電機(jī)及電氣控制課件 三相異步電動機(jī)拖動

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性5.1首頁本章重點(diǎn)

第5章三相異步電動機(jī)的電力拖動本章內(nèi)容三相異步電動機(jī)的起動5.2三相異步電動機(jī)的制動

5.3三相異步電動機(jī)的調(diào)速

5.4小結(jié)5.5第5章三相異步電動機(jī)拖動

內(nèi)容提要：

本章介紹三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的特點(diǎn)及參數(shù)表達(dá)式和實(shí)用表達(dá)式，討論三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性，闡述三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動的各種方法、特點(diǎn)和應(yīng)用。返回第5章三相異步電動機(jī)拖動

1.機(jī)械特性的特點(diǎn)、表達(dá)式3.三相異步電動機(jī)的常用起動方法、特點(diǎn)和適用范圍

重點(diǎn)：2.三相異步電動機(jī)的人為機(jī)械特性返回4.三相異步電動機(jī)的各種調(diào)速方法、原理和應(yīng)用5.三相異步電動機(jī)的各種制動方法、原理和應(yīng)用第5章三相異步電動機(jī)拖動

第5章三相異步電動機(jī)拖動

三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性一、機(jī)械特性表達(dá)式三相異步電動機(jī)的機(jī)械特性是指在定子電壓、頻率和參數(shù)固定的條件下電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即電磁轉(zhuǎn)矩有三種表示形式：物理表達(dá)式、參數(shù)表達(dá)式、實(shí)用表達(dá)式1、物理表達(dá)式式中：---異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩常數(shù)——異步電動機(jī)每極磁通第5章三相異步電動機(jī)拖動

---轉(zhuǎn)子電流---轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)物理表達(dá)式的幾點(diǎn)討論：1.三相異步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T是由主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的2.T和氣隙磁通以及轉(zhuǎn)子電流的有功分量成正比；第5章三相異步電動機(jī)拖動

2、參數(shù)表達(dá)式異步電動機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式：第5章三相異步電動機(jī)拖動

式中：---定子相數(shù)---磁極對數(shù)---定子相電壓---電源頻率---定子電阻和漏抗---折算到定子側(cè)的轉(zhuǎn)子電阻和漏抗第5章三相異步電動機(jī)拖動

機(jī)械特性分析：第一象限：均為正，此時(shí)電動機(jī)處于電動運(yùn)行狀態(tài)。第二象限：此時(shí)電動機(jī)處于發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。第四象限：此時(shí)電動機(jī)處于電磁制動運(yùn)行狀態(tài)。第5章三相異步電動機(jī)拖動

4個(gè)特殊點(diǎn)：（1）額定工作點(diǎn)B（2）起動點(diǎn)A時(shí)的啟動電流，所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩。分析啟動轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式可知：1）2）啟動轉(zhuǎn)矩體現(xiàn)了電動機(jī)帶載起動的能力。只有當(dāng)時(shí)，電動機(jī)才能啟動3）在一定范圍內(nèi)，Tst正比于r2ˊ，故繞線電機(jī)可采用轉(zhuǎn)子串電阻起動的方法以增大Tst。啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)第5章三相異步電動機(jī)拖動

（3）同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)HH點(diǎn)對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)，電動機(jī)定子電流為空載電流。第5章三相異步電動機(jī)拖動

（4）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（臨界轉(zhuǎn)差率點(diǎn)）P電機(jī)帶動最大負(fù)載的能力。注：式中，“＋”號對應(yīng)電動狀態(tài)；“一”號對應(yīng)發(fā)電狀態(tài)。第5章三相異步電動機(jī)拖動

分析Sm、Tm表達(dá)式可得出結(jié)論如下：①Tm正比于U12，說明Tm對電壓波動非常敏感；②Sm與r2ˊ成正比，Tm與r2ˊ無關(guān)；③Sm、Tm均與（x1+x2ˊ）成反比。為了保證電動機(jī)不會因短時(shí)過載而停轉(zhuǎn)，一般電動機(jī)都具有一定的過載能力。注：一般電機(jī)取λT

＝1.6～2.2，起重、冶金電機(jī)取λT

＝2.2～2.8。第5章三相異步電動機(jī)拖動

3、實(shí)用表達(dá)式機(jī)械特性的實(shí)用表達(dá)式：第5章三相異步電動機(jī)拖動

二、固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指異步電動機(jī)工作在額定電壓及額定頻率下，電動機(jī)按規(guī)定的接線方法接線，定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻（電抗或電容）時(shí)所獲得的機(jī)械特性曲線。三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性sn0nNsNnmsm10TNTstTmaxTemABCD1）起始點(diǎn)A；2）額定工作點(diǎn)C；3）同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)D；4）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)B。第5章三相異步電動機(jī)拖動

第5章三相異步電動機(jī)拖動snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax三、人為機(jī)械特性（1）降低定子端電壓時(shí)的人為特性r2+Rs3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs110TstTmTems

n0n1smr2第5章三相異步電動機(jī)拖動（2）轉(zhuǎn)子回路串接對稱電阻時(shí)的人為特性10TmTemsms

n0n1Tm’xstsm’第5章三相異步電動機(jī)拖動（3）定子電路回路串接對稱電抗（或電阻）時(shí)的人為特性三相異步電動機(jī)的啟動從異步電動機(jī)接入電源，轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的過程，稱為啟動。啟動瞬間,n=0

s=1E最大

Ist最大。

電機(jī)啟動性能的要求：1）啟動電流要小，以減小對電網(wǎng)的沖擊；2）啟動轉(zhuǎn)矩要大，以加速啟動過程，縮短啟動時(shí)間。第5章三相異步電動機(jī)拖動

三相籠型異步電動機(jī)的啟動1、全壓啟動（直接啟動）全壓啟動是將電動機(jī)直接接到額定電壓上的啟動方式，又叫直接啟動。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，操作方便。缺點(diǎn)：啟動電流較大；啟動轉(zhuǎn)矩不大。適用范圍：電動機(jī)容量在7.5kW以下第5章三相異步電動機(jī)拖動

2、降壓啟動（1）定子串電阻啟動缺點(diǎn)：外接啟動電阻上有較大的功率損耗，經(jīng)濟(jì)性較差。第5章三相異步電動機(jī)拖動

適用范圍：正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形連接。

優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：啟動電流為全壓啟動時(shí)的1／3。（2）Y-Δ降壓啟動不適合高啟動轉(zhuǎn)矩場合，適合空載或輕載啟動Δ運(yùn)行時(shí)，首尾相接構(gòu)成閉環(huán)Y啟動時(shí)，繞組尾端連成一點(diǎn)QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2ABCXYZ啟動UP'AZBYXC正常運(yùn)行UP第5章三相異步電動機(jī)拖動

第5章三相異步電動機(jī)拖動

Y-Δ降壓啟動控制線路裝接原理圖第5章三相異步電動機(jī)拖動

（2）自耦變壓器降壓啟動優(yōu)點(diǎn)：1、不論電動機(jī)定子繞組采用Y或都可使用；2、啟動電壓可根據(jù)需要選擇，使用靈活，適用于不同的負(fù)載。缺點(diǎn)：設(shè)備體積大、笨重，成本高。第5章三相異步電動機(jī)拖動

Rst1Rst23~M3~S1S2S1.起動過程①串聯(lián)Rst1和Rst2起動（特性a）總電阻R22=r2+Rst1+Rst2n1TnOa(R22)TLTst2a1a2Tst1切除Rst2三相繞線型異步電動機(jī)的啟動（1）轉(zhuǎn)子串電阻啟動第5章三相異步電動機(jī)拖動

1.起動過程b(R21)n0TnOa(R22)Tst2Tst1a1a2TLb1b2②

合上S2，切除Rst2（特性b）總電阻R21=r2+Rst13~M3~S1S2Rst1Rst2S切除Rst1第5章三相異步電動機(jī)拖動

③合上S1，切除Rst1（特性c）總電阻:r2c(r2)b(R21)n0TnOa(R22)Tst2Tst1a1a2TLb1b2c1c21.起動過程p3~M3~S1S2Rst1Rst2S第5章三相異步電動機(jī)拖動

第5章三相異步電動機(jī)拖動

（2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動第5章三相異步電動機(jī)拖動

三相異步電動機(jī)的制動

電動機(jī)斷電后由于機(jī)械慣性總要經(jīng)過一段時(shí)間才能停下來。為了提高生產(chǎn)效率及安全，采用一定的方法讓高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn)，就是所謂的制動。制動機(jī)械制動電氣制動當(dāng)電動機(jī)的定子繞組斷電后，利用機(jī)械裝置使電動機(jī)立即停轉(zhuǎn)。（電磁抱閘制動、電磁離合器制動等）。電動機(jī)產(chǎn)生一個(gè)和電動機(jī)實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。能耗制動、反接制動、回饋制動第5章三相異步電動機(jī)拖動

電磁抱閘制動器第5章三相異步電動機(jī)拖動M3~3~S1

制動前

S1合上，S2斷開，

M為電動狀態(tài)。

制動時(shí)

S1斷開，S2合上。定子:U→I1→Φ

轉(zhuǎn)子:n→E2→I2M為制動狀態(tài)。n＋U－S2

RzI1×ΦFFTM

TM1、能耗制動方法：將運(yùn)行著的異步電動機(jī)的定子繞組從三相交流電源上斷開后，立即接到直流電源上。原理：NSnF＋第5章三相異步電動機(jī)拖動對于采用能耗制動的三相異步電動機(jī)，既要有較大的制動轉(zhuǎn)矩，又要求定、轉(zhuǎn)子回路中電流不能太大使繞組過熱。能耗制動過程分析：能耗制動機(jī)械特性：圖中曲線1和曲線2具有相同的轉(zhuǎn)子電阻，但2比1具有較大的直流勵(lì)磁電流；1和3具有相同的直流勵(lì)磁電流，但3比1具有較大的轉(zhuǎn)子電阻。由圖可見，轉(zhuǎn)子電阻較小時(shí)（曲線1），初始制動轉(zhuǎn)矩比較小。對于籠型異步電動機(jī)，為了增大初始制動轉(zhuǎn)矩，就必須增大勵(lì)磁電流（曲線2）。對繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)，可以采用轉(zhuǎn)子串電阻的方法來增大初始制動轉(zhuǎn)矩（曲線3）。OnT特點(diǎn)：①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'＜第5章三相異步電動機(jī)拖動?能耗制動過程—迅速停車TLOnT12①制動原理制動前：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

Rz

→I1

→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。第5章三相異步電動機(jī)拖動?能耗制動運(yùn)行—

下放重物（位能性負(fù)載）TLOnT12aa點(diǎn)b點(diǎn)

慣性(T＜0，制動開始)bn↓原點(diǎn)O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc點(diǎn)(T=TL),制動運(yùn)行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。制動效果：由制動回路的電阻決定。第5章三相異步電動機(jī)拖動2、

反接制動（1）電源反接制動3~M3~3~M3~Rz制動前的電路制動時(shí)的電路①制動原理第5章三相異步電動機(jī)拖動①方法：把與電源相連接的三根火線任意兩根的位置對調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn).－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時(shí)：定子相序改變，

n1變向。OnT1n12－n1

bs=

－n1

－n－n1=n1＋nn1即：s

＞1(第二象限)。同時(shí)：E2s、I2

反向，T

反向。aca點(diǎn)b點(diǎn)(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(diǎn)(n=0，T≠0)，制動結(jié)束。到

c點(diǎn)時(shí)，若未切斷電源，M將可能反向起動。d第5章三相異步電動機(jī)拖動取決于Rz的大小。②制動效果aOnT1n12－n0bc三相電能電磁功率PEM轉(zhuǎn)子機(jī)械功率PΩ定子轉(zhuǎn)子電阻消耗掉第5章三相異步電動機(jī)拖動（2）轉(zhuǎn)子倒拉反轉(zhuǎn)制動——下放重物OnT1n12bcTLad①制動原理定子相序不變，轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對稱電阻Rz。a點(diǎn)b點(diǎn)(Tb＜TL)，慣性n↓c點(diǎn)(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M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Rz的大小，改變特性2的斜率，改變nd。3e

低速提升重物第5章三相異步電動機(jī)拖動OnTTLn1－n1（1）下放重物時(shí)的回饋制動GRbT3~M3~TnTLbac正向電動反接制動dn回饋制動反向電動第5章三相異步電動機(jī)拖動3、回饋制動

特點(diǎn)：|

n|

＞|n1|，s＜0；電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。TnOf1'f1"f1'＞

f1"（2）調(diào)速過程中的回饋制動TLabcdTnOYYYTLabcd?第5章三相異步電動機(jī)拖動

制動效果Rz

→下放速度

?！鶠榱吮苊馕ｋU(xiǎn)的高速，