电机与拖动第9章异步电机的电力拖动课件.ppt

1、1 当当 U1L=U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外串且绕线型转子中不外串 任何电路参数时任何电路参数时 的机械特性。的机械特性。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作2N大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作3根据式根据式(4-71)式式(4-73)，忽略，忽略 R1，则，则 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作4将将 Te 与与 Tem 相除得：相除得：（由（由 s 和和 sm 的相对大小，的相对大小，取取“”或或“”）大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作5 sm 不变；稳定运行不变；稳定运行 段的特性变软了；段的特性变软了；起动能力和过载能力起动能力和过载能力 显著降低；显著降低；低压时

2、，易过载。低压时，易过载。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作6大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作7大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作8 电动机的起动指标：电动机的起动指标：起动电流倍数起动电流倍数 kI=Ist/IN；起动转矩倍数起动转矩倍数 kst=Tst/TN；起动时间；起动时间；起动时绕组中消耗的能量和绕组的发热；起动时绕组中消耗的能量和绕组的发热；起动时的过渡过程；起动时的过渡过程；起动设备的简单性和可靠性。起动设备的简单性和可靠性。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作9 Ist=kI IN=(57)IN（较大）（较大）Tst=kstTN=(12)TN（较小）（较小）若变压器的若

3、变压器的 SN 相对电动机的相对电动机的 PN 不算大时，不算大时，Ist 会使变压器输出电压短时下降幅度较大。会使变压器输出电压短时下降幅度较大。不利影响：不利影响：影响自身的起动，当负载较重时，可能无法起动。影响自身的起动，当负载较重时，可能无法起动。影响同一台变压器供电的其他负载工作。影响同一台变压器供电的其他负载工作。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。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作10 直接起动的使用条件：直接起动的使用条件：小容量的电动机（小容量的电动机（PN 7.5 kW）。）。电动机容量满足如下要求：电动机容量满足如下要求：如果

4、不满足上述使用条件，则要采用降压如果不满足上述使用条件，则要采用降压 起动，把起动，把 Ist 限制到允许的数值。限制到允许的数值。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作11(1)定子串联电阻或电抗器减压定子串联电阻或电抗器减压起动起动大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作12(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作13(3)星星三角减三角减压压起动（起动（Y降降压压起动）起动）大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作14Y降降压压起动原理图：起动原理图：大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作15 起动之初，晶闸管的触发角很大，起动之初，晶闸管的触发角很大，电动机

5、的线电压很低。电动机的线电压很低。起动过程中，逐渐减小触发角，起动过程中，逐渐减小触发角，电动机的线电压逐渐升高。电动机的线电压逐渐升高。(1)软起动器的原理软起动器的原理 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作16 斜坡升压软起动斜坡升压软起动 斜坡恒流软起动斜坡恒流软起动 阶跃恒流软起动阶跃恒流软起动 脉冲恒流软起动脉冲恒流软起动 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作17 转矩控制软起动转矩控制软起动 转矩加突跳控制软起动转矩加突跳控制软起动 软起动的特点：软起动的特点：无冲击电流。无冲击电流。有软停车功能，即平滑减速、逐渐停机。有软停车功能，即平滑减速、逐渐停机。起动参数可根据不同负载进行

6、调整，起动参数可根据不同负载进行调整，有很强的负载适应性。有很强的负载适应性。具有轻载节能和多种保护功能。具有轻载节能和多种保护功能。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作181.深槽转子异步电动机深槽转子异步电动机 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作19 深槽式异步电动机的机械特性深槽式异步电动机的机械特性 凸形槽和刀形槽凸形槽和刀形槽:大机座号电动机常采用。兼顾起动和运行性能。大机座号电动机常采用。兼顾起动和运行性能。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作202.双笼型异步电动机双笼型异步电动机 外笼外笼（起动笼）（起动笼）内笼内笼（运行笼）（运行笼）机械特性机械特性 大连理工大学电气工程学

7、院 刘凤春制作21 转子电阻较大：转子电阻较大：转子导条采用电阻率较高的合金铝浇注而成。转子导条采用电阻率较高的合金铝浇注而成。采取改变转子槽形，减小导条截面积等措施。采取改变转子槽形，减小导条截面积等措施。国产国产YH 系列高转差率系列高转差率M：sN=0.07 0.14，kst=2.4 2.7，kI=4.5 5。机械特性：机械特性：大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作22大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作23 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

8、 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，自动切除变阻器。低，电阻小，自动切除变阻器。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作24 频敏变阻器起动的特点：频敏变阻器起动的特点：起动设备结构简单，低格低廉。起动设备结构简单，低格低廉。运行可靠，坚固耐用，使用维护方便。运行可靠，坚固耐用，使用维护方便。控制系统简单，便于实现自动控制。控制系统简单，便于实现自动控制。能获得接近恒转矩的机械特性，减少冲击，能获得接近恒转矩的机械特性，减少冲击，实现电动机的平稳起动。实现电动机的平稳起动。cos 较低，一般为较低，一般为 0.5 0.75，使使 Tst 的增大受到限制

9、。的增大受到限制。适用于频繁起动、对适用于频繁起动、对 Tst 要求不高的生产机械。要求不高的生产机械。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作25大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作26大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作27 变极时须对调三相绕组中任意两相的出线端。变极时须对调三相绕组中任意两相的出线端。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作28 变极调速的特点变极调速的特点 1)变极调速的特点变极调速的特点 2)操作简单方便；操作简单方便；2)机械特性硬；机械特性硬；3)效率高；效率高；4)可获得恒转矩和恒功率调速；可获得恒转矩和恒功率调速；5)只能有级调速，且调速等级有限。只能有级调速，且调

10、速等级有限。6)变极调速适用于不要求平滑调速的场合。变极调速适用于不要求平滑调速的场合。星形变双星双形联结应用于起重机、运输传送带星形变双星双形联结应用于起重机、运输传送带 等恒转矩负载的分级调速；等恒转矩负载的分级调速；三角形变双星形接法应用于如各种机床切削等三角形变双星形接法应用于如各种机床切削等 恒功率负载的分级调速。恒功率负载的分级调速。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作29大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作30大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作31 机械特性硬、机械特性硬、D 大、稳定性好（大、稳定性好（小）。小）。高：高：正常运行时正常运行时 s 较小，转差功率较小，转差功率

11、(sPe)小。小。为恒转矩调速：为恒转矩调速：由于由于 m不变，不变，（允许输出转矩）（允许输出转矩）Te=CT mI2Ncos 2 基本不变，基本不变，加之加之Tem 不变，适合于带恒转矩负载调速。不变，适合于带恒转矩负载调速。特点：特点：大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作32大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作33 保持保持 U1/f1=C 调速时的机械特性调速时的机械特性 结论：结论：调速性质：调速性质：近似为恒磁通控制方式，近似为恒磁通控制方式，允许输出转矩基本不变，允许输出转矩基本不变，适用于恒转矩负载调速。适用于恒转矩负载调速。低频补偿：低频补偿：为保持低频时足够大的带载与过载能

12、力，为保持低频时足够大的带载与过载能力，可将可将 U1 适当抬高一些，补偿一些定子阻抗压降，适当抬高一些，补偿一些定子阻抗压降，以使以使 E1 尽可能恒定。尽可能恒定。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作34大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作35 基频向上调速时的机械特性基频向上调速时的机械特性 结论（满载输出）：结论（满载输出）：由于由于 m 1/f1（近似近似），使得使得 Te 1/f1（近似近似），而而 1 f1，故电动机近似为恒功率故电动机近似为恒功率调速调速。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作36 调速范围宽，调速范围宽，D=100。调速平滑性好，可实现无级调速。调速平滑性好，可

13、实现无级调速。机械特性硬，静差率小，转速稳定性好。机械特性硬，静差率小，转速稳定性好。基频以下为恒转矩调速，基频以下为恒转矩调速，基频以上为恒功率调速。基频以上为恒功率调速。调速时转差率小，转差功率小，运行效率高。调速时转差率小，转差功率小，运行效率高。变频器结构复杂，价格昂贵。变频器结构复杂，价格昂贵。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作37调调 U1 调速方法简单易行，调速方法简单易行，U1 s n s Pe ，即低速时即低速时 PCu2 ，电机散热差，发热严重；，电机散热差，发热严重；低速机械特性太软，运行及其不稳定。低速机械特性太软，运行及其不稳定。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作

14、38 特点：特点：(1)属于转差功率消耗型属于转差功率消耗型 调速，调速效率低。调速，调速效率低。不宜长期低速运行。不宜长期低速运行。(2)转子串电阻后，转子串电阻后，机械特性很软，机械特性很软，低速运行时稳定性变差。低速运行时稳定性变差。(3)是有级的，平滑性差。是有级的，平滑性差。(4)简单易行，初期投资少。简单易行，初期投资少。多用于对调速性能要求多用于对调速性能要求 不高且断续工作的生产不高且断续工作的生产 机械上，如桥式起重机、机械上，如桥式起重机、轧钢机的辅助机械等。轧钢机的辅助机械等。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作39 在转子电路中串联一个附加电动势在转子电路中串联一个附加

15、电动势 ead；ead 与与 e2s 频率相等、相位相同或相反；频率相等、相位相同或相反；ead 上的功率回馈电源。上的功率回馈电源。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作40 晶闸管串级调速原理图晶闸管串级调速原理图 整流整流 逆变逆变 平波电抗器平波电抗器 Ead 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作41滑差电机）滑差电机）三相笼型异步电动机、电磁转差离合器三相笼型异步电动机、电磁转差离合器 测速发电机测速发电机、控制装置控制装置 工作原理与异步电动机相似。工作原理与异步电动机相似。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作42 机械特性：机械特性：开环机械特性开环机械特性 闭环机械特性闭环机械特

16、性 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作43 无级调速，调速范围宽。无级调速，调速范围宽。如国产如国产 YCT 系列：系列：D=10。当负载或电动机受到突然冲击时，离合器起缓冲作用。当负载或电动机受到突然冲击时，离合器起缓冲作用。结构简单、造价低廉、运行可靠、维护方便。结构简单、造价低廉、运行可靠、维护方便。存在不可控区，由于摩擦和剩磁存在，存在不可控区，由于摩擦和剩磁存在，TL|n1|，s 0；电机处于异步发电机状态：将机械能电机处于异步发电机状态：将机械能电能电能电网；电网；Te与与 n 相反，起制动作用。相反，起制动作用。正向回馈制动正向回馈制动（第（第II象限）象限）如：如：电车下坡、

17、从高速到电车下坡、从高速到 低速的变极调速。低速的变极调速。反向回馈制动反向回馈制动（第（第IV象限）象限）如：如：下方重物。下方重物。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作51 变极调速过程中的回馈制动变极调速过程中的回馈制动 回馈制回馈制动过程动过程回馈制回馈制动运行动运行 下放重物时的回馈制动下放重物时的回馈制动 大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作52 软停车：软停车：电动机在接收停车指令后，端电压逐渐减小到零电动机在接收停车指令后，端电压逐渐减小到零 的停车方法。的停车方法。软制动：软制动：大多采用能耗制动；控制直流励磁电压的大小，调节大多采用能耗制动；控制直流励磁电压的大小，调节 制动电流的变化率，使制动电流的变化率，使 n 由由 nN 平稳地减速到停车。平稳地减速到停车。大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作53大连理工大学电气工程学院 刘凤春制作54