矩比 TstYTstU1PYU1P=13()2TstY=Tst13 Y型型起动的起动转矩起动的起动转矩 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(1)IstYImax（线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）；(2)TstYTL。否则不能采用此法。否则不能采用此法。Y 起动的使用条件起动的使用条件 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TA3 UNS1 FUS2M34.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动3 UNS1 FUS2TAM3起动起动4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TA3 UNS1 FUS2M3运行运行4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动3 UNS1 FUS2TAM3起动起动U降压比降压比 定子线电压比定子线电压比 U1LaU1LbUUN=KA 定子相电压比定子相电压比 U1PaU1Pb=KAU1LaU1Lb 定子相电流比定子相电流比 I1PaI1Pb=KAU1PaU1Pb4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TAM33 UNS1 FUS2起动起动IstaKAIsta 起动电流比起动电流比IstaIstbI1PaI1Pb=KA 电源电流比电源电流比IaIb KAIsta Istb=KA2 起动转矩比起动转矩比=KA2 TstaTstbU1PaU1Pb=()24.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系 自耦变压器自耦变压器减压减压起动的起动电流起动的起动电流 自耦变压器自耦变压器减压减压起动的起动转矩起动的起动转矩Ista=KA2Ist Tsta=KA2Tst 降压比降压比 KA 可调可调 QJ2 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器：KA=0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器：KA=0.4、0.6、0.8 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(1)IstaImax（线路中允许的最大电流）。（线路中允许的最大电流）。(2)TstaTL 否则不能采用此法。否则不能采用此法。自耦变压器降自耦变压器降压比压比的选择方法的选择方法 自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动的使用条件的使用条件 KA2 Ist ImaxKA2 Tst TL KA2 TLTstImaxIst4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系 【例例 4.3.1】一台一台 Y250M6 型三相笼型异步电动型三相笼型异步电动机，机，UN=380 V，联结，联结，PN=37 kW，nN=985 r/min，IN=72 A，st=1.8，sc=6.5。如果要求电动机起动时，。如果要求电动机起动时，起起动转矩必须大于动转矩必须大于 250 Nm，从电源取用的电流必须小于，从电源取用的电流必须小于 360A。试问：。试问：(1)能否直接起动？能否直接起动？(2)能否采用能否采用 Y 起动？起动？(3)能否采用能否采用 KA=0.8 的自耦变压器起动？的自耦变压器起动？解：解：(1)能否直接起动能否直接起动602 TN=PN nN=Nm=359 Nm 6023.1437103985直接起动时起动转矩和起动电流为直接起动时起动转矩和起动电流为 Tst=st TN=1.8359 Nm=646 Nm Ist=sc IN=6.572 A=468 A4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系 虽然虽然 Tst 250 Nm，但是但是 Ist 360 A，所以所以 不能采用直接起动。不能采用直接起动。(2)能否采用能否采用 Y 起动起动 TstY=Tst13=646 Nm=215 Nm13IstY=Ist13=468 A=156 A13 虽然虽然 IstY360 A，但是但是 TstY250 Nm，所以所以 不能采用不能采用 Y 起动。起动。(3)能否采用能否采用 KA=0.8 的自耦变压器起动的自耦变压器起动 Tsta=KA2Tst=0.82646 Nm=413 Nm Ista=KA2Ist=0.82468 A=300 A4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系 由于由于 Tsta 250 Nm，而且而且 Ista360 A，所以所以 能采用能采用 KA=0.8 的自耦变压器起动。的自耦变压器起动。4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系4.改善起动性能的三相笼型异步电动机改善起动性能的三相笼型异步电动机(1)深槽异步电动机深槽异步电动机 槽深槽深 h 与槽宽与槽宽 b 之比为：之比为：h/b=8 12漏电抗小漏电抗小漏电抗大漏电抗大增大增大电流密度电流密度 起动时，起动时，f2 高，高，漏电抗大，电流的集漏电抗大，电流的集 肤效应使导条的等效肤效应使导条的等效 面积减小，即面积减小，即 R2 ，使使 Tst 。运行时，运行时，f2 很低，很低，漏电抗很小，集肤效漏电抗很小，集肤效 应消失，应消失，R2 。4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系2.双笼型异步电动机双笼型异步电动机电阻大电阻大漏抗小漏抗小电阻小电阻小漏抗大漏抗大上笼上笼（外笼）（外笼）下笼下笼（内笼）（内笼）起动时，起动时，f2 高，高，漏抗大，起主要作用，漏抗大，起主要作用，I2 主要集中在外笼，主要集中在外笼，外笼外笼 R2 大大 Tst 大。大。外笼外笼 起动笼。起动笼。运行时，运行时，f2 很低很低，漏抗很小，漏抗很小，R2 起主要作用，起主要作用，I2 主要集中在内笼。主要集中在内笼。内笼内笼 工作笼。工作笼。4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系Rst1Rst23 M3S1 S2S(1)起动过程起动过程5.绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 串联串联 Rst1 和和 Rst2 起动（特性起动（特性 a）总电阻总电阻 R22=R2+Rst1+Rst2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除切除 Rst24.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(1)起动过程起动过程b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上合上 S2，切除，切除 Rst2（特性（特性 b）总电阻总电阻 R21=R2+Rst15.绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 3 M3S1 S2Rst1Rst2S切除切除 Rst14.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系 合上合上 S1，切除，切除 Rst1（特性（特性 c）总电阻总电阻:R25.绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 c(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2(1)起动过程起动过程p3 M3S1 S2 Rst1Rst2S4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系(2)起动级数未定时起动电阻的计算起动级数未定时起动电阻的计算 选择选择 T1 和和 T2 起动转矩：起动转矩：T1=(0.8 0.9)TM 切换转矩：切换转矩：T2=(1.1 1.2)TL 起切转矩比起切转矩比 =T1T2 求出起动级数求出起动级数 m 根据相似三角形的几何关系来推导。根据相似三角形的几何关系来推导。4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系T1 n0 nc1TM n0 nMc=sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2pT2 n0 nc2TM n0 nMc=sc2sMc同理可得：同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因为因为 sa2=sb1，sb2=sc1 sM R2 =T1T2=sMasMb=R22R21所以所以 =T1T2=sMbsMc=R21R24.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系因此有下面的关系因此有下面的关系 R21=R2 R22=R21=2R2对于对于 m 级起动，有级起动，有 R2m=mR2式中式中 R2m=R2Rst1Rst2 Rstm 于是得到下式：于是得到下式：=R2m R2 m因为因为 sMcsMasc1=sa1=R2R22=1R2R224.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系对于对于 m 级起动，则有级起动，则有 sc1=R2R2m在固有特性在固有特性 c 上，有关系上，有关系 T1TN=sc1sN=TN sNT1 m因此可得因此可得=R2m R2 mm=TNsNT1 lg lg 重新计算重新计算 ，校验是否在规定范围内。，校验是否在规定范围内。4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系XX理工大学电气工程系XX理工大学电气工程系XX理工大学电气工程系XX理工大学电气工程系XX理工大学电气工程系 频敏变阻器频敏变阻器 频率高：损耗大，电阻大。频率高：损耗大，电阻大。频率低：损耗小，电阻小。频率低：损耗小，电阻小。转子电路起动时转子电路起动时 f2 高，电阻大，高，电阻大，Tst 大，大，Ist 小。小。转子电路正常运行时转子电路正常运行时 f2 低，电阻小，低，电阻小，自动切除变阻器。自动切除变阻器。6.绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动 频敏变阻器频敏变阻器 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 XX理工大学电气工程系4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速1.改变磁极对数改变磁极对数 p2.改变转差率改变转差率 s 3.改变电源频率改变电源频率 f1(变频调速变频调速)调速方法：调速方法：n=(1 s)n0 =(1 s)60 f1 p 有级调速。有级调速。无级调速。无级调速。第第 4 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动XX理工大学电气工程系1.电动机的调速指标电动机的调速指标(1)调速范围调速范围(2)调速方向调速方向(3)调速的平滑性调速的平滑性 平滑系数平滑系数(4)调速的稳定性调速的稳定性 静差率静差率 D、nN 的关系的关系 (nN=nmax)D=nmax nmin=ni ni1=100%n0n n0 TnOn01n02nNnND=nN nN(1)4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系例如：例如：nN=1 430 r/min，nN=115 r/min，要求要求30%、则则 D=5.3。要求要求20%、则则 D=3.1。再如：再如：nN=1 430 r/min，D=20，5%，则则 nN=3.76 r/min。(5)调速的经济性调速的经济性(6)调速时的允许负载调速时的允许负载 不同转速下满载运行时：不同转速下满载运行时：输出转矩相同输出转矩相同 恒转矩调速。恒转矩调速。输出功率相同输出功率相同 恒功率调速。恒功率调速。4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系2.笼型异步电动机的变频调速笼型异步电动机的变频调速 U、f 可可 变变M33整流电路整流电路逆变电路逆变电路50 Hz控制控制电路电路 直直 流流n0TnOn0f1fNU1L=UN n0TnOn0f1f N，=常数常数 U1f1 TLTL4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系(1)调速方向调速方向 f1fN 时：时：n 。(2)调速范围调速范围 D 较大。较大。(3)调速的平滑性调速的平滑性 平滑性好（无级调速）。平滑性好（无级调速）。(4)调速的稳定性调速的稳定性 稳定性好。稳定性好。(5)调速的经济性调速的经济性 初期投资大；运行费用不大。初期投资大；运行费用不大。(6)调速时的允许负载调速时的允许负载f1fN 时：时：n 。4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速=常数常数 U1f1 因为因为 m 基本不变，基本不变，基本不变。基本不变。所以所以 T=CTm I2N cos 2 f1fN 时时 恒转矩调速。恒转矩调速。P2=T2U1 4.44 f1 kw1N1 m=T f1 fN 时时 因为因为 U1L=UN 所以所以 T=CTm I2N cos 2 1f11n1 n T n=常数常数 恒功率调速。恒功率调速。XX理工大学电气工程系 变频器变频器 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 优点：优点：(1)一体化的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率。一体化的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率。(2)变速驱动，输出功率范围宽（如从变速驱动，输出功率范围宽（如从 120 W到到 7.5 kW）。）。(3)在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走。在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走。(4)高起动转矩。高起动转矩。电机变频器一体化产品电机变频器一体化产品 XX理工大学电气工程系 【例例 4.4.1】某三相笼型异步电动机，某三相笼型异步电动机，PN=15 kW，UN=380 V，联结，联结，nN=2 930 r/min，fN=50 Hz，MT=2.2。拖动一恒转矩负载运行，。拖动一恒转矩负载运行，T=40 Nm。求：求：(1)f1=50 Hz，U1=UN 时的转速；时的转速；(2)f1=40 Hz，U1=0.8UN 时的时的转速；转速；(3)f1=60 Hz，U1=UN 时的转速。时的转速。解：解：(1)602 TN=PN nN=Nm=48.91 Nm 6023.14151032 930TM=MT TN=2.248.91 Nm=107.61 Nm n0 nN n0sN=3 000 2 930 3 000=0.023 3 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系 n=(1s)n0 =(10.018 7)3 000 r/min=2 944 r/min(2)sM=sN(MT MT21 )=0.023 3(2.2 2.221 )=0.096 9 =0.0969 1 =0.018 7 ()2107.6140107.6140 U1 f1成比例减小时，成比例减小时，TM 不变，不变，sM 与与f1 成反比，成反比，故故 TM=TM=107.61 Nm s=sM 1 TMT()2TMT4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系sM=sM f1 f1=0.096 9=0.121 50 40 n=(1s)n0 =(10.023 3)2 400 r/min=2 344 r/min=0.121 1 =0.023 3()2107.6140107.6140s=sM 1()2TMTTMTn0=60 f1 p=r/min=2 400 r/min 604014.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系(3)f1增加，增加，U1 不变时，不变时，sM 。1 f1TM ,1 f12=107.61 Nm=74.73 Nm 50 602=0.096 9=0.080 75 50 60=r/min=3 600 r/min 606014.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 s=sM 1()2TMT TM T=0.023 4 n0=60 f 1 p n=(1s)n0 =(10.023 4)3 600 r/min=3 516 r/min TM=TM f1 f 12sM=sM f1 f 1XX理工大学电气工程系TL3.笼型异步电动机的变极调速笼型异步电动机的变极调速n0TnOYYY0.5n0n0TnOYY0.5n0TL(1)调速方向调速方向 YYY()：n Y()YY：n (2)调速范围调速范围 D=2 44.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(3)调速的平滑性调速的平滑性 平滑性差。平滑性差。(4)调速的稳定性调速的稳定性 稳定性好。稳定性好。XX理工大学电气工程系 静差率：静差率：(5)调速的经济性调速的经济性 经济性好。经济性好。(6)调速时的允许负载调速时的允许负载 YYY 满载输出功率：满载输出功率：满载输出转矩：满载输出转矩：(基本不变）基本不变）=100%n0n n0 n n0 =P2=3 UN IN cos 1 T2=P2 =，12 INYINYY因为因为=12 Y YY4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 恒转矩调速。恒转矩调速。XX理工大学电气工程系如果如果 cos 1、不变，则不变，则 =12 P2Y P2YY=1 T2Y T2YY （恒转矩调速）（恒转矩调速）(2)YY 因为因为 =3 IPN 2 IPN ININYY=3 2=12 YY 如果如果cos 1、不变，则不变，则 P2 P2YY=3 2 1（恒功率调速）（恒功率调速）T2 T2YY=2=1.732 3 2 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速（近似）恒功率调速。近似）恒功率调速。XX理工大学电气工程系 【例例 4.4.2】某三相多速电动机，某三相多速电动机，PN=2.2/3.8 kW，nN=1 440/2 880 r/min，MT=2.0/2.0。拖动。拖动TL=10 Nm 的的 恒转矩负载。恒转矩负载。求在两种不同极对数求在两种不同极对数时的转速。时的转速。解：解：(1)p=2 时时 n0 nN n0sN=1 500 1 440 1 500=0.04 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 602 TN=PN nN=Nm=14.6 Nm 6023.14 2.2103 1 440TM=MT TN=214.6 Nm=29.2 NmXX理工大学电气工程系 n=(1s)n0 =(10.026 3)1 500 r/min=1 460.55 r/min(2)p=1 时时 sM=sN(MT MT21 )=0.04(2 221 )=0.149 =0.149 1 =0.026 3 ()229.21029.210s=sM 1 TMT()2TMT4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 n0 nN nNsN=3 000 2 880 3 000=0.04 XX理工大学电气工程系4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 602 TN=PN nN=Nm=12.61 Nm 6023.14 3.8103 2 880TM=MT TN=212.61 Nm=25.22 Nm n=(1s)n0 =(10.030 8)3 000 r/min=2 907.6 r/min =0.149 1 =0.030 8 ()225.221025.2210s=sM 1 TMT()2TMTXX理工大学电气工程系n0TnOnMUNTLTL4.笼型异步电动机的变压调速笼型异步电动机的变压调速TL(1)调速方向调速方向 U1(UN)n(2)调速范围调速范围 D 较小。较小。U1n0TnOnMUNU14.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(3)调速的平滑性调速的平滑性 若能连续调节若能连续调节U1，n 可实现无级调速。可实现无级调速。XX理工大学电气工程系(4)调速的稳定性调速的稳定性 稳定性差。稳定性差。(5)调速的经济性调速的经济性 经济性较差。经济性较差。需要可调交流电源。需要可调交流电源。cos 1 和和 均较低。均较低。(6)调速时的允许负载调速时的允许负载 既非恒转矩调速，又非恒功率调速。既非恒转矩调速，又非恒功率调速。因为因为 TU1p2所以所以 U1 T(n)P2 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 XX理工大学电气工程系 【例例 4.4.3】三相笼型异步电动机，三相笼型异步电动机，PN=15 kW，UN=380 V，nN=960 r/min，MT=2。试。试求：求：(1)U1=380V，TL=120 Nm 时的转速；时的转速；(2)U1=300V，TL=100 Nm 时的转速。时的转速。解：解：(1)U1=380V，TL=120 Nm 时时 n0 nN n0sN=1 000 960 1 000=0.04 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 602 TN=PN nN=Nm=149.28 Nm 6023.1415103960TM=MT TN=2149.28 Nm=298.56 NmXX理工大学电气工程系 n=(1s)n0 =(10.031)1 000 r/min=969 r/minsM=sN(MT MT21