第6章三相异步电动机的电力拖动课件.ppt

1、LFChun 制作 河南工业大学电气工程学院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 6.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 6.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 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 6.2 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动 6.3 绕线转子异步电动机的起动绕线转子异步电动机的起动 6.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 6.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 电机与拖动电机与拖动返回主页返回主页河南工业大学电气工程学院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一、一、机械特性

2、的物理表达式机械特性的物理表达式 T=C Tm I 2 cos 2第第 6 章章 异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动河南工业大学电气工程学院河南工业大学电气工程学院 I2=二、机械特性的参数表达式二、机械特性的参数表达式 PM1 T =r23I222 f1=spU1(r1 )2+(x1+x2)2 r2s(6-7)(6-8)将式（将式（6-8）代入式（）代入式（6-7）可得）可得 T =U12(r1 )2+(x1+x2)2 r23p2f1r2ss(6-9)推导推导机械特性曲线机械特性曲线（图6-4）特定点特定点l同步运行点同步运行点，)(01nns0Tl临界点临界点（最大转矩点）（最大转矩

3、点），mss maxTT 临界转差率临界转差率 临界（最大）转矩临界（最大）转矩 为了求出为了求出Tmax，可对式（，可对式（6-9）求导。）求导。通常通常r1(x1+x 2)，忽略，忽略r1则有则有，可得令0dsdT221212xxrrsm221211211max43xxrrUfpT 讨论讨论 21maxUT Tmax与与r2无关无关 U1、f1恒定，恒定，成反比与21maxxxT212xxrsm21211max43xxUfpT 成正比，与2rsm成反比与21xxl起动点起动点 221221221123xxrrrUfpTst 讨论讨论 21UTst 增加增加r2，可以增加，可以增加Tst；，

4、)0(1nsstTT 把把s=1代入式（代入式（6-9），可得：），可得：越小。越大，一定时，（、当stTxxfU)2111 河南工业大学电气工程学院三、三、机械特性的实用表达式机械特性的实用表达式 （不依赖于电机参数，根据产品目录给出的数据进行计算（不依赖于电机参数，根据产品目录给出的数据进行计算）推导推导2212212212112max2xxsrrsxxrrrTT221221221123xxsrrsrUfpT221211211max43xxrrUfpT两式相除，得两式相除，得有有 msrxxr222121qssssqsrrsssssrrTTmmmmmm22122121max2.01.0ms

5、21rr（一般情况下）（一般情况下）2221msrrq2ssssmm分析分析：实用表达式实用表达式：ssssTTmm2max（6-14）则则msrrq212式中式中ssssTTmmmax2机械特性的计算：机械特性的计算：NNNnPT9550NmTTmaxssssTTmmNm2ml产品目录给出：产品目录给出：Tmax的求法的求法 求求Sm和和Tmax 机械特性的线性化机械特性的线性化）（通常工作状态：Nss ssssmmssTTmmax2）（Nss 011nnnsNNSm的求法：的求法：12TTTTssNmNmm）转差率：（通常用额定点计算临界NNssTT,12mmNmss得：由ssssTTmm

6、Nm2河南工业大学电气工程学院 【例例 6-1】Y132M4 型三相异步电动机带某负型三相异步电动机带某负载运行，转速载运行，转速 n=1455 r/min，试问该电动机的负载转，试问该电动机的负载转矩矩 TL 是多少？若负载转矩是多少？若负载转矩 TL=45 Nm，则电动机的转，则电动机的转速速 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，n1=1500 r/min，nN=1440 r/min，m=2.2。由此求得由此求得 n1nN n1sN=0.04 1 50014401 500解：解：n1n n1s=0.03 1 5001455 1 500河南工

7、业大学电气工程学院sm=sN(m m 21)=0.04(2.2 2.221)=0.166 9550TN=PNnN9550=Nm=49.74 Nm 7.5 1 440Tmax=m TN=2.249.74 Nm=109.43 Nm 忽略忽略 T0，则，则 TL=T2 sm s=T=2Tmax ssm =Nm=38.32 Nm +2 109.43 0.03 0.1660.166 0.03 河南工业大学电气工程学院当当 TL=T2=T=45 Nm 时时=0.036 n=(1s)n1 =(10.036)1 500 r/min =1 446 r/minTmaxT +1 TmaxT()2sms=+1 ()2

8、 109.43 45 109.43 450.166=实际固有机械特性实际固有机械特性（图图6-6）讨论：讨论：低速（低速（sms1）时，公式计算的机械特性）时，公式计算的机械特性与实际特性曲线存在较大偏差，原因在于：与实际特性曲线存在较大偏差，原因在于：定、转子电流大，槽磁动势大，漏磁路饱和，定、定、转子电流大，槽磁动势大，漏磁路饱和，定、转子漏抗值减小；此外，转子漏抗值减小；此外，s=1时，转子导条的挤流效时，转子导条的挤流效应（转子阻值增大）。应（转子阻值增大）。存在寄生转矩：气隙高次谐波磁场与转子电流作用存在寄生转矩：气隙高次谐波磁场与转子电流作用产生的一系列谐波转矩。产生的一系列谐波转

9、矩。“蠕动蠕动”问题：问题：Y系列笼型异步电动机设计要求系列笼型异步电动机设计要求最小转矩最小转矩min0.5KNTT河南工业大学电气工程学院四、固有机械特性四、固有机械特性A B C 固有（自然）机械特性条件：固有（自然）机械特性条件：定子电压：定子电压：额定额定 频率：频率：额定额定 定子绕组接线：定子绕组接线：按规定接线按规定接线 转子绕组：转子绕组：短接短接n1TnO河南工业大学电气工程学院 额定状态是指各个物理额定状态是指各个物理 量都等于额定值的状态。量都等于额定值的状态。A点点：n=nN，s=sN，T=TN，P2=PN。1.额定工作点（额定工作点（A点）点）nNTNn1TnOA

10、sN=0.012 0.05 很小，很小，T 增加时，增加时，n 下降很少下降很少 硬特性。硬特性。工作段工作段河南工业大学电气工程学院 临界转速临界转速 2.最大转矩点（最大转矩点（B 点）点）n1nTOB 对应对应 s=sm，T=Tmax 的状态。的状态。nmTmax 临界状态明了电动机的临界状态明了电动机的 短时过载能力。短时过载能力。过载倍数过载倍数m=TmaxTN Y 系列三相异步电动机系列三相异步电动机 m=2.4 3河南工业大学电气工程学院3.堵转点（堵转点（C 点）点）对应对应 s=1，n=0 的状态。的状态。堵转状态说明了电动机堵转状态说明了电动机直接直接 起动的能力。起动的能

11、力。堵转转矩倍数堵转转矩倍数n1TnOCTKN KT=TKNTN 堵转电流倍数堵转电流倍数 KI=IKNIN Y 系列三相系列三相 异步电动机异步电动机 KT=1.7 2.2 KI=4 7河南工业大学电气工程学院五、人为机械特性五、人为机械特性1.降低定子电压时的人为特性降低定子电压时的人为特性U1 UNsmnTOUNU1同步转速同步转速n1=60 f1/p不变不变 sm 与与U1无关无关 T 正比于正比于 U12河南工业大学电气工程学院2.定子串三相对称电阻（电抗）的人为机械特性定子串三相对称电阻（电抗）的人为机械特性 同步转速同步转速n1不变；不变；临界转差率临界转差率sm、Tmax与与T

12、st随外串电阻随外串电阻（电抗）（电抗）的增大而减小。的增大而减小。RcsmnTORc=0 sm河南工业大学电气工程学院3.转子串三相对称电阻（绕线式转子串三相对称电阻（绕线式）的人为机械特性的人为机械特性特点：特点：sm 正比于正比于 r2，Tmax与与 r2 无关。无关。nTOTmaxr2 r2+R接线：接线：图图6-10机械特性图组机械特性图组r2+Rc3Tst2smr2+Rc2Tst1smr2+Rc11 0TstTmaxTs n0n1smr2B AC D 讨论：讨论：转子串入电阻，为保证转子串入电阻，为保证T=C（0TTmax），有：），有：三相异步电机转差率的比例推移法三相异步电机转

13、差率的比例推移法：转差率与转子：转差率与转子回路电阻成正比的规律回路电阻成正比的规律l外串电阻的计算：外串电阻的计算：l转子每相绕组电阻转子每相绕组电阻r2 的估算（依据：的估算（依据：sNsNx2）NNNsIEsZr22223sRrsRrsRrsrccc 32221222121)1()1(rssRrssRmmcc【例例 6-2】一台绕线转子异步电动机的技术数据为一台绕线转子异步电动机的技术数据为PN=75 kW，nN=720 r/min，I1N=148A，E2N=213V，I2N=220A，最大转矩倍数，最大转矩倍数 m=2.4。(1)为了使起动初始瞬间电动机产生的电磁转矩为最为了使起动初始

14、瞬间电动机产生的电磁转矩为最大转矩大转矩Tmax，求转子回路每相应串入得电阻值；，求转子回路每相应串入得电阻值；(2)电动机拖动恒转矩负载电动机拖动恒转矩负载TL=0.8TN，要求电动机的，要求电动机的转速为转速为n=500r/min，求转子回路每相应串入得电，求转子回路每相应串入得电阻值。阻值。（1）初始起动转矩等于最大转矩时）初始起动转矩等于最大转矩时 转子回路外串电阻的计算转子回路外串电阻的计算额定转差率额定转差率sN n1nN n1sN=0.04 750720750解：解：sNE2N 3I2Nr2=0.0224 0.04213 3220转子绕组每相电阻转子绕组每相电阻r2sm=sN(m

15、 m 21)=0.04(2.4 2.421)=0.183 在起始初始瞬间在起始初始瞬间Tst=Tmax，故，故sm=1，按比例推移，按比例推移，转子每相应串入的电阻值转子每相应串入的电阻值Rc为为 sm smRc=(-1)r2 =0.1(2)转子外串电阻的计算转子外串电阻的计算 河南工业大学电气工程学院 6.2 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动 一、电动机的起动指标一、电动机的起动指标1.起动电流不超过允许范围。起动电流不超过允许范围。电网对起动电流的要求电网对起动电流的要求2.起动转矩足够大起动转矩足够大 要求：要求：NNUU%15%10电流冲击造成压降偶尔起动电流冲击造成压降经常起

16、动电网要求max2minminLSVTKKTTKV：电压波动系数（：电压波动系数（0.850.95）；）；Ks：加速转矩系数（：加速转矩系数（1.151.2）。）。河南工业大学电气工程学院二、笼型异步电动机的二、笼型异步电动机的直接起动直接起动1.一般，小容量的电动机（一般，小容量的电动机（PN 7.5kW）允许直接）允许直接 起动。起动。2.如果功率大于如果功率大于7.5kW，而电网供电变压器容量较，而电网供电变压器容量较大，满足如下要求，电动机也可允许直接起动：大，满足如下要求，电动机也可允许直接起动：ISTIN143+电源总容量电源总容量(kVA)电动机容量电动机容量(kW)电机电流减小

17、：电机电流减小：NNstUUII1K（减压系数）（减压系数）K2TTst只要只要 NUU1，就满足，就满足 KNIIst达到减小起动电流的目的。达到减小起动电流的目的。)1(初始起动电流：初始起动电流：KstZUxxrrUI12212211全压起动电流：全压起动电流：KNKNZUI三、笼型异步电动机的减压起动三、笼型异步电动机的减压起动河南工业大学电气工程学院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 RstQ1 FUQ2起动起动运行运行M3xstQ1 FUQ23 原理（等效电路见教材图原理（等效电路见教材图6-156-15）：）：NUU 1KNstII电阻和电抗的计算电阻

18、和电抗的计算 确定减压系数：确定减压系数：要求：要求：NIstKNstIkIII设电网允许：设电网允许：stI stRstx（或（或）计算：）计算：2222122kkNkkkstkNxrUxrUxRrU解得：解得：同理：同理：kkkstxrxx22211kkkstrxrR22211rk和和xk可根据铭牌进行估算：可根据铭牌进行估算：NINKNNkIkUIUZ33NINKNNkIkUIUZ33kkZr)4.025.0(22kkkrZx定子串阻抗的特点：适用于空载或轻载起动定子串阻抗的特点：适用于空载或轻载起动。电机电流减小系数转矩减小系数电网电流减小系数电机绕组电压减小系数2 河南工业大学电气工

19、程学院适用于：正常运行为适用于：正常运行为D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 D 起动）起动）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2河南工业大学电气工程学院适用于：正常运行为适用于：正常运行为D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 D 起动）起动）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2Y 起动起动河南工业大学电气工程学院适用于：正常运行为适用于：正常运行为D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 D 起动）起动）运行运行Q23 UNQ1 FUU1U2V1V2W1W

20、2 起动电流比起动电流比IstIKN=13(Y)YstIIIYUNUVW)(3IIKNIUVWUNIstIKN)(33kNKNZUII(Y)3kNYstZUII河南工业大学电气工程学院 Y-D起动时的减压系数起动时的减压系数 起动转矩比起动转矩比 TstYTstU YU=13()2U1UN=UNUN31=1 3=特点特点：电机电流减小系数转矩减小系数电网电流减小系数减压系数22)31(河南工业大学电气工程学院3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TA3 UNQ1 FUQ2M3河南工业大学电气工程学院3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动3 UNQ1 FUQ2TAM3起动起动河南工业大学电气

21、工程学院3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TA3 UNQ1 FUQ2M3运行运行河南工业大学电气工程学院3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动3 UNQ1 FUQ2TAM3起动起动UUNIstIstN1N2U3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动 自耦变压器电压比自耦变压器电压比 N1N2kA=电动机减压系数电动机减压系数 UUN=1kA 电动机的起动电流电动机的起动电流 =IKN Ist=IKN1kA河南工业大学电气工程学院3.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动 电网供给的起动电流电网供给的起动电流IstkA1kA2=IKNIst=电网供给的起动电流比电网供给的起动电流比 1 k

22、A2IstIKN=起动转矩比起动转矩比TstTK=UUN()2=1 kA2UNIstIstN1N2U河南工业大学电气工程学院 自耦变压器电压比自耦变压器电压比 kA 可调。可调。特点：特点：电机电流减小系数转矩减小系数电网电流减小系数电机绕组电压减小系数22表表6-2 6-2 笼型异步电动机几种常用起动方法的比较笼型异步电动机几种常用起动方法的比较直接起动直接起动起动方法起动方法定子串电阻或定子串电阻或电抗减压起动电抗减压起动Y-D减压起动减压起动自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动电网电压电网电压电动机电压电动机电压电动机电流电动机电流起动转矩起动转矩电网电流电网电流UNUNUNUNUNUN

23、IKNIKNIKNIKN=IKN/3UN=UN/3UN=UN/kAIKN=IKN/kA2IKN=IKN/kA22TK=TK/kA22TK=TK/32IKN=IKN/32TKIKNTK河南工业大学电气工程学院 【例例 6-3】一台一台Y系列三相笼型异步电动机，系列三相笼型异步电动机，PN=110 kW，UN=380 V，cosN=0.89，N=0.925，nN=2910 r/min，联结，联结，KT=1.8，KI=7。如果要求。如果要求电动机起动时，电动机起动时，最小转矩最小转矩Tmin=1.2TN，过载倍数，过载倍数 m=2.63，电网允许的最大起动电流电网允许的最大起动电流Ismax=100

24、0A，起动过程中最大，起动过程中最大负载转矩负载转矩TLmax=220Nm。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 抽头为抽头为 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直接起动时电网供给的最大起动电流为直接起动时电网供给的最大起动电流为 Ist=KI IN=7203 A=1421 AIN=PN 3UN cosNN=A=203 A 11010333800.890.925河南工业大学电气工程学院 Ist Ismax=1000 A，不能采用直接起动。不能采用直接起动。(2)能否采用能否采

25、用 YD 起动起动 Tmin=2Tmin=()2 433.2 Nm=144.4 Nm13 Tmin TLmax，不能采用不能采用 Y 起动。起动。(3)能否采用能否采用 抽头为抽头为 0.8 的自耦变压器起动的自耦变压器起动 Ist=IKN=0.821421 A=909.4 AY-D起动时减压系数起动时减压系数=1/3，起动过程中电，起动过程中电动机产生的最小转矩为动机产生的最小转矩为kA21为保证起动有足够的加速转矩，取为保证起动有足够的加速转矩，取Ks=1.2，则在起动过程中电动机应产生的最小转矩为则在起动过程中电动机应产生的最小转矩为河南工业大学电气工程学院 由于由于 Tmin Tmin

26、，而且而且 IstIsmax，所以所以 能采用能采用 抽头为抽头为 0.8 的自耦变压器起动。的自耦变压器起动。Tmin=KsTLmax=1.2220 Nm=264 NmTmin=Tmin=0.82433.2 Nm=277.2 Nm电动机实际产生的最小转矩为电动机实际产生的最小转矩为kA21河南工业大学电气工程学院四、四、具有高起动转矩的笼型异步电动机具有高起动转矩的笼型异步电动机1.深槽型异步电动机深槽型异步电动机 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

27、，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。河南工业大学电气工程学院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

28、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。河南工业大学电气工程学院rc2rc13 M3Q1 Q2Q(1)起动过程分析起动过程分析串联串联 rc1 和和 rc2 起动（特性起动（特性 1）总电阻总电阻 R1=r2+rc1+rc2n1TnO1(R1)TLT2abT1切除切除 rc1一、转子串三相对称电阻分级起动一、转子串三相对称电阻分级起动 6.3 绕线绕线转子转子异步电动机的异步电动机的起动起动 河南工业大学电气工程学院2(R2)n1TnO1(R1)T2 T1abTLcd 合上合上 Q2，切除，切除 rc1（特性（特性 2）总电阻总电阻 R2=r2+rc23 M3Q1

29、Q2rc2rc1Q切除切除 rc2河南工业大学电气工程学院 合上合上 Q1，切除，切除 rc2（特性（特性 3）总电阻总电阻:R3r2 3(r2)2(R2)n1TnO1(R1)T2 T1abTLcdefg3 M3Q1 Q2 rc2rc1Q河南工业大学电气工程学院 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。二、转子串频敏变阻器起动二

30、、转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器频敏变阻器 原因：串电阻分级起动结构复杂、维护量大。原因：串电阻分级起动结构复杂、维护量大。起动转矩改善（教材图起动转矩改善（教材图6-27）。（在起动过程中，能保持）。（在起动过程中，能保持较大的起动转矩）较大的起动转矩）频敏变阻器：频敏变阻器：实质上就是一个实质上就是一个铁耗很大的三相电抗器。铁耗很大的三相电抗器。特点：其电阻值随转速的上升特点：其电阻值随转速的上升而自动减小而自动减小。当电动机起动时，当电动机起动时，转子频率较高，转子频率较高，f2=f1，频敏变阻器的铁耗就大，频敏变阻器的铁耗就大，因此，等效电阻因此，等效电阻rm也较大。也较大。在起动过

31、程中在起动过程中，随着转子转速的，随着转子转速的上升，转子频率逐步降低，频敏上升，转子频率逐步降低，频敏变阻器的铁耗和相应的等效电阻变阻器的铁耗和相应的等效电阻rm也就随之减小，这就相当于在也就随之减小，这就相当于在起动过程中逐渐切除转子电路串起动过程中逐渐切除转子电路串入的电阻。入的电阻。串入频敏变阻器后的机械特性串入频敏变阻器后的机械特性Tn12绕线转子感应电动机用转子串绕线转子感应电动机用转子串接频敏变阻器起动的电路图接频敏变阻器起动的电路图铁耗与频率的平铁耗与频率的平方成正比方成正比起动结束后起动结束后，转子频率很低，频敏变阻器的等效电阻和电，转子频率很低，频敏变阻器的等效电阻和电抗都

32、很小，于是可将频敏变阻器切除，转子绕组直接短路。抗都很小，于是可将频敏变阻器切除，转子绕组直接短路。在起动过程中在起动过程中，它能够自动、无级地减小电阻，如果频敏，它能够自动、无级地减小电阻，如果频敏变压器的参数选择恰当，可以在起动过程中保持起动转矩变压器的参数选择恰当，可以在起动过程中保持起动转矩不变，这时的机械特性图中曲线不变，这时的机械特性图中曲线2 2所示，曲线所示，曲线1 1为固有特性。为固有特性。河南工业大学电气工程学院6.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速1.改变转差率改变转差率 s2.改变电源频率改变电源频率 f1(变频调速变频调速)3.改变磁极对数改变磁极对数 p调

33、速方法：调速方法：n=n1(1s)=(1s)60 f1 p河南工业大学电气工程学院二、三相异步电动机的变极调速二、三相异步电动机的变极调速用改变定子绕组的接线方式来改变极对数，其转子一般用改变定子绕组的接线方式来改变极对数，其转子一般采用笼型，因为它感应的极对数能自动与定子相适应。采用笼型，因为它感应的极对数能自动与定子相适应。1.变极原理变极原理 在图在图6-28和图和图6-29中，定子每相绕组都由两个中，定子每相绕组都由两个完全对称的完全对称的“半相绕组半相绕组”所组成。当两个所组成。当两个“半半相绕组相绕组”顺向串联（顺向串联（图图6-28），形成的磁极数），形成的磁极数为为2p=4；如

34、果将任一；如果将任一“半相绕组半相绕组”的电流反向的电流反向（反串或反并）（反串或反并）（图图6-29），对应极数），对应极数2p=2。改变接法时，应同时变相序改变接法时，应同时变相序？p=1，空间角度（，空间角度（）：）：0、120、240p=2，空间角度（，空间角度（）：）：0、240、480（120）（反转）（反转）河南工业大学电气工程学院2、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（1）YY/Y联结方法联结方法n1TnOYYY0.5n1 2,2,1,1:1111111NNppkkEECUYYY21pBpBPPPPYYY1111111kNpEkNpEBBTTTTYYY可

35、见，可见，YY/Y变极调速为恒转矩变极调速为恒转矩调速方式，适合于恒转矩负载调速方式，适合于恒转矩负载的调速。的调速。河南工业大学电气工程学院（2）YY/D联结方法联结方法n1TnOYY0.5n1TL 2,2,1,3:1111111NNppkkEECUDYY866.023pBpBPPPPYYD3111111kNpEkNpEBBTTTTYYDYY/D变极调速为恒功率变极调速为恒功率调速方式，适合于恒功调速方式，适合于恒功率负载的调速。率负载的调速。河南工业大学电气工程学院三、三相异步电动机的变频调速三、三相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 H

36、z控制控制 电路电路 直直 流流n1TnOn1f1fNU1=UN n1TnOn1f1f N，=常数常数 U1f1 河南工业大学电气工程学院 22121222121211221221122122323llLLsfrsrrsffUpxxsrrfsrpUT忽略忽略CTTLCn TmaxCfpnsf2160 221212122llmLLfrrs 221221111211221211121max214343llLLfrfrfUpxxrrfpUT n 当当f1fN但但f1仍较大时，仍较大时，r1/f1相对相对Ll1+Ll2较小，对较小，对Tmax影响不大。影响不大。当当f1fN的情况，要保持的情况，要保持

37、 m恒定，定子电压恒定，定子电压U1需要高于额定值。因需要高于额定值。因U1不能高于额定电压，通常不能高于额定电压，通常保持保持U1=U1N。这样，。这样，m将随将随f1的升高而减小，的升高而减小，相当于弱磁调速，属于恒功率调速方式。相当于弱磁调速，属于恒功率调速方式。对变频调速的评价对变频调速的评价（1 1）平滑性好，可实现无级调速；）平滑性好，可实现无级调速；（2 2）机械特性硬，调速范围宽，转速稳定性好。）机械特性硬，调速范围宽，转速稳定性好。河南工业大学电气工程学院 【例例 2】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，形联结，形联结，nN=2 9

38、30 r/min，fN=50 Hz，m=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=m TN=2.248.91 Nm=107.61 Nm n1 nN n1sN=3 000 2 930 3 000=0.0233 河南工业大学电气工程学院 n=(1s)n1 =(10.018 7)3 000

39、r/min=2 944 r/min(2)sm=sN/(m m 21 )=0.0233/(2.2 2.221 )=0.0969 =0.0969 1 =0.0187 ()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 T m=Tm=107.61 Nm s=sm 1 TmT()2TmT河南工业大学电气工程学院sm=sm f1 f1=0.096 9=0.121 50 40 n=(1s)n1 =(10.023 3)2 400 r/min=2 344 r/min=0.121 1 =0.023 3()2107.6140107.

40、6140s=sm 1()2TmTTmTn1=60 f1 p=r/min=2 400 r/min 6040 1河南工业大学电气工程学院(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 60601s=sm 1()2TmT Tm T=0.023 4 n1=60 f 1 p n=(1s)n1 =(10.023 4)3 600 r/min=3 516 r/min Tm=Tm f1 f 12sm=sm f1 f 1河南工业大学电气工程学院n1T

41、nOnmUNTL四、降低定子电压调速四、降低定子电压调速TLU1n1TnOnmUNU1河南工业大学电气工程学院 调速方式调速方式 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。为了扩大恒转矩负载的降压调速范围，通常采用为了扩大恒转矩负载的降压调速范围，通常采用高转差率电机或绕线式转子串接电阻，其机械特高转差率电机或绕线式转子串接电阻，其机械特性如图性如图6-366-36所示，但是，因特性太软，稳定性差。所示，但是，因特性太软，稳定性差。河南工业大学电气工程学院 【例例 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，m

42、=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 n1 nN n1sN=1 000 960 1 000=0.04 602 TN=PN nN=Nm=149.28 Nm 6023.1415103960Tm=m TN=2149.28 Nm=298.56 Nm河南工业大学电气工程学院 n=(1s)n1 =(10.031)1 000 r/min=969 r/minsm=sN(m m 21 )=0.04(2 221 )=0.149 =0.149 1 =0.0

43、31 ()2 298.56 120 298.56 120s=sm 1 TmT()2TmT河南工业大学电气工程学院 n=(1s)n1 =(10.044)1 000 r/min=956 r/min=0.149 1 =0.044 ()2186100186100(2)U1=300V，TL=100 Nm 时时 sm 不变，不变，Tm U12，故，故 sm=0.149Tm=298.56 Nm=186 Nm 300 3802s=sm 1 TmT()2TmT河南工业大学电气工程学院n1T n O Tmr2r2+Rc五、绕线型异步电动机转子串电阻调速五、绕线型异步电动机转子串电阻调速TLM33RcKM机械特性：

44、机械特性：特性变软特性变软 缺点：缺点：低；低速稳定性差。低；低速稳定性差。调速方式：调速方式：221221221112xxsrrsrUfpmT根据比例推移，根据比例推移，CTL2221122sRrsRrsrcc22222111222122211313131sRrIsRrIsrIPTccM属于恒转矩调速方式属于恒转矩调速方式 河南工业大学电气工程学院 【例例 4】一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩一台三相绕线型异步电动机，拖动一恒转矩负载运行。已知负载运行。已知 PN=20 kW，nN=1 420 r/min，U2N=187 V，I2N=68.5 A，m=2.3，TL=100 Nm。试。试

45、求：求：(1)转子电路未串电阻时的转速；转子电路未串电阻时的转速；(2)转子电路串联电阻转子电路串联电阻 Rc=0.015 9 时的转速。时的转速。解：解：(1)转子电路未串联电阻时转子电路未串联电阻时 n1 nN n1sN=1 500 1 420 1 500=0.053 3 602 TN=PN nN=Nm=134.57 Nm 6023.14201031 420Tm=m TN=2.3134.57 Nm=309.5 Nm河南工业大学电气工程学院 n=(1s)n1 =(10.038 7)1 500 r/min=1 442 r/min(2)转子串联电阻转子串联电阻 Rc 时，时，Tm 不变，不变，s

46、m(R2Rc)=0.0533(2.3+2.321 )=0.233 =0.233 1 =0.038 7 ()2309.5100309.5100R2=sN U2N 3 I2N=0.084 1 0.053 3187 1.73268.5sm=sN(m m 21 )s=sm 1 TmT()2TmT河南工业大学电气工程学院sm=sm R2Rc R2=0.233=0.277 0.1 0.084 1由于由于 TL 不变，因此不变，因此 s(R2Rc)n=(1s)n1 =(10.046)1 500 r/min=1 431 r/min=0.277 1 =0.046()2309.5100309.5100s=sm 1

47、()2TmTTmTs =s R2Rc R2=0.038 7=0.046 0.1 0.084 1河南工业大学电气工程学院6.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态一、电动运行状态一、电动运行状态河南工业大学电气工程学院二、反接制动二、反接制动1.定子反向的反接制动定子反向的反接制动 迅速停车迅速停车3 M33 M3Rc制制动动前前的的电电路路制制动动时时的的电电路路(1)制动原理制动原理河南工业大学电气工程学院TLTL制动前：正向电动状态。制动前：正向电动状态。制动时：定子相序改变，制动时：定子相序改变，n1 变向。变向。OnT1 n12n1 bs=n1 n n1=n1n

48、n1即即：s 1(第二象限第二象限)。同时同时：E2s、I2 反向，反向，T 反向。反向。aca 点点 b 点点(T0，制动开始，制动开始)惯性惯性 n c 点点(n=0，T 0)，制动结束。制动结束。到到 c 点时，若未切断电源，点时，若未切断电源，M 将可能反向起动。将可能反向起动。d河南工业大学电气工程学院取决于取决于 Rc 的大小。的大小。(2)制动效果制动效果aOnT1n12n1bc(3)制动时的功率制动时的功率 PM=m1I22 r2Rc s0 PCu2=m1(r2Rc)I2 2 =PMPm =PM|Pm|0 Pm=(1s)PM 三相电能三相电能 电磁功率电磁功率PM转子转子机械功

49、率机械功率Pm定子定子转子转子电阻电阻消耗消耗掉掉 【例例 6-5】一台绕线型异步电动机，技术数据为一台绕线型异步电动机，技术数据为 PN=75 kW，nN=1460 r/min，E2N=399 V，I2N=116 A，m=2.8。原先在固有机械特性上拖动反抗性恒转矩负载运行，。原先在固有机械特性上拖动反抗性恒转矩负载运行，TL=0.8TN。为使电动机快速反转，采用反接制动。为使电动机快速反转，采用反接制动。(1)要求制动开始时要求制动开始时电动机的电磁转矩为电动机的电磁转矩为TL=2TN，求转子每，求转子每相应串入的电阻值。相应串入的电阻值。(2)电动机反转后的稳定速度是多少？电动机反转后的

50、稳定速度是多少？解：解：(1)制动电阻的计算制动电阻的计算1)额定转差率额定转差率 n1 nN n1sN=1 500 1 460 1 500=0.0267 2)转子绕组电阻转子绕组电阻 r2=sN E2N 3 I2N=0.053 0.0267399 1.7321163)固有机械特性的临界转差率固有机械特性的临界转差率 4)在固有机械特性上在固有机械特性上TL=0.8TN时的转差率时的转差率 sm=sN(m+m21 )=0.0267(2.8+2.821 )=0.1445 sA=sm 1 TmaxTL()2TmaxTL=0.1445 1 ()22.80.82.80.8=0.02115)在反接制动机