異步電機(jī)拖動-制動和四象限運(yùn)行 反接、能耗、回饋制動和四象限運(yùn)行課件

三相異步電動機(jī)的制動nTs=0電動n0TLs=0s>1反向電動電動狀態(tài)下電磁轉(zhuǎn)矩為拖動性轉(zhuǎn)矩，即Tem與n同向正向電動運(yùn)行I象限反向電動運(yùn)行III象限制動狀態(tài)下電磁轉(zhuǎn)矩為阻力矩，即Tem與n反向有無正、反向制動運(yùn)行呢？1、反接制動1)條件：轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向與定子磁場旋轉(zhuǎn)方向相反：n與n0方向相反。轉(zhuǎn)差率：3~M3~3~M3~Rb制動前的電路制動時(shí)的電路2)功率平衡關(guān)系：電動機(jī)輸入功率為：

反接制動時(shí)，電動機(jī)既從軸上吸入機(jī)械功率，也從電網(wǎng)輸入電功率，并全部消耗在轉(zhuǎn)子繞組電阻中。因此轉(zhuǎn)子回路必須串入大電阻，減小I2。3）機(jī)械特性電源反接制動nTs=0反接制動電動n0TLn0'快速停車s=0s>1

反接制動的產(chǎn)生兩個條件：電源反接——適用于反抗性負(fù)載快速停機(jī)倒拉反轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)向反接或繞線轉(zhuǎn)子回路接入電阻）——適用于位能負(fù)載的勻低速下放

若到

c點(diǎn)時(shí)，若未切斷電源：（a）若為反抗性負(fù)載－TLTLOnT1n02－n0

b

ac

d

若|Tc|>|TL|，則反向起動進(jìn)入III象限，穩(wěn)定運(yùn)行在d點(diǎn)，此時(shí)為反向電動狀態(tài)取決于Rb的大小。②

制動效果aOnT1n02－n0b

c

③制動時(shí)的功率

Pem=3I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=3(R2'＋Rb')

I2'2=Pem－PM=Pe＋|PM|＜0PM

=(1－s)Pem三相電能電磁功率Pem轉(zhuǎn)子機(jī)械功率PM定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉OnT1n02b

c

TLad

①制動過程

定子相序不變，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對稱電阻Rb。a點(diǎn)b點(diǎn)(Tb＜TL)，慣性n↓c點(diǎn)(n=0，Tc＜TL)在TL作用下電機(jī)反向起動d點(diǎn)(

nd＜0，Td

=TL)制動運(yùn)行狀態(tài)②制動效果

改變Rb的大小，改變特性2的斜率，

改變nd。3e

低速提升重物5）倒拉反轉(zhuǎn)過程LT③制動時(shí)的功率s=n0－n

n0第IV象限：＞1(n＜0)Pem=3I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=3(R2'＋Rb')

I2'2=Pem－PM=Pem＋|PM|＜0PM=(1－s)Pem——定子輸入電功率

——軸上輸入機(jī)械功率（位能負(fù)載的位能）——電功率與機(jī)械功率均消耗在轉(zhuǎn)子電路中。倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行與反接制動運(yùn)行的異同功率關(guān)系相同n與n0反向，s>1倒拉反轉(zhuǎn)n0>0，n<0，s>1電源反接n0<0，n>0，s>1倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)的負(fù)載向電動機(jī)送入機(jī)械功率是靠負(fù)載貯存的位能的減小；而反接制動是靠電機(jī)慣性。2、回饋制動

1）條件：

3）機(jī)械特性：nTs01回饋制動電動n0S<0T

n

O

f1'f1"f1'＞

f1"1.調(diào)速過程中的回饋制動（轉(zhuǎn)向不變）TL

a

b

c

d

T

n

O

Y

YY

TL

a

b

c

d

4）回饋制動的產(chǎn)生O

n

T

TL

n0－n0

3.下放位能負(fù)載時(shí)的回饋制動（轉(zhuǎn)向改變）

G

RbT

3~

M3~

T

n

TL

b

a

c

正向電動

反接制動

d

n

回饋制動

反向電動

e

制動效果Rb

→下放速度

?！鶠榱吮苊馕ｋU(xiǎn)的高速，一般不串聯(lián)

Rb。O

n

T

TL

n0－n0

M3~3~S1

制動前

S1合上，S2斷開，電機(jī)為電動狀態(tài)。n

＋U－S2

Rb3、能耗制動1)條件：

將需制動的三相異步電動機(jī)斷開交流電源后，立即在定子繞組中通入直流，建立一恒定磁場。

M3~3~S1

制動前

S1合上，S2斷開，電機(jī)為電動狀態(tài)。

制動時(shí)

S1斷開，S2合上。定子:U→IZ→Φ

轉(zhuǎn)子:n→E2→

I2

電機(jī)為制動狀態(tài)。n

＋U－S2

RbIZ×ΦFFTT

3、能耗制動1)條件：

將需制動的三相異步電動機(jī)斷開交流電源后，立即在定子繞組中通入直流，建立一恒定磁場。

T與n反向2)能耗制動過程——迅速停車TLOnT12①制動過程

制動前：特性1。制動時(shí)：特性2。原點(diǎn)O(n=0，T=0)，a點(diǎn)b點(diǎn)慣性ab

(T＜0，制動開始)n↓制動過程結(jié)束②制動效果

Rb

→IZ

→Φ

→T

→制動快。

③制動時(shí)的功率

定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。

動能P2→

轉(zhuǎn)子電路的電能→

PCu2消耗掉①Y接，輸入直流電流IZ，則A相和B相繞組分別產(chǎn)生合成磁動勢②三相繞組中通過三相交流電流，合成磁動勢F~③由F~=FZ得即定子Y接方式，IZ產(chǎn)生的磁動勢可以由定子繞組通入大小為的三相交流電流產(chǎn)生的磁動勢等效。從相量圖中，由余弦定理得忽略鐵損4)電磁轉(zhuǎn)矩及機(jī)械特性由前式得到電磁轉(zhuǎn)矩由上式可知，異步電動機(jī)能耗制動時(shí)的轉(zhuǎn)矩決定于等效電流I1，并且還是轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速ν與轉(zhuǎn)子回路電阻R2’的函數(shù)。令可求得能耗制動時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩Tm及對應(yīng)的臨界相對轉(zhuǎn)速νm機(jī)械特性圖：nTs01能耗制動電動n0TL0Tmax機(jī)械特性圖：能耗制動時(shí)的機(jī)械特性特點(diǎn)：

OnT①因T與n方向相反，n－T曲線在第二、四象限。

②因n=0時(shí)，T=0，

n－T曲線過原點(diǎn)。

③制動電流增大時(shí)，制動轉(zhuǎn)矩也增大；產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1"

I1'

＜采用能耗制動停車，既要有較大的制動轉(zhuǎn)矩，又不要使定、轉(zhuǎn)子回路電流過大而使繞組過熱，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：對鼠籠式異步電動機(jī)：對繞線式異步電動機(jī)：5)能耗制動運(yùn)行——下放重物TLOnT12aa點(diǎn)b點(diǎn)

慣性(T＜0，制動開始)b

n↓原點(diǎn)O(n=0，T=0)在TL作用下n反向增加c

c點(diǎn)(T=TL),制動運(yùn)行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。

a）若為反抗性負(fù)載電動機(jī)停車b）若為位能性負(fù)載三相異步電動機(jī)四象限運(yùn)行nTs=0反接制動電動n0TL快速停車s=0s>1能耗制動回饋制動反向電動反接制動|倒拉反轉(zhuǎn)能耗制動例：某起重機(jī)吊鉤由一臺繞線式三相異步電動機(jī)拖動，電動機(jī)額定數(shù)據(jù)為：PN=40kW，nN=1464r/min，λT=2.2，R2=0.06Ω。電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的情況是，提升重物TL1=261Nm，下放重物TL2=208Nm。（1）提升重物，要求有低速、高速兩檔，且高速時(shí)轉(zhuǎn)速nA為工作在固有特性上的轉(zhuǎn)速，低速時(shí)轉(zhuǎn)速為nB=0.25nA，工作與轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子回路應(yīng)串入的電阻值。（2）下放重物，要求有低速、高速兩檔，且高速時(shí)轉(zhuǎn)速nC為工作在負(fù)序電源的固有機(jī)械特性上的轉(zhuǎn)速，低速時(shí)轉(zhuǎn)速nD=-nB，仍然工作于轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子應(yīng)串入的電阻值。說明電動機(jī)運(yùn)行在哪種狀態(tài)。解：首先根據(jù)題意畫出該電動機(jī)運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性0nTABDC-n0n0TL2TL1A、B為提升重物時(shí)的兩個工作點(diǎn)C、D為下放重物時(shí)的兩個工作點(diǎn)其次計(jì)算固有機(jī)械特性相關(guān)數(shù)據(jù)額定轉(zhuǎn)差率固有特性臨界轉(zhuǎn)差率額定