電機學課件：第5-4講感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動

1、電機學電機學第第5-45-4講講 感應(yīng)電動機感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動的起動、調(diào)速和制動介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容l 本講介紹感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制本講介紹感應(yīng)電動機的起動、調(diào)速和制動的工作原理，這是在電機設(shè)計、運行及實動的工作原理，這是在電機設(shè)計、運行及實踐時，經(jīng)常會遇到的問題。踐時，經(jīng)常會遇到的問題。介紹內(nèi)容介紹內(nèi)容1.感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動2.感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速3.感應(yīng)電動機的制動感應(yīng)電動機的制動4. 感應(yīng)發(fā)電機感應(yīng)發(fā)電機5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 1l 感應(yīng)電動機從靜止狀態(tài)過渡到穩(wěn)定運行狀態(tài)即為感應(yīng)電動機從靜止狀態(tài)過渡到穩(wěn)定運行狀態(tài)即為起動

2、過程。起動過程。l 對感應(yīng)電動機而言，當定子繞組接入電源后，轉(zhuǎn)對感應(yīng)電動機而言，當定子繞組接入電源后，轉(zhuǎn)子就開始轉(zhuǎn)動，子就開始轉(zhuǎn)動，其起動轉(zhuǎn)矩的大小、起動電流的大小其起動轉(zhuǎn)矩的大小、起動電流的大小及由靜止到穩(wěn)定運行所需速起動時間的長短，標志著及由靜止到穩(wěn)定運行所需速起動時間的長短，標志著電動機的起動性能電動機的起動性能。l 起動瞬間，起動瞬間，n=0、s=1，模擬電阻為，模擬電阻為(1-s)r2/s=0，故有稱感應(yīng)電動機處于短路狀態(tài)。這時的電流為起動故有稱感應(yīng)電動機處于短路狀態(tài)。這時的電流為起動電流，是很大的。當忽略電流，是很大的。當忽略I0時，則起動電流為：時，則起動電流為：5.45.41

3、1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 2l 感應(yīng)電動機的起動電流（感應(yīng)電動機的起動電流（s=1）l（1）轉(zhuǎn)子電阻）轉(zhuǎn)子電阻r2變化時，變化時，Tst變化。變化。l（2） Tst與與U2成正比。成正比。l（3）f1增高，使增高，使Tst降低。降低。l（4） Tst與與(x1 1+c1x2 2)近似成反比。近似成反比。l（5） Tst與與TN之比為感應(yīng)電動機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)之比為感應(yīng)電動機的起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)K(2-2.5)()(21)()(2211221112211221122111xcxrcrfrpUmTsxcxrcrUIststNststTTK5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 3

4、l 對籠型感應(yīng)電動機來說，在額定電壓下直接起動時，對籠型感應(yīng)電動機來說，在額定電壓下直接起動時，其起動電流可達額定電流的其起動電流可達額定電流的47倍，但起動轉(zhuǎn)矩只有額倍，但起動轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的定轉(zhuǎn)矩的11.8倍。這是因為起動瞬間轉(zhuǎn)子頻率高、功率倍。這是因為起動瞬間轉(zhuǎn)子頻率高、功率因數(shù)低，因此有功電流小、導致起動轉(zhuǎn)矩低。所以，感因數(shù)低，因此有功電流小、導致起動轉(zhuǎn)矩低。所以，感應(yīng)電動機特別是籠型電動機，雖然應(yīng)電動機特別是籠型電動機，雖然有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、工作可靠等優(yōu)點重量輕、工作可靠等優(yōu)點，但，但其起動電流大、起動轉(zhuǎn)矩其起動電流大、起動轉(zhuǎn)矩小是其缺點小是其缺點。l

5、 同時，如此大的感性起動電流，會使電網(wǎng)電壓顯著下同時，如此大的感性起動電流，會使電網(wǎng)電壓顯著下降，進而影響電網(wǎng)上其它電器的正常工作。降，進而影響電網(wǎng)上其它電器的正常工作。l 因此因此感應(yīng)電動機的起動主要解決的問題，是減小起動感應(yīng)電動機的起動主要解決的問題，是減小起動電流，增加電磁轉(zhuǎn)矩電流，增加電磁轉(zhuǎn)矩。5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 4l 一、直接起動籠型感應(yīng)電動機一、直接起動籠型感應(yīng)電動機l 感應(yīng)電動機直接起動時，其起動電流大、起動轉(zhuǎn)矩小。感應(yīng)電動機直接起動時，其起動電流大、起動轉(zhuǎn)矩小。l其原因：其原因： l（1 1）在剛起動瞬間，）在剛起動瞬間，n=0n=0，s=1s

6、=1，f f2 2=f=f1 1 較高，轉(zhuǎn)子電抗較電阻大，較高，轉(zhuǎn)子電抗較電阻大，轉(zhuǎn)子回路轉(zhuǎn)子回路coscos2 2很小很小，從電磁轉(zhuǎn)矩物理表達式，從電磁轉(zhuǎn)矩物理表達式T=CT=CT Tm mI I2 2 coscos2 2可可知，即使知，即使I I2 2較大，較大，T T也不會太大；也不會太大； l（2 2）在剛起動瞬間，）在剛起動瞬間，n=0n=0，s=1s=1，r r2 2/s/s小小， I I2 2必然大，根據(jù)磁必然大，根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系，定子繞組中流過電流動勢平衡關(guān)系，定子繞組中流過電流I I1 1較大。一般較大。一般I I1 1=47I=47IN N之間。之間。它對三相異步電動機本

7、身影響不大，但對供電變壓器會造成影響：它對三相異步電動機本身影響不大，但對供電變壓器會造成影響： l（3 3）如果）如果供電變壓器供電變壓器相對電動機額定功率不算太大，電動機較大相對電動機額定功率不算太大，電動機較大的起動電流，會使變壓器輸出電壓在短時間里下降幅度較大，會對的起動電流，會使變壓器輸出電壓在短時間里下降幅度較大，會對該供電變壓器下的其他負載造成影響；該供電變壓器下的其他負載造成影響； l（4 4）該起動電動機本身也有影響：如果）該起動電動機本身也有影響：如果電壓太低電壓太低，起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩T Tstst下下降很多，當負載較重時，可能無法直接起動。降很多，當負載較重時，可能無法

8、直接起動。 5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 5l 一、直接起動籠型感應(yīng)電動機一、直接起動籠型感應(yīng)電動機l 在供電變壓器容量較大，電動機容量較小的前提下，在供電變壓器容量較大，電動機容量較小的前提下，三相鼠籠型異步電動機可以直接起動。一般的說，容量三相鼠籠型異步電動機可以直接起動。一般的說，容量在在7.5kW7.5kW以下的小容量鼠籠型異步電動機都可直接起動。以下的小容量鼠籠型異步電動機都可直接起動。5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 5l 二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機l 針對直接起動起動電流較大，可能會影響供電變壓針對直接起動起動

9、電流較大，可能會影響供電變壓器正常供電?？梢越档投ㄗ永@組起動電壓來限制起動電器正常供電?？梢越档投ㄗ永@組起動電壓來限制起動電流的方法。流的方法。 l在下面分析中：電動機采用直接起動使定子電壓為在下面分析中：電動機采用直接起動使定子電壓為U UN N、電網(wǎng)供給的起動電流為電網(wǎng)供給的起動電流為I Istst，電動機起動轉(zhuǎn)矩為，電動機起動轉(zhuǎn)矩為T Tstst；采用；采用降壓起動后，定子電壓為降壓起動后，定子電壓為UU，電網(wǎng)供給起動電流為，電網(wǎng)供給起動電流為I Istst，電動機起動轉(zhuǎn)矩為，電動機起動轉(zhuǎn)矩為T Tstst。 Tst與與U12成正比下降。成正比下降。l降壓起動只適合于在空載或輕載下起動的

10、電機降壓起動只適合于在空載或輕載下起動的電機l降壓起動有三種方式降壓起動有三種方式。5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 6l 二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機l（一）定子串自耦變壓器的起動（一）定子串自耦變壓器的起動 l采用自耦減壓起動時，如圖所示。采用自耦減壓起動時，如圖所示。 l電動機起動電壓下降，與直接起動時相比有電動機起動電壓下降，與直接起動時相比有l(wèi)電動機起動電壓下降為電動機起動電壓下降為UU，與直接起動時相比有：，與直接起動時相比有： kNNUUIIkNNUUNststN21215.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 7l 二、降

11、壓起動籠型感應(yīng)電動機二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機l（一）定子串自耦變壓器的起動（一）定子串自耦變壓器的起動 l自耦降壓后起動轉(zhuǎn)矩與直接起動時相比有：自耦降壓后起動轉(zhuǎn)矩與直接起動時相比有： l在采用自耦變壓器的起動時一般有幾個抽頭（即在采用自耦變壓器的起動時一般有幾個抽頭（即不同的匝比）可供選用。不同的匝比）可供選用。 22212)()(kNNUUTTNstst5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 8l 二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機l（二）（二）Y起動起動 l這種起動方法針對正常運行為這種起動方法針對正常運行為D聯(lián)結(jié)的異步電動聯(lián)結(jié)的異步電動機，在起動時將定子

12、繞組接成機，在起動時將定子繞組接成Y聯(lián)結(jié)，起動完成聯(lián)結(jié)，起動完成后再換回后再換回D聯(lián)結(jié)。聯(lián)結(jié)。5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 9l 二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機l（二）（二）Y起動起動 l這樣采用這樣采用Y聯(lián)結(jié)起動時和采用聯(lián)結(jié)起動時和采用D聯(lián)結(jié)直接起動時聯(lián)結(jié)直接起動時有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： l每相起動電壓關(guān)系：每相起動電壓關(guān)系：l每相起動電流關(guān)系：每相起動電流關(guān)系：l起動線電流關(guān)系：起動線電流關(guān)系：l起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系起動轉(zhuǎn)矩關(guān)系：。 31)(3133/313/313/2NststDDststNNNDYNNNUUTTIIIIUUUUIIUUUU5.45

13、.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 10l 二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機二、降壓起動籠型感應(yīng)電動機l（三）定子串接電抗器起動（三）定子串接電抗器起動)()(21)()(2211221112211221122111xcxrcrfrpUmTsxcxrcrUIstst5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 11l三、深槽和雙籠型感應(yīng)電動機三、深槽和雙籠型感應(yīng)電動機l 目前最常見的具有高起動轉(zhuǎn)矩的籠型感應(yīng)電動機目前最常見的具有高起動轉(zhuǎn)矩的籠型感應(yīng)電動機主要有兩種：深槽型和雙鼠籠型三相異步電動機。主要有兩種：深槽型和雙鼠籠型三相異步電動機。這兩種電動機在起動時不但可以獲得較高的起動

14、轉(zhuǎn)這兩種電動機在起動時不但可以獲得較高的起動轉(zhuǎn)矩，而且還可以減小起動電流。矩，而且還可以減小起動電流。 l 這兩種異步電動機起動理論是利用了導電材料這兩種異步電動機起動理論是利用了導電材料的一個物理現(xiàn)象的一個物理現(xiàn)象集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)： 5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 12l 三、深槽和雙籠型感應(yīng)電動機三、深槽和雙籠型感應(yīng)電動機l集膚效應(yīng)：集膚效應(yīng)： 當轉(zhuǎn)子導條有電流時，其槽漏磁通分布當轉(zhuǎn)子導條有電流時，其槽漏磁通分布情況如圖所示，導條的槽底部分所匝鏈的漏磁通比情況如圖所示，導條的槽底部分所匝鏈的漏磁通比槽口部分多，因此槽底部分的漏抗較大，尤其在起槽口部分多，因此槽底部分的

15、漏抗較大，尤其在起動時，轉(zhuǎn)子電流頻率高漏抗更大。這樣轉(zhuǎn)子導條電動時，轉(zhuǎn)子電流頻率高漏抗更大。這樣轉(zhuǎn)子導條電流被擠到槽口部分。絕大部分電流通過槽口部分，流被擠到槽口部分。絕大部分電流通過槽口部分，使槽口處電流密度增大，導條有效面積減小，達到使槽口處電流密度增大，導條有效面積減小，達到改善起動性能的目的改善起動性能的目的。 5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 13l 三、深槽和雙籠型感應(yīng)電動機三、深槽和雙籠型感應(yīng)電動機l 它從改變轉(zhuǎn)子導條槽形入手（即采用深槽式或雙它從改變轉(zhuǎn)子導條槽形入手（即采用深槽式或雙鼠籠示），使異步電動機在起動時，由于轉(zhuǎn)子回路電鼠籠示），使異步電動機在起動時

16、，由于轉(zhuǎn)子回路電流頻率較高，絕大部分轉(zhuǎn)子電流會主動集中到轉(zhuǎn)子導流頻率較高，絕大部分轉(zhuǎn)子電流會主動集中到轉(zhuǎn)子導體的槽口部分流通，體的槽口部分流通，自動減小轉(zhuǎn)子導體有效截面積自動減小轉(zhuǎn)子導體有效截面積，轉(zhuǎn)子電阻自動增加，起動電流自動減小，起動轉(zhuǎn)矩自轉(zhuǎn)子電阻自動增加，起動電流自動減小，起動轉(zhuǎn)矩自動增加。動增加。當異步電動機起動完畢后，轉(zhuǎn)子速度接近于當異步電動機起動完畢后，轉(zhuǎn)子速度接近于同步速同步速，轉(zhuǎn)子回路電流頻率很低，集膚效應(yīng)現(xiàn)象減弱，轉(zhuǎn)子回路電流頻率很低，集膚效應(yīng)現(xiàn)象減弱，轉(zhuǎn)子電阻也逐漸減小，電動機自動回到正常運行狀態(tài)。轉(zhuǎn)子電阻也逐漸減小，電動機自動回到正常運行狀態(tài)。 l 采用深槽式和雙鼠籠式的

17、三相異步電動機都是改采用深槽式和雙鼠籠式的三相異步電動機都是改變轉(zhuǎn)子槽型，利用了導電材料的集膚效應(yīng)原理來增加變轉(zhuǎn)子槽型，利用了導電材料的集膚效應(yīng)原理來增加起動轉(zhuǎn)矩，減小起動電流。起動轉(zhuǎn)矩，減小起動電流。5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 14l 四、串電阻起動的繞線型感應(yīng)電動機四、串電阻起動的繞線型感應(yīng)電動機l 由感應(yīng)電動機的機械特性可知，繞線型異步由感應(yīng)電動機的機械特性可知，繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子回路串入適當?shù)碾娮杵饎?，如下圖所電動機轉(zhuǎn)子回路串入適當?shù)碾娮杵饎?，如下圖所示：即可以減小起動電流，又可以增大起動轉(zhuǎn)矩，示：即可以減小起動電流，又可以增大起動轉(zhuǎn)矩，其原理如左下圖所示。

18、其原理如左下圖所示。 實際起動時是將電阻分成實際起動時是將電阻分成幾段，在起動過程中一段一段自動切下來，以保幾段，在起動過程中一段一段自動切下來，以保證整個起動過程中都有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩。證整個起動過程中都有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩。5.45.41 1 感應(yīng)電動機的起動感應(yīng)電動機的起動 14l 五、串頻敏變阻器起動的繞線型感應(yīng)電動機五、串頻敏變阻器起動的繞線型感應(yīng)電動機l 轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動 頻敏變阻器實際頻敏變阻器實際是一個三相鐵心線圈。這個鐵心線圈電阻值是隨是一個三相鐵心線圈。這個鐵心線圈電阻值是隨轉(zhuǎn)子電流的頻率而自動變化的。如下圖所示：轉(zhuǎn)子電流的頻率而自動變化的。如

19、下圖所示：R為線圈電阻，通常它很小，為線圈電阻，通常它很小，Rm為鐵芯損耗的等效為鐵芯損耗的等效電阻，電阻，X為線圈電抗為線圈電抗。5.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 1l由三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速公式：由三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速公式：l可知，要對三相感應(yīng)電動機實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以從以下幾可知，要對三相感應(yīng)電動機實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以從以下幾個方面入手：個方面入手： l1.1.變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速） l2.2.變感應(yīng)電動機定子繞組的極對數(shù)調(diào)速（變極調(diào)速）變感應(yīng)電動機定子繞組的極對數(shù)調(diào)速（變極調(diào)速） l（以上兩種都是改變電機同步數(shù)的調(diào)速方

20、法）（以上兩種都是改變電機同步數(shù)的調(diào)速方法） l3.3.變感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)差率（不改變電機同步數(shù)的調(diào)速方變感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)差率（不改變電機同步數(shù)的調(diào)速方法），這里又主要包括：法），這里又主要包括：l（1 1）改變定子電壓調(diào)速；）改變定子電壓調(diào)速；l（2 2）繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速。）繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速。 pfsnsn1160)1 ()1 (5.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 2l1.1.變感應(yīng)電動機定子繞組的極對數(shù)調(diào)速變感應(yīng)電動機定子繞組的極對數(shù)調(diào)速l 因為因為感應(yīng)電動機的同步轉(zhuǎn)速和極對數(shù)成反比感應(yīng)電動機的同步轉(zhuǎn)速和極對數(shù)成反比，這樣，這樣可以通過改變

21、電動機繞組的極對數(shù)，來達到調(diào)速的目的?？梢酝ㄟ^改變電動機繞組的極對數(shù)，來達到調(diào)速的目的。 由于電動機的極對數(shù)總是成整倍數(shù)或非整倍數(shù)改變，故由于電動機的極對數(shù)總是成整倍數(shù)或非整倍數(shù)改變，故變極調(diào)速不可能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)。比如電動機極對變極調(diào)速不可能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)。比如電動機極對數(shù)減小一半，則轉(zhuǎn)速就會提高一倍，這屬于有級調(diào)速的數(shù)減小一半，則轉(zhuǎn)速就會提高一倍，這屬于有級調(diào)速的方式。方式。 這里利用最簡單的一套定子繞組，通過電流反這里利用最簡單的一套定子繞組，通過電流反向變極法可實現(xiàn)電動機極對數(shù)向變極法可實現(xiàn)電動機極對數(shù)2 21 1之間的變化，即之間的變化，即倍極倍極比調(diào)速比調(diào)速，其原理圖如下。

22、，其原理圖如下。pfsnsn1160)1 ()1 (5.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 3l 1. 1.變感應(yīng)電動機定子繞組的極對數(shù)調(diào)速變感應(yīng)電動機定子繞組的極對數(shù)調(diào)速l 可以看出，定子一相繞組中兩組線圈可以看出，定子一相繞組中兩組線圈正向串聯(lián)的時候構(gòu)成四級磁場；如果把一正向串聯(lián)的時候構(gòu)成四級磁場；如果把一組線圈中電流改變方向（反向串聯(lián)或并聯(lián)）組線圈中電流改變方向（反向串聯(lián)或并聯(lián)）便構(gòu)成了兩極磁場。便構(gòu)成了兩極磁場。 l需要說明一點：變極調(diào)速只用于鼠籠型電需要說明一點：變極調(diào)速只用于鼠籠型電動機，因為鼠籠型轉(zhuǎn)子能自動適應(yīng)定子極動機，因為鼠籠型轉(zhuǎn)子能自動適應(yīng)定子極對數(shù)的變化。對

23、數(shù)的變化。pfsnsn1160)1 ()1 (5.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 4l 2 2.變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）l 當改變電流頻率時，電機同步轉(zhuǎn)速成正比變化，于當改變電流頻率時，電機同步轉(zhuǎn)速成正比變化，于是電動機轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而可以實現(xiàn)感應(yīng)電動機是電動機轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而可以實現(xiàn)感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)速的平滑調(diào)節(jié)。 l 由公式：由公式：U U1 1=E=E1 1=4.44f=4.44f1 1W W1 1k kW1W1m m可知可知, ,當感應(yīng)電動機的當感應(yīng)電動機的頻率頻率從基頻（從基頻（f=50Hzf=

24、50Hz）往上調(diào)時）往上調(diào)時, ,如果保持電源電壓不如果保持電源電壓不變，則主磁通變，則主磁通m m會減小，這種調(diào)速方式為會減小，這種調(diào)速方式為弱磁調(diào)速方式弱磁調(diào)速方式，其機械特性如圖其機械特性如圖1 1所示。所示。 l從調(diào)速前后的機械特性曲線變化來看，這種調(diào)速方式適從調(diào)速前后的機械特性曲線變化來看，這種調(diào)速方式適用于用于恒功率負載調(diào)速場合恒功率負載調(diào)速場合。 pfsnsn1160)1 ()1 (5.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 5l 2 2.變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）l 當改變電流頻率時，電機同步轉(zhuǎn)速成正比變化，于當改

25、變電流頻率時，電機同步轉(zhuǎn)速成正比變化，于是電動機轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而可以實現(xiàn)感應(yīng)電動機是電動機轉(zhuǎn)速也隨之變化，從而可以實現(xiàn)感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的平滑調(diào)節(jié)速的平滑調(diào)節(jié)。 l 當感應(yīng)電動機的頻率當感應(yīng)電動機的頻率從基頻（從基頻（f=50Hzf=50Hz）往下調(diào)時）往下調(diào)時，如果還保持電源電壓不變，如果還保持電源電壓不變， U U1 1=E=E1 1=4.44f=4.44f1 1W W1 1k kW1W1m m則主磁則主磁通通m m會增大，引起會增大，引起磁路飽和磁路飽和，勵磁電流迅速增大，電動，勵磁電流迅速增大，電動機的損耗就會很大，異步電動機甚至不能運行。因此，機的損耗就會很大，異步電動機甚至不能運

26、行。因此，當頻率下調(diào)時，我們保持當頻率下調(diào)時，我們保持主磁通主磁通m m不變不變，這樣會有，這樣會有：mWkWfEfU11111144. 45.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 6l 2 2.變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）l 這種調(diào)速方式為恒磁通調(diào)速方式。其機械變化如圖這種調(diào)速方式為恒磁通調(diào)速方式。其機械變化如圖（2 2）所示。）所示。 從調(diào)速前后的機械特性曲線變化來看。這從調(diào)速前后的機械特性曲線變化來看。這種調(diào)速方式適用于種調(diào)速方式適用于恒轉(zhuǎn)矩負載調(diào)速場合恒轉(zhuǎn)矩負載調(diào)速場合。mWkWfEfU11111144. 45.45.42

27、 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 7l 2 2.變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）變感應(yīng)電動機供電電源頻率調(diào)速（變頻調(diào)速）l 變頻調(diào)速是感應(yīng)電動機一種理想的調(diào)速方法。不但變頻調(diào)速是感應(yīng)電動機一種理想的調(diào)速方法。不但可以實現(xiàn)無級調(diào)速的要求，而且調(diào)速范圍廣，調(diào)速性能可以實現(xiàn)無級調(diào)速的要求，而且調(diào)速范圍廣，調(diào)速性能甚至可以和直流電動機相媲美，甚至可以和直流電動機相媲美，只是需要相應(yīng)的變頻電只是需要相應(yīng)的變頻電源。近年來，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和變頻調(diào)速源。近年來，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展和變頻調(diào)速理論的不斷成熟，感應(yīng)電動機變頻調(diào)速已有取代直流電理論的不斷成熟，感應(yīng)電動機變頻調(diào)速已有

28、取代直流電動機調(diào)速的趨勢。動機調(diào)速的趨勢。mWkWfEfU11111144. 45.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 8l 3 3.繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速l 由圖中可以看出，如果電動機由圖中可以看出，如果電動機帶恒轉(zhuǎn)矩負載帶恒轉(zhuǎn)矩負載，那么，那么隨著轉(zhuǎn)子回路串入電阻不斷增加，電動機轉(zhuǎn)差率會相應(yīng)隨著轉(zhuǎn)子回路串入電阻不斷增加，電動機轉(zhuǎn)差率會相應(yīng)增加，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，以達到調(diào)速的目的。增加，轉(zhuǎn)速相應(yīng)降低，以達到調(diào)速的目的。 l 對于恒轉(zhuǎn)矩負載而言，容易推導出轉(zhuǎn)子回路串電阻對于恒轉(zhuǎn)矩負載而言，容易推導出轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速前后回路的總電阻和對應(yīng)

29、的轉(zhuǎn)差率的比值是常數(shù)，調(diào)速前后回路的總電阻和對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率的比值是常數(shù)，即：即： 常數(shù)常數(shù) srrsrs225.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 8l 3 3.繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速l 這種調(diào)速方法的優(yōu)點是：這種調(diào)速方法的優(yōu)點是：方法簡單，相對方法簡單，相對調(diào)速范圍較寬調(diào)速范圍較寬。但是。但是調(diào)速時要在串入電阻上消調(diào)速時要在串入電阻上消耗能量。效率很低，不經(jīng)濟耗能量。效率很低，不經(jīng)濟。因此這種調(diào)速方。因此這種調(diào)速方法多用于斷續(xù)工作方式的生產(chǎn)機械上。如橋式法多用于斷續(xù)工作方式的生產(chǎn)機械上。如橋式起重機等。另外，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速只用于起

30、重機等。另外，轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速只用于繞線型感應(yīng)電動機。繞線型感應(yīng)電動機。 Constsrrsrs225.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 9l 4 4.繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路外加電勢調(diào)速繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路外加電勢調(diào)速l 在繞線型感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子回路上外加轉(zhuǎn)在繞線型感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)子回路上外加轉(zhuǎn)差率差率sfsf1 1的附加電勢的附加電勢E Ek k與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢E E2 2合成，就可以改變轉(zhuǎn)子電流，從而調(diào)節(jié)電動機合成，就可以改變轉(zhuǎn)子電流，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。下面分析其的轉(zhuǎn)速。下面分析其工作原理工作原理：l 繞線型感應(yīng)電動機運行在繞線型感應(yīng)電動機

31、運行在U U1 1、f f1 1和和T TL L均為均為常數(shù)的條件下，忽略定子漏抗壓降，則主磁通常數(shù)的條件下，忽略定子漏抗壓降，則主磁通m m總為定值?？倿槎ㄖ怠 E2s2s=sE=sE2 2, ,滯后滯后m m9090，且轉(zhuǎn)子電流，且轉(zhuǎn)子電流222222)(sxrsEI5.45.42 2 感應(yīng)電動機的調(diào)速感應(yīng)電動機的調(diào)速 102E22222222/ )(EEssrsErEEsIsEEEskkkkkkkEl 4 4.繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路外加電勢調(diào)速繞線型感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路外加電勢調(diào)速l 因為因為在電動機正常運行時，在電動機正常運行時，s s很小很小，r r2 2sxsx2 2，可以看成可

32、以看成I I2 2與與sEsE2 2同相位。這時在轉(zhuǎn)子回路上同相位。這時在轉(zhuǎn)子回路上外外加轉(zhuǎn)差率加轉(zhuǎn)差率sfsf1 1的附加電勢的附加電勢E Ek k與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電與轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電勢勢E E2 2相位相反，則相位相反，則sEsE2 2E Ek ksEsE2 2I I2 2T T2 2 T T2 2TTL Ln ns sI I2 2T T2 2=T=TL L就可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)就可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。速。m22222222/ )(EEssrsErEEsIsEEEskkkkkksE2Ek1電磁轉(zhuǎn)距為制動性質(zhì)轉(zhuǎn)距電磁轉(zhuǎn)距為制動性質(zhì)轉(zhuǎn)距電動機進電動機進入電磁制動狀態(tài)。入電磁制動狀態(tài)。 注意：當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降

33、至零時，應(yīng)該注意：當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速降至零時，應(yīng)該斷開電源，否則電動機就開始反轉(zhuǎn)斷開電源，否則電動機就開始反轉(zhuǎn)。012221ssrImPm22212221222122)1 ()()(rImssrImsrImPPpPPPpPmemCumemmCuem5.45.43 3 感應(yīng)電動機的制動感應(yīng)電動機的制動 3l 一反接制動一反接制動l 說明：說明：a）反）反接接制動時制動時，可以通過調(diào)節(jié)，可以通過調(diào)節(jié)串入串入轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)子回路路的電阻值大小來控制的電阻值大小來控制，來控制電磁轉(zhuǎn)矩的大小，從而，來控制電磁轉(zhuǎn)矩的大小，從而控制控制轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速下降的快慢下降的快慢； b）反）反接接制動時，轉(zhuǎn)子回路中除制動時，轉(zhuǎn)子回路中除

34、了吸收了吸收定子傳遞到轉(zhuǎn)子的定子傳遞到轉(zhuǎn)子的電電磁磁功率功率Pem外，還要吸收機外，還要吸收機械功率械功率轉(zhuǎn)換的電功率轉(zhuǎn)換的電功率Pm ，并將其全部轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)子銅耗并將其全部轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)子銅耗pCu2，以熱能的形式釋放。以熱能的形式釋放。5.45.43 3 感應(yīng)電動機的制動感應(yīng)電動機的制動 4l 二、二、能耗制動能耗制動 l 將運行中的將運行中的感應(yīng)感應(yīng)電動機的定子從電源上電動機的定子從電源上斷開斷開，再將任，再將任意兩相接到一直流電源上，這樣直流電源會在電機氣隙意兩相接到一直流電源上，這樣直流電源會在電機氣隙內(nèi)建立一個恒定磁場，轉(zhuǎn)子將切割這一恒定磁場產(chǎn)生感內(nèi)建立一個恒定磁場，轉(zhuǎn)子將切割這一恒定磁場

35、產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，該電流和磁場相互作用會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生應(yīng)電動勢和電流，該電流和磁場相互作用會對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)距，使轉(zhuǎn)子迅速減速并一個制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)距，使轉(zhuǎn)子迅速減速并n=0。 l說明：這種方法由于轉(zhuǎn)子的動能全部轉(zhuǎn)換為電能說明：這種方法由于轉(zhuǎn)子的動能全部轉(zhuǎn)換為電能，并轉(zhuǎn)，并轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)子繞組的銅損，化成轉(zhuǎn)子繞組的銅損，發(fā)熱發(fā)熱消耗在轉(zhuǎn)子電阻上消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，故稱為故稱為能耗制動。能耗制動。l 可以通過調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)串入串入轉(zhuǎn)子回路轉(zhuǎn)子回路的電阻值大小來控制的電阻值大小來控制，來，來控制電磁轉(zhuǎn)矩的大小，從而控制制動過程所需要的時間。控制電磁轉(zhuǎn)矩的大小，從而控制制動過程所需要的時間。5.45

36、.43 3 感應(yīng)電動機的制動感應(yīng)電動機的制動 5l 三、三、回饋制動回饋制動 l 回饋制動又稱發(fā)動機制動，常用來限制轉(zhuǎn)速，比回饋制動又稱發(fā)動機制動，常用來限制轉(zhuǎn)速，比如當電車下坡時，重力作用使電車轉(zhuǎn)速增大；如當電車下坡時，重力作用使電車轉(zhuǎn)速增大；或電動機或電動機在變極調(diào)速有少極對數(shù)變?yōu)槎鄻O對數(shù)時，在變極調(diào)速有少極對數(shù)變?yōu)槎鄻O對數(shù)時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nnnn1 1時，時，電機由電動機狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)動機狀態(tài)運行，電機的有功電電機由電動機狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)動機狀態(tài)運行，電機的有功電流和電磁轉(zhuǎn)距方向?qū)⒌罐D(zhuǎn)，這時電磁轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿有再|(zhì)流和電磁轉(zhuǎn)距方向?qū)⒌罐D(zhuǎn)，這時電磁轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿有再|(zhì)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩，電機轉(zhuǎn)速被限制；同時，電機轉(zhuǎn)速被限制；同時，電磁功率被倒送回電網(wǎng)，電磁功率被倒送回電網(wǎng)，故稱為故稱為回饋制動回饋制動。 5.45.44 4 感應(yīng)發(fā)電機感應(yīng)發(fā)電機 1l 感應(yīng)電機的與其它電機一樣具有可逆性，它絕大多感應(yīng)電機的與其它電機一樣具有可逆性，它絕大多數(shù)情況作為電動機運行，但也可作為發(fā)電機運行。當數(shù)情況作為電動機運行，但也可作為發(fā)電機運行。當nn1，sn1，s0時，電機為發(fā)電狀態(tài)。時，電機為發(fā)電狀態(tài)。ln的方向的方向l轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流I2s滯后電勢滯后電勢