交流异步电动机课件.ppt

1、1第第2 2章交流电动机章交流电动机2.1三相异步电动机的结构和工作原理三相异步电动机的结构和工作原理2.2三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性2.3三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动2.4三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速2.5异步电动机的制动异步电动机的制动2.6特殊异步电动机特殊异步电动机2313456789101112131415n三种起动过程的电流比较三种起动过程的电流比较sNsII异步电动机的起动过程与电流冲击一级降压起动 软起动器 直接起动16 现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制现代带电流闭环的电子控制软起动器可以限制起动电流并保持恒值，直到转速升高

2、后电流自动起动电流并保持恒值，直到转速升高后电流自动衰减下来（图中曲线衰减下来（图中曲线c），起动时间也短于一级降），起动时间也短于一级降压起动。主电路采用晶闸管交流调压器，用连续压起动。主电路采用晶闸管交流调压器，用连续地改变其输出电压来保证恒流起动，稳定运行时地改变其输出电压来保证恒流起动，稳定运行时可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地可用接触器给晶闸管旁路，以免晶闸管不必要地长期工作。长期工作。sNsII17 视起动时所带负载的大小，起动电流可在视起动时所带负载的大小，起动电流可在(0.54)IsN 之间调整，以获得最佳的起动效果，之间调整，以获得最佳的起动效果，但无论如何调整都不

3、宜于满载起动。负载略重或但无论如何调整都不宜于满载起动。负载略重或静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲静摩擦转矩较大时，可在起动时突加短时的脉冲电流，以缩短起动时间。电流，以缩短起动时间。软起动的功能同样也可以用于制动，用以实现软起动的功能同样也可以用于制动，用以实现软停车。软停车。1819ACACACM20UUN0t212223)1(60)1(11spfsnn24)1(60)1(11spfsnn252627282212111211)(2221xxrrfpUmTmY221212)(xxrrsmY22122112211)()(22xxrrfrpUmTSY29mYmYYTxxrrfpUmT2

4、)4/4/()4/(4/22212212111211mYmYYsxxrrs221212)4/4/()4/(4/SYSYYTxxrrfrpUmT2)4/4/()4/4/(24/221221122113011cos3IUPNY155.955.9nPnPTYYYYYNYYPIUP2cos2311YYYYYYYYYYTnPnPnPT1155.9255.955.9312212111211)(2221xxrrfpUmTm221212)(xxrrsm22122112211)()(22xxrrfrpUmTS322212111211)(2221xxrrfpUmTm221212)(xxrrsm2212211221

5、1)()(22xxrrfrpUmTS33mmYYTxxrrfUpmT32)4/4/()4/(4/2)3/(2212212111211mmYYsxxrrs221212)4/4/()4/(4/SSYYTxxrrfrUpmT32)4/4/()4/4/(24/)3/(221221122113411cos33IUPN155.955.9nPnPTYPIUPNYY32cos2311TnPnPnPTYYYYYYYY3123255.9255.955.9113536pfn1160mNkNfEU1111144.437222222111122222221112221122602xsrsrfEpfmsrxsrEfpmn

6、srImPTMsfCrsffEpmTT1 12111122 222)/(xsr38sfCrsffEpmTT1 1211112pCTpffCTsnnTT 11 160600dsdT12122212fLfrxrsmconstLfEpmTm2211121221constpLrpfxrnsnmm6026022122139402 222 2112 22212)2()/()/(LTCrfExsrEIT4122121112111221111211221221xxrrffUpmxxrrfpUmTm221212xxrrsm221221212111221221122112)(2xxsrrsrffUpmxxSrrf

7、SrpUmT4243OUsf1UsNUsNf1Nf1Na无补偿无补偿b带定子压降补偿带定子压降补偿Torqueboost44221221122112xxsrrfsrpUmT21211211221211112111221221fxxfpUmxxrrffpUmTm1211221222121212fLLfrxxrxxrrSm452221cosIEmPM1cos/22xsrconstEEUUN1211460s10Te0s10Te恒 Er/1 控制恒 Eg/1 控制恒 Us/1 控制abc4748 当改变施加于定子绕组上的端电压进行调速时，如负载当改变施加于定子绕组上的端电压进行调速时，如负载转矩不变，

8、电动机的转速将发生变化，这可用转矩不变，电动机的转速将发生变化，这可用T-s曲线来说曲线来说明。明。电压改变时电压改变时T-s曲线的变化如图所示。曲线的变化如图所示。49505152n转子附加电动势转子附加电动势 绕线转子异步电动机转子附加电动势的原理图M30rrsEE addErI附加电动势与转子附加电动势与转子电动势有相同的频电动势有相同的频率，可同相或反相率，可同相或反相串接。串接。引入可控的交引入可控的交流附加电动势流附加电动势53222222)(sxrEsEIf21222221222222122222222221)()()()(TTsxrrECsxrrsECsxrrsxrEsECTf

9、TjTjfTj541121012020)1()1(0nnEEnsnEEsEEsfff5521222221222222122222222221)()()()(TTsxrrECsxrrsECsxrrsxrEsECTfTjTjfTj222222)(sxrEsEIf561121012020)1()1(0nnEEnsnEEsEEsfff57在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个在绕线转子异步电动机的转子侧引入一个可控的附加电动势，就可调节电动机的可控的附加电动势，就可调节电动机的转速。转速。电机在次同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作电动运行电机在反转时作倒拉制动运行电机在反转时作倒拉制动运行电机在超

10、同步转速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作回馈制动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在超同步转速下作电动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行电机在次同步转速下作回馈制动运行58对于只用于次同步电动状对于只用于次同步电动状态的情况来说，比较方便态的情况来说，比较方便的办法是将转子电压先整的办法是将转子电压先整流成直流电压，然后再引流成直流电压，然后再引入一个附加的直流电动势，入一个附加的直流电动势，控制此直流附加电动势的控制此直流附加电动势的幅值，就可以调节异步电幅值，就可以调节异步电动机的转速。动机的转速。这样，就把交流变压这样，就把交流变压变频这一复杂问题，转化变频这一复杂问题，转化为与

11、频率无关的直流变压为与频率无关的直流变压问题，对问题的分析与工问题，对问题的分析与工程实现都方便多了。程实现都方便多了。59n对直流附加电动势的技术要求对直流附加电动势的技术要求 l首先，它应该是可平滑调节的，以满足首先，它应该是可平滑调节的，以满足对电动机转速平滑调节的要求；对电动机转速平滑调节的要求；l其次，从节能的角度看，希望产生附加其次，从节能的角度看，希望产生附加直流电动势的装置能够吸收从异步电动直流电动势的装置能够吸收从异步电动机转子侧传递来的转差功率并加以利用。机转子侧传递来的转差功率并加以利用。60n 系统方案系统方案 根据以上两点要求，较好的方案是采用根据以上两点要求，较好的

12、方案是采用工作在有源逆变状态的晶闸管可控整流装工作在有源逆变状态的晶闸管可控整流装置作为产生附加直流电动势的电源，这就置作为产生附加直流电动势的电源，这就形成了功率变换单元形成了功率变换单元CU2。按照上述原理组成的异步电机在低于同按照上述原理组成的异步电机在低于同步转速下作电动状态运行的双馈调速系统步转速下作电动状态运行的双馈调速系统如图所示，习惯上称之为电气串级调速系如图所示，习惯上称之为电气串级调速系统。统。61图电气串级调速系统原理图 n 系统组成系统组成62n 功率变换单元功率变换单元lUR 三相不可控整流装置，将异步电机三相不可控整流装置，将异步电机转子相电动势转子相电动势 sEr

13、 整流为直流电压整流为直流电压 Ud。lUI 三相可控整流装置，工作在有源逆三相可控整流装置，工作在有源逆变状态：变状态：l可提供可调的直流电压可提供可调的直流电压 Ui，作为电机调速，作为电机调速所需的附加直流电动势；所需的附加直流电动势；l可将转差功率变换成交流功率，回馈到交可将转差功率变换成交流功率，回馈到交流电网。流电网。63n 工作原理工作原理（1）起动）起动起动条件起动条件 对串级调速系统而言，起动应有足够大对串级调速系统而言，起动应有足够大的转子电流的转子电流 Ir 或足够大的整流后直流电流或足够大的整流后直流电流 Id，为此，转子整流电压，为此，转子整流电压 Ud 与逆变电压与

14、逆变电压 Ui 间应有较大的差值。间应有较大的差值。64l 起动控制起动控制u控制逆变角控制逆变角 ，使在起动开始的瞬间，使在起动开始的瞬间，Ud与与 Ui 的差值能产生足够大的的差值能产生足够大的 Id，以满，以满足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电足所需的电磁转矩，但又不超过允许的电流值，这样电动机就可在一定的动态转矩流值，这样电动机就可在一定的动态转矩下加速起动。下加速起动。u随着转速的增高，相应地增大随着转速的增高，相应地增大 角以减角以减小值小值 Ui，从而维持加速过程中动态转矩基，从而维持加速过程中动态转矩基本恒定本恒定。65工作原理工作原理（2）调速）调速调速原理：通过改变调速原理：通过改变 角的大小调节电动角的大小调节电动机的转速。机的转速。调速过程：调速过程：UiIdK1sEr0nTeTe=TLId（3）停车停车 串级调速系统没有制动停车功能。只能串级调速系统没有制动停车功能。只能靠减小靠减小 角逐渐减速，并依靠负载阻转矩角逐渐减速，并依靠负载阻转矩的作用自由停车。的作用自由停车。6667686970