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1、第5章三相异步电动机电力拖动运行第1页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1825.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 5.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 5.2 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 5.3 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 第2页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/183三相异步电机三相异步电机三相异步电机三相异步电机电磁转矩物理表达式电磁转矩物理表达式电磁转矩物理表达式电磁转矩物理表达式 Pem=m2 E2 I2 cos 2E2=4.44 f1 kW2N2 m Tem=Pem 160Pem2 n1=T
2、em=CT m I2 cos 2 电磁转矩常数电磁转矩常数:p Pem 2 f1 =4.44 pm2kw2N2 2 CT=pm2kW2N2 1 2 5.1 5.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性第3页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/184三相异步电机转矩转差特性（参数表达式）三相异步电机转矩转差特性（参数表达式）三相异步电机转矩转差特性（参数表达式）三相异步电机转矩转差特性（参数表达式）R2 sPem=m1 I22，2f1 p 1=根据根据:Tem=，Pem 1 U1 I2=R1(X1 X2)2 R2 s 2 m1p2 f1 U1 Tem=R1(X1 X2)
3、2 R2 s2 R2 s 2 第4页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/185 Tem s 曲线曲线 1M S O Tem s-1 发电机发电机 电动机电动机 制动制动 s 0 s=0 n=n1 n=0 n n1 n 0 n 0 第5页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1861.最大（临界）转矩最大（临界）转矩最大（临界）转矩最大（临界）转矩 T Tm m 临界转差率：临界转差率：电动状态取电动状态取“”，发电状态取，发电状态取“”。sm=R1(X1 X2 )2 R2 2 当当 R1 (X1 X2 )时：时：sm R2X1 X2 T pm1U1 4 f1(X1 X
4、2)2 Tm=R1 R1(X1 X2 )2 U1m1p 4 f1 2 2 书本P182第6页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/187 结论：结论：当当 f1 和电机参数不变时，异步电机的和电机参数不变时，异步电机的 Tm 与与 电源相电压电源相电压 U1 的平方成正比。的平方成正比。当当 U1 和和 f1 一定时，一定时，Tm 近似与定、转子漏抗近似与定、转子漏抗 之和成反比。之和成反比。Tm与与 R2 无关，而无关，而 sm与与R2 成正比。成正比。如如 R2 变大变大时，时，Tm不变，但不变，但 sm 则随之增大。则随之增大。如忽略如忽略 R1，Tm与与 成正比。成正比。U
5、1 f1 2 过载倍数过载倍数(最大转矩倍数最大转矩倍数)KT：Tm TN KT=书本结论第7页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1882.起动转矩起动转矩起动转矩起动转矩 Tst st s=1 时：时：m1p2 f1U1 R2 Tst=(R1 R2)2(X1 X2)2 2 结论：结论：当当 f1 和电机参数不变时，异步电机的和电机参数不变时，异步电机的 Tst 与电源相电压与电源相电压 U1 的平方成正比。的平方成正比。当当 U1 和和 f1 一定时，一定时，Tst 近似与定转子漏抗之和成反比。近似与定转子漏抗之和成反比。在一定的范围内增加在一定的范围内增加 R2 时，可增大
6、时，可增大 Tst。当当sm=1 时，时，Tst=Tm，Tst 最大。最大。起动转矩倍数起动转矩倍数 Tst TN Kst=第8页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1895.1.2 5.1.2 固有机械特性固有机械特性固有机械特性固有机械特性 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 任何电路参数时的机械特性。任何电路参数时的机械特性。n1 Tem n O S M 同步点：同步点：n=n1，s=0，Tem=0 起动点：起动点：n=0，s=1，Tem=Tst 临界工作点：临界工作点：s=sm，n=(1sm)n1，Tem=TmTm(1sm)n1第
7、9页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1810n1Tem n O S M1.1.稳定运行区域稳定运行区域稳定运行区域稳定运行区域 工作段工作段N nM 稳定运行条件：稳定运行条件：dTLdndTemdn 额定运行点额定运行点 N：n=nN，s=sN，Tem=TN，P2=PN。额定状态额定状态说明了电动机说明了电动机 长期运行的能力：长期运行的能力：TLTN，P2PN，I1IN。sN=0.01 0.06 很小，很小，Tem 增加时，增加时，n 下降很少下降很少 硬特性。硬特性。硬特性硬特性 TL 第10页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18112.2.固有机械特
8、性的实用表达式固有机械特性的实用表达式 忽略忽略 R1 的影响，则的影响，则 sm=R2X1 X2 T=pm1U1 4 f1(X1 X2)2 m1p2 f1 U1 Tem=(X1 X2)2 R2 s2 R2 s 2 书本P184第11页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1812将将 Tem 与与 Tm 相除得：相除得：=(X1 X2)2 R2 s2 R2 s Tem Tm 2 (X1 X2)=sm ss sm 2 Tem=sm ss sm 2Tm 即即 sm s=解上述方程，可得解上述方程，可得 根据根据 s 和和 sm 的相对大小，取的相对大小，取“”或取或取“”。()2=1
9、 s sm Tm Tem Tm Tem 第12页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1813 若忽略若忽略 T0，则在额定负载时，则在额定负载时 sN=sm(kT kT1)2 sm=sN(kT kT1)2 实用公式计算简单、使用方便，实用公式计算简单、使用方便，但只适用于一定的范围内，即但只适用于一定的范围内，即 0 s sm。第13页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1814 【例例5-1】Y280M-4 型三相异步电动机，额定功率型三相异步电动机，额定功率 PN=90 kW，额定频率，额定频率 fN=50 Hz，额定转速，额定转速nN=1480 r/min，最
10、大转矩倍数最大转矩倍数KT=2.2。试求：。试求：(1)该电动机的电磁转矩实该电动机的电磁转矩实 用公式；用公式；(2)当转速当转速 n=1 487 r/min 时的电磁转矩；时的电磁转矩；(3)当负载转矩当负载转矩 TL=450 N m 时的转速。时的转速。n1nN n1sN=0.0133 1 5001480 1 500解：解：(1)额定转差率为额定转差率为 额定转矩为额定转矩为 TN=9.55PNnN最大转矩为最大转矩为 Tm=kTTN=2.2580.7 N m=1 277.5 Nm =9.55 Nm=580.7 Nm 90 000 1 480第14页，共85页，编辑于2022年，星期二2
11、022/9/1815=0.0133(2.2 2.221 )=0.0553 实用电磁转矩公式为实用电磁转矩公式为 s 0.0553 Tem=2 555 0.0553s Tem=Nm=392.3 Nm +2 555 0.0553 0.0087 0.0087 0.0553 sm=sN(km km1 )2 临界转差率为临界转差率为(2)当转速当转速 n=1 487 r/min 时转差率为时转差率为 n1n n1s=0.0087 1 5001487 1 500电磁转矩为电磁转矩为 第15页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1816(3)当当 TL=Tem=450 Nm 时的转差率为时的转
12、差率为 转速为转速为 n=(1s)n1 =(10.0101)1 500 r/min=1 485 r/min()2s=sm 1 Tm Tem Tm Tem=0.0553 1 =0.0101 ()2 1277.5 450 1277.5 450 第16页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18172 2 人为机械特性人为机械特性 1.降低定子端电压时的人为机械特性降低定子端电压时的人为机械特性 降低降低 U1 转速稳定后转速稳定后 若若TL=TN，则，则 ssN，nnN 结论：结论：sm 不变；稳定运行段的特性变软了；不变；稳定运行段的特性变软了；起动能力和过载能力显著降低。起动能力和
13、过载能力显著降低。1 sN I2N =I2，1s 2 2 m1 R2 1 sTem=I2 2 Tm I2 I2N smn Tem O UN n1 0.8UN0.64Tm 第17页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1818解：解：(1)在额定电压下的额定转矩为在额定电压下的额定转矩为 【例例5-2】Y315S-6 型三相异步电动机的额定功率型三相异步电动机的额定功率 PN=75 kW，额定转速，额定转速 nN=990 r/min，起动转矩倍数，起动转矩倍数 Kst1.6，过载能力，过载能力 KT=2.0。求：。求：(1)在额定电压下的在额定电压下的 Tst 和和 Tm；(2)当电
14、网电压降为额定电压的当电网电压降为额定电压的 80时，该电动时，该电动 机的机的 Tst 和和 Tm。TN=9.55 PN nN=9550 Nm=723.5 Nm 75 990 起动转矩和最大转矩分别为起动转矩和最大转矩分别为 Tst=KstTN=1.6723.5.7 N m=1157.6 N m Tm=KTTN=2.0723.5.7 N m=1447.0 N m (2)当当U1L=80%UN 时，起动转矩和最大转矩分别为时，起动转矩和最大转矩分别为 Tst=0.82Tst=0.821157.6 N m=740.9 N m Tm=0.82Tm=0.821447.0 N m=928.1 N m
15、第18页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18192.2.转子回路串对称电阻的人为机械特性转子回路串对称电阻的人为机械特性转子回路串对称电阻的人为机械特性转子回路串对称电阻的人为机械特性 设串联电阻为设串联电阻为 Rs：Tm 不变。不变。sm=R2Rs X1 X2 Rs3Rs2Rs1 Tm R2Rs1 R2Rs2 n Tem O R2 n1 smsm1sm3R2Rs3 结论：结论：当当 sm1 时，时，Rs sm Tst。当当 sm=1 时，时，Tst=Tm。当当 sm1 时，时，Rs sm Tst 。第19页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1820 【例例5
16、-3】一台绕线型三相异步电动机带恒转矩负载一台绕线型三相异步电动机带恒转矩负载 运行，当转子回路不串电阻时，运行，当转子回路不串电阻时，n=1440 r/min，若在转，若在转 子回路串入电阻使转子电路每相电阻增加一倍，试问这子回路串入电阻使转子电路每相电阻增加一倍，试问这 时电机的转速是多少？时电机的转速是多少？解：解：因为因为 TL 不变，由电磁转矩公式可知不变，由电磁转矩公式可知 R2 s =R2Rs s ，故串联电阻后的转差率为，故串联电阻后的转差率为 s =s=2s R2Rs R2 而转速而转速 n=1 440 r/min 时转差率为时转差率为 n1n n1s=0.04 1 5001
17、440 1 500故故 s =2s=20.04=0.08 则则 n =(1s )n1 =(10.08)1 500 r/min=1 380 r/min 第20页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18213.定子回路串对称电阻或电抗的人为机械特性定子回路串对称电阻或电抗的人为机械特性 结论结论：定子回路串对称定子回路串对称 Rf 或或 Xf 不改变不改变 n1。Rf(Xf)Tm、Tst。Rf(Xf)sm，使临界点上移。，使临界点上移。n Tem O Rf=0(Xf=0)n1 Tst m1p2 f1 U1 Tem=R1 (X1 X2)2 R2 s2 R2 s 2 sm=R1(X1 X
18、2 )2 R2 2 Tm=R1 R1(X1 X2 )2 U1pm1 4 f1 2 2 Rf(Xf)Tst sm sm 第21页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18225.2 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 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。第22页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/
19、18231.1.直接起动直接起动直接起动直接起动 Ist=kI IN=(5 7)IN（较大）（较大）Tst=kstTN=(12)TN（较小）（较小）5.2.1 笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动 若变压器若变压器 SN 相对电动机相对电动机 PN 不算大时，不算大时，Ist 会会 使变压器输出电压短时下降幅度较大。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，
20、易使电动机过热。第23页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1824 直接起动的使用条件直接起动的使用条件(1)小容量的电动机（小容量的电动机（PN 7.5 kW）。）。(2)电动机容量满足如下要求：电动机容量满足如下要求：IstINKI=3 14电源总容量电源总容量(kVA)电动机容量电动机容量(kW)如果不满足上述使用条件，则要采用降压起如果不满足上述使用条件，则要采用降压起 动，把动，把 Ist 限制到允许的数值。限制到允许的数值。第24页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18252.2.减压起动减压起动 (1)定子串联电阻或电抗器减压定子串联电阻或电抗器减
21、压起动起动Xst KM1 KM23 M33 RSKM1 KM2M3第25页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1826(2)自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动 M3TA3 UNKM1 KM2 KM3 UN/kaIst/ka Ista 设设TA 的电压比为的电压比为 ka l U1L=UN/ka I1L=Ist/ka 起动电流为起动电流为 Ista=Ist ka 2 起动转矩为起动转矩为 Tsta Tst UN/ka UN=2 Tsta=Tst ka 2 第26页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1827 优点：电压比优点：电压比 ka 可调。可调。QJ2 型三相
22、自耦变压器：型三相自耦变压器：N2/N1=0.55、0.64、0.73 ka=1.82、1.56、1.37 QJ3 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器：N2/N1=0.4、0.6、0.8 ka=2.5、1.67、1.25 缺点：自耦变压器体积大，价格高。缺点：自耦变压器体积大，价格高。适用：较大容量笼型异步电动机的起动。适用：较大容量笼型异步电动机的起动。使用条件：使用条件：IstaImax 与与 TstaTL。第27页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1828 适用：正常运行为适用：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。(3)星星三角降三角降压压起动（起动（Y降降压压起动）起
23、动）U1 V1 W13 UNKM1 KM2 KM3 U2 V2 W2 起动电流（定子起动电流（定子 线电流）为线电流）为 IstP 3 Ist 3 3=IstY=Ist13第28页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1829ABCAZBXYCBCAXYZ定子线电压比定子线电压比定子相电压比定子相电压比定子相电流比定子相电流比 起动电流比起动电流比电源电流比电源电流比第29页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1830 起动转矩为起动转矩为 TstY=Tst13TstY Tst=2 UN 3 UN IstYImax 与与 TstYTL。Y减压减压起动的使用条件起动的使
24、用条件 优点：优点：起动设备简单、价格低、维修方便。起动设备简单、价格低、维修方便。第30页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1831VT1 VT2 VT3 M3 3 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 3.3.异步电动机的软起动异步电动机的软起动异步电动机的软起动异步电动机的软起动 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
25、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。第31页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18323 3 高起动转矩的异步电动机高起动转矩的异步电动机高起动转矩的异步电动机高起动转矩的异步电动机 1.1.深槽转子异步电动机深槽转子异步电动机深槽转子异步电动机深槽转子异步电动机 槽深槽深 h 与槽宽与槽宽 b 之比为：之比为：h/b=8 12X2 小小X2 大大 起动时，起动时，f2 高，高，X2 大，电流的集肤大，电流的集肤 效应使导条的
26、等效效应使导条的等效 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，X2 很小，集肤效应很小，集肤效应 消失，消失，R2 。j h O第32页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1833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 n OTen11 2凸形槽凸形槽 刀形槽刀形槽 第33页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1834 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
27、 很低很低，漏抗很小，漏抗很小，R2 起主要作用，起主要作用，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。2.2.双笼型异步电动机双笼型异步电动机双笼型异步电动机双笼型异步电动机 R2 大大X2 小小R2 小小X2 大大第34页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1835 双笼型异步电动机的机械特性双笼型异步电动机的机械特性 n OTen11 32 3.3.高转差率异步电动机高转差率异步电动机高转差率异步电动机高转差率异步电动机 转子电阻比一般笼型异步电动机的大：转子电阻比一般笼型异步电动机的大：转子导条采用电阻率较高的合金铝转子导条采用电阻率较高的合金铝(如
28、锰铝或如锰铝或 硅铝硅铝)浇注而成。浇注而成。第35页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1836 国产国产YH 系列高转差率异步电动机系列高转差率异步电动机：sN=(7 14)%，Kst=2.4 2.7，kI=4.5 5。适用于拖动飞轮转矩大和不均匀冲击负载以及适用于拖动飞轮转矩大和不均匀冲击负载以及 频繁正、反转的工作场合。频繁正、反转的工作场合。如锤击机、剪刀机、冲压机和锻冶机等如锤击机、剪刀机、冲压机和锻冶机等。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。高转差率异步电动机高转差率异步电动机 的机械特性的机械特性 n OTen1YH 系
29、列系列 YZ 系列系列 Y 系列系列 第36页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18375.2.2 5.2.2 绕线型异步电动机绕线型异步电动机的起动的起动的起动的起动 1.1.转子串电阻转子串电阻转子串电阻转子串电阻起动起动起动起动 Rst1Rst23 M3KM1 KM2 Q起动过程起动过程串联串联 Rst1 和和 Rst2 起动（特性起动（特性 a）总电阻总电阻 R22=R2+Rst1+Rst2n1Te nOa(R22)TLTs2a1a2Ts1切除切除 Rst2 第37页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1838n1Te nOa(R22)TLTs2a1a2T
30、s1(1)起动过程起动过程b(R21)b1b2 合上合上 KM2，切除，切除 Rst2（特性（特性 b）总电阻总电阻 R21=R2+Rst1切除切除 Rst1 1.1.转子串电阻转子串电阻转子串电阻转子串电阻起动起动起动起动 3 M3KM1 KM2 Rst1Rst2Q第38页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1839 合上合上 KM1，切除，切除 Rst1（特性（特性 c）总电阻总电阻:R2c(R2)c1c2起动过程起动过程p1.1.转子串电阻转子串电阻转子串电阻转子串电阻起动起动 3 M3KM1 KM2 Rst1Rst2Qn1Te nOa(R22)TLTs2a1a2Ts1b(
31、R21)b1b2第39页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1840 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，2.2.转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器频敏变阻器 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。Tst 大，大，Ist 小。小。第40页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1841 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
32、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。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。第41页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18425.3 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 制动方法：制动
33、方法：回馈制动、反接制动、能耗制动。回馈制动、反接制动、能耗制动。5.3.1 5.3.1 回馈制动回馈制动回馈制动回馈制动 1.1.实现回馈制动的条件及电动机中的能量传递实现回馈制动的条件及电动机中的能量传递实现回馈制动的条件及电动机中的能量传递实现回馈制动的条件及电动机中的能量传递|n|n1|，s0；电机处于异步发电机状态；电机处于异步发电机状态；将机械能量转变为电能反馈回电网；将机械能量转变为电能反馈回电网；电磁转矩与旋转方向相反，起制动作用。电磁转矩与旋转方向相反，起制动作用。第42页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18432.2.回馈制动的机械特性回馈制动的机械特性回
34、馈制动的机械特性回馈制动的机械特性 n1 Tem n s O smTmMH smTmM 回馈制动回馈制动 第43页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1844Tem n O fN f1 fN f1 调速过程中的回馈制动调速过程中的回馈制动 TLabcd Ten OYYYTLabcd?变频调速过程中的回馈制动变频调速过程中的回馈制动 变极调速过程中的回馈制动变极调速过程中的回馈制动 第44页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1845s=n1n n1 第二象限第二象限 0(n1n)0 定子发出电功率定子发出电功率 向电源回馈电能。向电源回馈电能。Pem=m1I22R2
35、Rb s 轴上输入机械功率轴上输入机械功率 (位能负载的位能位能负载的位能)。Pm=(1s)Pem0 pCu2=PemPm|Pem|=|Pm|pCu2 机械能转换成电能机械能转换成电能 (减去转子铜损耗等减去转子铜损耗等)。2.2.异步电动机回馈制动的功率异步电动机回馈制动的功率 第45页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18465.3.2 反接制动反接制动反接制动反接制动 1.1.改变电源相序的反接制动改变电源相序的反接制动改变电源相序的反接制动改变电源相序的反接制动 迅速停车迅速停车(1)制动原理制动原理 制动前制动前 KM1 合，合，KM2 断，断，一般一般 Rb=0。制
36、动时制动时 KM1 断，断，KM2 合。合。转子串入转子串入 Rb。第46页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1847TLTL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。O n Tem 1 n1 2n1 bs=n1 n n1=n1n n1ac即即 s1(第二象限第二象限)。因因 s1，使，使 E2s、I2 反向，反向，Tem 反向。反向。a 点点 b 点点(Tem0，制动开始，制动开始)惯性惯性 n c 点点(n=0，Tem 0)，到到 c 点时，若未切断电源，点时，若未切断电源，电机电机 将可能反向起动。将可能反向
37、起动。制动结束。制动结束。dR2 RbR2 第47页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1848取决于取决于 Rb 的大小。的大小。(2)制动效果制动效果aO n Te 1n1 2n1 bc(3)制动时的功率制动时的功率 0 Pm=(1s)Pem 三相电能三相电能 电磁功率电磁功率Pem转子转子机械功率机械功率Pm定子定子转差功转差功率率0 Pem=m1I22R2Rb s =PemPm=Pem|Pm|pCu2=m1(R2Rb)I22 R2 RbR2 第48页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1849 【例例5-7】一台一台YR280M-8 型绕线异步电动机，型绕线
38、异步电动机，PN=45 kW，nN735 r/min，E2N359 V，I2N=76 A，KT =2.4，如果电动机拖动额定负载运行时，采用反接制动，如果电动机拖动额定负载运行时，采用反接制动 停车，要求制动开始时最大制动转矩为停车，要求制动开始时最大制动转矩为 2TN，求转子每，求转子每 相串入的制动电阻值。相串入的制动电阻值。解：额定转差率和固有特性的临界转差率为解：额定转差率和固有特性的临界转差率为 n1 nN n1sN=0.02 750 735 750sm=sN(KT KT1 )2=0.02(2.4 2.421)=0.0916 转子每相电阻值为转子每相电阻值为 R2=sN E2N 3
39、I2N 0.02359 3 76=0.0545 第49页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1850 在反接制动时瞬间，在反接制动时瞬间，Tem=2TN，由于转速来不及变化，由于转速来不及变化，但旋转磁场的转向相反，所以，此时的转差率为但旋转磁场的转向相反，所以，此时的转差率为 s m=s 1 Tm TL Tm TL 2s =1.98 n1nN n1 750735 750=1.98 1 =3.6894 2.4 2 2.4 2 2转子每相应串电阻为转子每相应串电阻为 Rb=1 R2 s m sm=1 0.0545 =2.14 1.0519 0.0916 第50页，共85页，编辑于2
40、022年，星期二2022/9/18512.2.倒拉反接制动倒拉反接制动 下放重物下放重物 O n Tem 1n1 2 bcTL ad(1)制动原理制动原理 定子相序不变，转子电定子相序不变，转子电 路串联对称电阻路串联对称电阻 Rb。制动运制动运 行状态行状态a 点点 b 点点(TbTL)，惯性惯性 n c 点点(n=0，TcTL)在在TL 作用下作用下 M 反向起动反向起动 d 点点(nd0，Td=TL)(2)制动效果制动效果 改变改变 Rb 的大小，的大小，改变特性改变特性 2 的斜率，的斜率，改变下方速度改变下方速度 nd。3 低速提低速提 升重物升重物 e R2 第51页，共85页，编
41、辑于2022年，星期二2022/9/1852(3)制动时的功率制动时的功率s=n1n n1 第四象限第四象限 1(n0)0 0 Pm=(1s)Pem 定子输入电功率定子输入电功率 轴上输入机械功率轴上输入机械功率 （位能负载的位能）（位能负载的位能）=PemPm=Pem|Pm|pCu2=m1(R2Rb)I22 Pem=m1I22R2Rb s 电功率与机械功率均电功率与机械功率均 消耗在转子电路中。消耗在转子电路中。第52页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1853 【例例5-11】某起重机由一台绕线型三相异步电动机某起重机由一台绕线型三相异步电动机 拖动，已知拖动，已知 PN3
42、0 kW，UN380V，Y 联结，联结，nN730 r/min，E2N390 V，I2N=50 A，KT=3.0。电动机轴上。电动机轴上 的负载转矩的负载转矩 TL0.8TN。(1)如果电动机以如果电动机以 500 r/min 的的 速度反接下放重物，求转子每相串入的电阻值。速度反接下放重物，求转子每相串入的电阻值。(2)如如 果转子每相串入果转子每相串入 3.2 的电阻，电动机的转速是多大，的电阻，电动机的转速是多大，运行在什么状态？运行在什么状态？(3)如果转子每相串入如果转子每相串入 6.2 的电阻，的电阻，电动机的转速是多大，运行在什么状态？电动机的转速是多大，运行在什么状态？解：额定
43、转差率和固有特性的临界转差率为解：额定转差率和固有特性的临界转差率为 n1 nN n1sN=0.0267 750 730 750sm=sN(KT KT1 )2=0.0267(3 321)=0.1556 第53页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1854转子每相电阻值为转子每相电阻值为 R2=sN E2N 3 I2N 0.0267390 3 50=0.12 （1)当电动机以当电动机以 500 r/min 的速度反接下放重物时，转差率为的速度反接下放重物时，转差率为 n1n n1s1=1.6667 750500 750Tem=TL0.8TN 时的临界转差率为时的临界转差率为 sm1
44、=s1 +1 Tm TL Tm TL 2=1.667 +1 =12.276 3 0.8 3 0.8 2转子每相应串电阻为转子每相应串电阻为 Rb=1 R2 sm1 sm第54页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1855=1 1.2 =9.34 12.276 0.1556(2)当转子每相串入当转子每相串入 3.2 电阻时电动机的转差率为电阻时电动机的转差率为 sm2=sm=0.1556=4.3 R2Rb R2 0.123.2 0.12 s2=sm2 -1 Tm TL Tm TL 2=4.3 +1 =0.584 3 0.8 3 0.8 2转子转速为转子转速为 n2=n1(1s2)=
45、750(10.584)r/min=312 r/min 因因 n20，故电动机运行于电动状态，故电动机运行于电动状态(提升重物提升重物)。第55页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/1856(3)当转子每相串入当转子每相串入 6.2 电阻时电动机的临界转差率为电阻时电动机的临界转差率为 sm3=sm=0.1556=8.19 R2Rb R2 0.126.2 0.12 s3=sm3 -1 Tm TL Tm TL 2=8.19 -1 =1.112 3 0.8 3 0.8 2转子转速为转子转速为 n3=n1(1s3)=750(11.112)r/min=84 r/min 因因 n30，故电动
46、机运行于倒拉反接制动状态，故电动机运行于倒拉反接制动状态(下放重物下放重物)。第56页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18575.3.3 5.3.3 能耗制动能耗制动能耗制动能耗制动1.1.制动原理制动原理 制动前制动前 KM1 合，合，KM2 断，断，M 为电动状态。为电动状态。制动时制动时 KM1 断，断，KM2 合。合。定子定子:Uf If 转子转子:n E2 I2 M 为制动状态。为制动状态。n Tem Tem 第57页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18582.2.能耗制动时的机械特性能耗制动时的机械特性 OnTe 特点：特点：因因Tem 与与 n
47、 方向相反，方向相反，nTem 曲线在第二、曲线在第二、四象限。四象限。因因 n=0 时，时，Tem=0，nTem 曲线过原点。曲线过原点。制动电流增大时，制动电流增大时，制动转矩也增大；制动转矩也增大；产生最大转矩的转速不变。产生最大转矩的转速不变。I1I1第58页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18593.3.能耗制动过程能耗制动过程能耗制动过程能耗制动过程 迅速停车迅速停车迅速停车迅速停车 TL O n Te 12(1)制动原理制动原理 制动前：特性制动前：特性 1。制动时：特性制动时：特性 2。原点原点 O(n=0，Tem=0)，a 点点 b 点点惯性惯性 ab(Te
48、0，制动开始，制动开始)n制动过程结束。制动过程结束。(2)制动效果制动效果 Rb I1 Tem 制动快。制动快。(3)制动时的功率制动时的功率 定子输入：定子输入：P1=0，轴上输出：轴上输出：P2=TeM 0。动能动能 P2 转子电路的电能转子电路的电能 PCu2 消耗掉。消耗掉。第59页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18604.4.能耗制动运行能耗制动运行能耗制动运行能耗制动运行 下放重物下放重物 TLO n Te 1 2 a a 点点 b 点点 惯性惯性 (Tem0，制动开始，制动开始)bn 原点原点 O(n=0，Tem=0),在在TL作用下作用下 n 反向增加反向
49、增加 cc 点点(Tem=TL),制动运行制动运行状态状态以速度以速度 nc 稳定下放重物。稳定下放重物。制动效果：制动效果：由制动回路的电阻决定。由制动回路的电阻决定。第60页，共85页，编辑于2022年，星期二2022/9/18615.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速(1)变极调速变极调速(2)变频调速变频调速 (3)变转差率调速变转差率调速 异步电动机的转速公式异步电动机的转速公式 n=(1s)n1=(1s)60 f1 p 调压调速调压调速 转子串电阻调速转子串电阻调速 串级调速串级调速 改变改变 n1 不改变不改变 n1 调速方法：调速方法：第61页，共85页，编辑于202
50、2年，星期二2022/9/18625.4.1 5.4.1 变极调速变极调速 n1=60 f1 p 变极调速为有级调速：变极调速为有级调速：f1=50 Hz 时：时：p 1 2 3 4 5 6 n1/(r/min)3 000 1 500 1 000 750 600 500 变极调速适用于笼型异步电动机：变极调速适用于笼型异步电动机：因为笼型转子的极对数能自动随定子磁场的极因为笼型转子的极对数能自动随定子磁场的极 对数改变而改变，而绕线型转子的极对数则不对数改变而改变，而绕线型转子的极对数则不 能自动随定子磁场极对数的改变而改变。能自动随定子磁场极对数的改变而改变。改变定子绕组的极对数有两种方法：