第7章三相異步電機(jī)的電力拖動(dòng)ppt課件

1、2019.04.25 第十、十一周 對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的要求：對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的要求： u 要足夠大要足夠大 ; ;u 不能太大，以避免因起動(dòng)造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊；不能太大，以避免因起動(dòng)造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊；u 起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間 要盡量短；要盡量短；u 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性: : 起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)過(guò)程中能量消耗低。起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)過(guò)程中能量消耗低。stTstIstt圖6.41 三相異步電機(jī)的簡(jiǎn)化 型等效電路由于起動(dòng)時(shí)， ， ，于是有：0n1s2212211)()(xxrrUIst)()(222122122111xxrrrUfpmTst 可見(jiàn)，直接起動(dòng)（ U1=U1N ）時(shí)，起動(dòng)電流較大，而起

2、動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不會(huì)太大。通常起動(dòng)電流 ，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 。NstII)74(NstTT)2 . 18 . 0(210srs 為了能夠在減小起動(dòng)電流的同時(shí)確保起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，必須采取一些起動(dòng)措施。 常用的異步電機(jī)起動(dòng)方法有：直接起動(dòng)直接起動(dòng)降壓起動(dòng)重點(diǎn)）降壓起動(dòng)重點(diǎn)）定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)Y/降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)軟起動(dòng)軟起動(dòng)(自學(xué)自學(xué))高起動(dòng)性能的特殊鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)理解）高起動(dòng)性能的特殊鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)理解）A、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng) 對(duì)于 的異步電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。對(duì)于額定功率超過(guò) 的異步電動(dòng)機(jī)，可以根據(jù)下式來(lái)

3、確定是否可以直接起動(dòng)。kW5 . 7kWPN5 . 7若下列條件滿足：)341kWkVAIINst起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量（電源總?cè)萘浚?-3）則電動(dòng)機(jī)可以采用直接起動(dòng)。B、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)、三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng) a、定子串電阻或電抗的降壓起動(dòng)、定子串電阻或電抗的降壓起動(dòng) 定子繞組串電阻或電抗相當(dāng)于降低定子繞組的外加電壓，可以達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。 但考慮到起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)降低更多，因而，這種起動(dòng)方法僅適用于輕載起動(dòng)、且容量較小的電機(jī)。2212121()()stIUrrxx212221112212()() emrm psTrfrUxxsb、自耦變壓器的

4、降壓起動(dòng)、自耦變壓器的降壓起動(dòng) 圖7.1 自耦變壓器的降壓起動(dòng)圖7.2 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)的一相電路起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)側(cè)的電流與額定電壓直接起動(dòng)相比，降壓起與額定電壓直接起動(dòng)相比，降壓起動(dòng)時(shí)定子繞組的電壓降低為動(dòng)時(shí)定子繞組的電壓降低為 ，于是二次側(cè)有：于是二次側(cè)有： xU121NNUUIINxstx其中，其中， 是定子電壓為是定子電壓為 時(shí)的起時(shí)的起動(dòng)電流；動(dòng)電流； 為定子電壓為定子電壓 時(shí)的時(shí)的起動(dòng)電流；起動(dòng)電流； xIxUstINU1圖7.2 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)的一相電路起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)側(cè)的電流忽略激磁電流，由變壓器的磁勢(shì)平衡方程式得：忽略激磁電流，由變壓器的磁勢(shì)平衡方程式得：1 12xN IN I

5、222111()sxtNNIINNI 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于定子繞組外加電壓的平方( )，因而，降壓前、后起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值為：21221)()(NNUUTTNxstx即：221()stxNTNT結(jié)論：結(jié)論： 與直接起動(dòng)相比較，采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，電壓與直接起動(dòng)相比較，采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，電壓減低減低 倍，則起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均降低倍，則起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均降低 倍。倍。 12/ NN212)/(NN21emTUc c、星、星- -三角（三角（ ）降壓起動(dòng)）降壓起動(dòng) /Y概念概念: : 對(duì)于正常運(yùn)行采用對(duì)于正常運(yùn)行采用 形聯(lián)結(jié)的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)形聯(lián)結(jié)的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)可

6、改接成可改接成 形聯(lián)結(jié)，則定子每相電壓可降為電源電壓的形聯(lián)結(jié)，則定子每相電壓可降為電源電壓的 ，從，從而實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，這種方法被稱為而實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，這種方法被稱為 起動(dòng)。起動(dòng)。 Y1/3/Y 籠型異步電動(dòng)機(jī)星形三角形起動(dòng)的原理線路圖13stYstTT113sNstNtYUUUU三角形聯(lián)接時(shí)：星形聯(lián)接時(shí)：13stYstII1133NstkNstYkUIzIUz三角形聯(lián)接時(shí)：星形聯(lián)接時(shí)：結(jié)論：結(jié)論： 采用采用 降壓起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所承擔(dān)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)降壓起動(dòng)時(shí)，電網(wǎng)所承擔(dān)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為直接起動(dòng)時(shí)的矩均為直接起動(dòng)時(shí)的 。 /Y 1/3很顯然，很顯然， 降壓起動(dòng)相當(dāng)于自耦變壓器降壓起動(dòng)抽頭為

7、降壓起動(dòng)相當(dāng)于自耦變壓器降壓起動(dòng)抽頭為 的情況。的情況。/Y(1/3)請(qǐng)問(wèn)：（7.1三相異步電動(dòng)機(jī)分別采用定子串電抗器、三相異步電動(dòng)機(jī)分別采用定子串電抗器、Y/起動(dòng)和自耦起動(dòng)和自耦調(diào)壓器降壓起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與直接起動(dòng)相比有何變調(diào)壓器降壓起動(dòng)時(shí)，其起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與直接起動(dòng)相比有何變化？化？答：答：221()stNIN221()stNTN13stT13stI2212211)()(xxrrUIst)()(222122122111xxrrrUfpmTstD、高起動(dòng)性能的特殊鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)、高起動(dòng)性能的特殊鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)自學(xué)，理解）自學(xué)，理解）基本思想：基本思想： 通過(guò)適當(dāng)增大起動(dòng)時(shí)

8、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻，達(dá)到既降低通過(guò)適當(dāng)增大起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻，達(dá)到既降低起動(dòng)電流又提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。起動(dòng)電流又提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。1221122()()strUIrxx2221111222211122211222() ()() emstrUm pm pUsTTrffxrrsrxxx三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可以通過(guò)電刷和滑環(huán)外串三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可以通過(guò)電刷和滑環(huán)外串三相對(duì)稱電阻見(jiàn)圖三相對(duì)稱電阻見(jiàn)圖7.87.8），達(dá)到降低起動(dòng)電流并同時(shí)提高起），達(dá)到降低起動(dòng)電流并同時(shí)提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。起動(dòng)結(jié)束后，通過(guò)集電環(huán)將外串電阻短路，動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。起動(dòng)結(jié)束后，通過(guò)集電環(huán)將外串電阻短路，以

9、確保電機(jī)的運(yùn)行效率不受影響。以確保電機(jī)的運(yùn)行效率不受影響。圖7.8 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的起動(dòng)接線圖 主要有兩種轉(zhuǎn)子外串電阻的起動(dòng)主要有兩種轉(zhuǎn)子外串電阻的起動(dòng)方法：方法：a a、轉(zhuǎn)子串電阻的分級(jí)起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻的分級(jí)起動(dòng) b b、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動(dòng)a a、轉(zhuǎn)子串電阻的分級(jí)起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻的分級(jí)起動(dòng) 為了確保起動(dòng)過(guò)程盡可能平穩(wěn)，傳統(tǒng)的繞線式異步電動(dòng)機(jī)多采用逐級(jí)切除外串轉(zhuǎn)子電阻的方法進(jìn)行起動(dòng)。圖7.9a、b分別給出了轉(zhuǎn)子外串三級(jí)電阻起動(dòng)時(shí)的接線圖與相應(yīng)的機(jī)械特性。圖7.9 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)K3、K2、K1依次閉合將外串轉(zhuǎn)子電阻RRR依次切除。 當(dāng)

10、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率較高，頻敏變阻器內(nèi)的與頻率平方當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率較高，頻敏變阻器內(nèi)的與頻率平方成正比的渦流損耗較大，成正比的渦流損耗較大， 值也因之較大，起限制起動(dòng)電流及增值也因之較大，起限制起動(dòng)電流及增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率不斷下降，頻敏變大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率不斷下降，頻敏變阻器鐵心的渦流損耗及阻器鐵心的渦流損耗及 值跟著下降，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)平滑。值跟著下降，使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)平滑。 b、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動(dòng) mRmR頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)頻敏變阻器的等效電路6 139834stINIk IA 直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：直接起動(dòng)時(shí)

11、的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：解：電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流：解：電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流：751.6 9550774.3 .1480stSNTk TN m1采用YD降壓起動(dòng)方法堵轉(zhuǎn)電流：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩：堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求，不能采用堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求，不能采用Y-DY-D降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)1183427835033ststIIA 1.11.1 265291.5stLTTN m要求起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于等于要求起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于等于1.1TL1.1TL11774.3258.1291.5 .33ststTTN m 抽頭為55時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流與堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求，不能采用該抽頭。堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求，不能采用該抽頭。

12、22220.55834252.33500.55774.3234.2291.5 .JJststststIK IATK TN m 抽頭為64時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流與堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩均能滿足要求，可以采用堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩均能滿足要求，可以采用該抽頭。該抽頭。22220.64834341.63500.64774.3317.2291.5 .JJststststIK IATK TN m 抽頭為73時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流堵轉(zhuǎn)電流不能滿足要求，不能采用該抽頭。堵轉(zhuǎn)電流不能滿足要求，不能采用該抽頭。220.73834444.4350JststIK IA 請(qǐng)問(wèn)：（7.2繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路外串電阻與沒(méi)有外串電阻相比，

13、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路外串電阻與沒(méi)有外串電阻相比，其主磁通、定、轉(zhuǎn)子電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如何變化？是否轉(zhuǎn)子外串電阻其主磁通、定、轉(zhuǎn)子電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如何變化？是否轉(zhuǎn)子外串電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大？越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大？答：答：答：并不是轉(zhuǎn)子外串電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大；答：并不是轉(zhuǎn)子外串電阻越大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大；222121122()mrsxxrxxr 221111max221112111222()2() em pUmUTfxxrrxx 取適當(dāng)?shù)娜∵m當(dāng)?shù)膔2（ ）使）使Tst=Temax，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子串電阻繼續(xù)增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而變小。子串電阻繼續(xù)增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而變小。122xrx 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速可由

14、下式給出： )1 (601spfn(7-9)由上式可見(jiàn)，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法大致分為如下幾種：由上式可見(jiàn)，三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法大致分為如下幾種： 變極調(diào)速；變極調(diào)速； 變頻調(diào)速；變頻調(diào)速； 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速； 其中，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法涉及：其中，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法涉及： 改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速；改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速； 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速；繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速； 電磁離合器調(diào)速；電磁離合器調(diào)速； 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速。（自學(xué)了解）繞線式異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速。（自學(xué)了解）A、變極調(diào)速、變極調(diào)速概念概念: : 變極調(diào)速是

15、一種通過(guò)改變定子繞組極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的變極調(diào)速是一種通過(guò)改變定子繞組極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的調(diào)速方式。在一定電源頻率下，由于同步速調(diào)速方式。在一定電源頻率下，由于同步速 與極對(duì)數(shù)成反與極對(duì)數(shù)成反比，因而，改變定子繞組極對(duì)數(shù)便可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。比，因而，改變定子繞組極對(duì)數(shù)便可以改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。pfn1160圖7.11 三相異步電動(dòng)機(jī)變極前后定子繞組的接線圖其中， 代表A相的半相繞組， 代表A相的另一半相繞組。11xa22xa結(jié)論結(jié)論: : 只要改變定子半相繞組的電流方向便可以實(shí)現(xiàn)極對(duì)數(shù)的只要改變定子半相繞組的電流方向便可以實(shí)現(xiàn)極對(duì)數(shù)的改變。改變。 為了確保定子、轉(zhuǎn)子繞組極對(duì)數(shù)的同時(shí)改變以

16、產(chǎn)生有效的電磁轉(zhuǎn)矩，變極調(diào)速一般僅適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。 變極調(diào)速只能成倍地改變極對(duì)數(shù)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也只能成倍地變化，屬于有級(jí)調(diào)速。結(jié)論結(jié)論: : 對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?qū)τ谌喈惒诫妱?dòng)機(jī)，為了確保變極前后轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向不變，變極的同時(shí)必須改變?nèi)嗬@組的相序。不變，變極的同時(shí)必須改變?nèi)嗬@組的相序。變極前，若極對(duì)數(shù)為變極前，若極對(duì)數(shù)為p p的三相繞組空間互差的三相繞組空間互差120120電角度，即電角度，即A A、B B、C C三相依次為三相依次為0 0 120 120 240 240 ，則變極后，極對(duì)數(shù)為則變極后，極對(duì)數(shù)為2p2p的三相繞組空間互差的三相繞組空間互差240

17、240 電角度，即電角度，即A A、B B、C C三相依次為三相依次為0 0 240 240 120 120 ，變極前后相序發(fā)生改變。，變極前后相序發(fā)生改變。兩種典型的變極接線方法:a、Y/YY接變極調(diào)速接變極調(diào)速b、/YY接變極調(diào)速接變極調(diào)速圖7.12 三相異步電動(dòng)機(jī)Y/YY 接變極調(diào)速的接線 假定變極調(diào)速前后定子的功率因數(shù) 、效率 均不變，為了確保電動(dòng)機(jī)得到充分利用，每半相繞組中的電流應(yīng)均為額定值 ，于是變極前后電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI111113123(2coscos)NNNYYYNIIPUPU1195509550() ()12/YYYYYYTTPnnP結(jié)

18、論：結(jié)論： Y/YY接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。接變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 每相定子繞組半相繞組順向串聯(lián)。圖7.13 Y/YY接變極調(diào)速的機(jī)械特性211max221111222() YemUTfrrxxp 211max2211112()22 /4( /4)()/4)/2YYemUTfrrxpx串聯(lián)時(shí)串聯(lián)時(shí)111/2/2rrr并聯(lián)時(shí)并聯(lián)時(shí)2/ )2/()2/()2/(111rrr13NUU式中，maxmax2YYeYeTTb、/YY接變極調(diào)速接變極調(diào)速圖7.14 三相異步電動(dòng)機(jī) /YY 接變極調(diào)速的接線 假定變極調(diào)速前后電機(jī)的功率因數(shù) 、效率 均不變，并設(shè)每半相繞組中的電流均為額定值 ，那

19、么 /YY變極前后電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cosNI111113()cos0.8663() o32s3c2NYYNNNUPPUII1195509550()/()23YYYYTTPPnn每相定子繞組半相繞組反向并聯(lián)。結(jié)論：結(jié)論： /YY/YY接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式升接變極調(diào)速屬于近似恒功率調(diào)速方式升速時(shí)轉(zhuǎn)矩略減）。速時(shí)轉(zhuǎn)矩略減）。 866. 023cos)2(3cos)3(31111NNNNYYIUIUPP3)29550/()9550(11nPnPTTYYYY圖7.15 /YY接變極調(diào)速的機(jī)械特性 1max22111122122() emUpTfrrxx 21ma

20、x2211112/()()22 /4( /4)(23/)/4)NYYemTfrrxpUx1UUNY形接法時(shí)，相電壓是線電壓的根號(hào)3分之一maxmax23YYeeTT請(qǐng)問(wèn)：（7.5三相異步電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速時(shí)，為什么變極的同時(shí)必須改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)變極調(diào)速時(shí)，為什么變極的同時(shí)必須改變供電電源相序？若保持相序不變，由低速到高速變極時(shí)，會(huì)發(fā)生什供電電源相序？若保持相序不變，由低速到高速變極時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？么現(xiàn)象？答：變極的同時(shí)必須改變供電電源相序，是為了確保變極前后轉(zhuǎn)答：變極的同時(shí)必須改變供電電源相序，是為了確保變極前后轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向不變。子轉(zhuǎn)向不變。 設(shè)變極前，極對(duì)數(shù)為設(shè)變極前，極對(duì)數(shù)為2p2p為低速，

21、為低速， 0 0 240 240 120 120 （480 480 ） 變極后，極對(duì)數(shù)為變極后，極對(duì)數(shù)為p p為高速；那么：為高速；那么： 0 0 120 120 240 240 ； 可見(jiàn)，變極后，如果不改變相序電機(jī)將反轉(zhuǎn)?？梢?jiàn)，變極后，如果不改變相序電機(jī)將反轉(zhuǎn)。B、變頻調(diào)速、變頻調(diào)速對(duì)變頻調(diào)速的要求：對(duì)變頻調(diào)速的要求：（1 1主磁通主磁通 ，以防止定子鐵心過(guò)飽和；，以防止定子鐵心過(guò)飽和；（2 2電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力或最大電磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力或最大電磁轉(zhuǎn)矩 ）盡可能保持不變。）盡可能保持不變。保證電機(jī)可靠運(yùn)行。保證電機(jī)可靠運(yùn)行。mN maxeT160(1)nspfa、基頻以下的變頻調(diào)速、基頻以

22、下的變頻調(diào)速b、基頻以上的變頻調(diào)速、基頻以上的變頻調(diào)速變頻調(diào)速分為： 由 可知，要想確保主磁通 不變，可滿足 , 亦即變頻的同時(shí)必須調(diào)壓，實(shí)現(xiàn)定子電壓和頻率的協(xié)調(diào)控制。 1111NNUUconstff111114.44wmEN kUfm11221m1x1a211()22 ()em pTUUfxxf)(11111jxrIEU2fXLL因而，此時(shí)電機(jī)的過(guò)載能力保持不變。因而，此時(shí)電機(jī)的過(guò)載能力保持不變?？紤]到：考慮到：（1 1堅(jiān)持堅(jiān)持 = =常數(shù)的機(jī)械特性常數(shù)的機(jī)械特性 ( (與與U1/f1=cU1/f1=c比較，更為精確比較，更為精確) )11/ fE 根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路，可以獲得

23、用感應(yīng)電勢(shì) 表示的電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式為：1E2221121121122212()()22()()ememrrmfPm psspfExsTfIr利用利用 可以獲得臨界轉(zhuǎn)差率可以獲得臨界轉(zhuǎn)差率 和最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩 分別為：分別為：0emTsmsmaxeT22mrsx21max2111()24em p ETfL上式表明：若采用 =常數(shù)控制，則最大轉(zhuǎn)矩 保持不變。11/ fEmaxeT結(jié)論結(jié)論: :最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 處的轉(zhuǎn)速降處的轉(zhuǎn)速降 與頻率無(wú)關(guān)。與頻率無(wú)關(guān)。亦即亦即: :在變頻調(diào)速過(guò)程中，若保持在變頻調(diào)速過(guò)程中，若保持 = =常數(shù)，則機(jī)械特性的硬常數(shù)，則機(jī)械特性的硬度保持不變。即不同頻率下的機(jī)械特

24、性是平行的。度保持不變。即不同頻率下的機(jī)械特性是平行的。 maxeTmn11/ fE對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩 處的轉(zhuǎn)速為：處的轉(zhuǎn)速為：111212160620(1)mmmrnfLfnnsnpfpmaxeT1222fxL22msrx圖7.16 三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性 ( =常數(shù))11/ fE11221602(1)60mmmrnpLsfnnnp211max121()24em p ETconstfL22xrsm隨頻率減小而增大。隨頻率減小而增大。機(jī)械特性是平行的機(jī)械特性是平行的 堅(jiān)持 =常數(shù)可以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格意義上 的不變和最大轉(zhuǎn)矩 不變。但考慮到定子電勢(shì) 難以直接測(cè)量，實(shí)際調(diào)速系統(tǒng)多采用

25、 =常數(shù)代替 =常數(shù)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。 11/ fU11E / f11/EfmmaxeT11/Ef11/UfmwkNfEU1111144. 42211222222111221121111222()() () ()(emrrm pm pssTrrrxxUfxsfxUfrs21max221121111()4() eUffm pTrrxx )( 222212112111maxxxrrUfpmTe現(xiàn)分析保持現(xiàn)分析保持 = =常數(shù)時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。常數(shù)時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。11/Uf 由圖可見(jiàn)，堅(jiān)持 =常數(shù)，當(dāng) 減小時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩 將有所降低。11/Uf1fmaxeT圖7.17 三相異步電

26、動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性( =常數(shù))11/ fU2122111max1112()4() eUfxTm prrfx 為什么呢？為什么呢？可見(jiàn)，可見(jiàn)， 的降低是由定子繞組電阻的降低是由定子繞組電阻 的影響所致。尤的影響所致。尤其是當(dāng)其是當(dāng) 低到使得低到使得 可以與可以與 相比較時(shí)，相比較時(shí)， 下降嚴(yán)重。下降嚴(yán)重。1r212111ma1x1212()4() eUfxTrm prfx 1f若忽略定子繞組電阻即令若忽略定子繞組電阻即令 ，則式子變?yōu)椋?，則式子變?yōu)椋?1r常數(shù))(21)(4212111maxLLfUpmTemaxeT1r12xxmaxeT對(duì)對(duì) 的線性關(guān)系加以修正，提高低頻時(shí)的的線性關(guān)系加以

27、修正，提高低頻時(shí)的 ，以補(bǔ)償?shù)停匝a(bǔ)償?shù)皖l時(shí)定子繞組電阻壓降的影響見(jiàn)圖頻時(shí)定子繞組電阻壓降的影響見(jiàn)圖7.187.18）。）。11/ fU11/ fU圖7.18 具有低頻補(bǔ)償?shù)?協(xié)調(diào)關(guān)系11/ fU針對(duì)針對(duì)U1/f1=常數(shù)的變頻調(diào)速時(shí)，常數(shù)的變頻調(diào)速時(shí)，r1對(duì)對(duì)Temax的影響，為了確保低的影響，為了確保低頻時(shí)繼續(xù)保持主磁通不變，最好的解決措施是：頻時(shí)繼續(xù)保持主磁通不變，最好的解決措施是：調(diào)速性質(zhì)的分析調(diào)速性質(zhì)的分析U1/f1=常數(shù)）常數(shù)） 假定變頻調(diào)速過(guò)程中電機(jī)的功率因數(shù) 、效率 均不變，為了充分利用電動(dòng)機(jī)，每相繞組中的電流應(yīng)保持額定值 不變。此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下

28、列關(guān)系：1cos1NI111111121cos()NNUUUfPmIf22119550PnUfT 結(jié)論：結(jié)論： 由于基頻以下的調(diào)速過(guò)程中保持由于基頻以下的調(diào)速過(guò)程中保持 = =常數(shù)，基頻以下的變常數(shù)，基頻以下的變頻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其輸出功率正比于定子頻率或轉(zhuǎn)速）頻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，其輸出功率正比于定子頻率或轉(zhuǎn)速）（見(jiàn)圖（見(jiàn)圖7.197.19）。）。11/ fUU1/f1=常數(shù)圖7.19 三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)所容許的輸出轉(zhuǎn)矩、輸出功率與頻率之間的關(guān)系 b、基頻以上的變頻調(diào)速、基頻以上的變頻調(diào)速 當(dāng)定子頻率超過(guò)基頻時(shí)，受電機(jī)繞組絕緣耐壓的限制，定子電壓 無(wú)法進(jìn)一步提高，只能保持 。1U1

29、NUU此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性仍：此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性仍：)()()(222122121211xxsrrsrffUpmTNemf1 f1 f1 f1 最大電磁轉(zhuǎn)矩：最大電磁轉(zhuǎn)矩：2211212211max1212(18()4NNem pUmf xxffpUTLL 臨界轉(zhuǎn)差率： 22211211221212()12()mrsrxxrrxxLLff21122()mrsf LLmmmnnLLprpfsnn121211)(26060)1 (結(jié)論：結(jié)論： 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 處的轉(zhuǎn)速降處的轉(zhuǎn)速降 與頻率無(wú)關(guān)，即機(jī)械特性的與頻率無(wú)關(guān)，即機(jī)械特性的硬度保持不變。硬度保持不變

30、。 mnmaxeT圖7.20 三相異步電動(dòng)機(jī)基頻以上變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性( )NUU 10s1111ffff調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析： 假定基頻以上變頻調(diào)速過(guò)程中電機(jī)的功率因數(shù) 、效率 均不變，每相繞組中的電流仍保持額定值 不變。此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩分別滿足下列關(guān)系：1cos1NI121111cosNNUPImU22119550PnUfT 結(jié)論：結(jié)論： 由于基頻以上的調(diào)速過(guò)程中保持由于基頻以上的調(diào)速過(guò)程中保持 ，基，基頻以上的變頻調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，其輸出轉(zhuǎn)矩反比于定頻以上的變頻調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，其輸出轉(zhuǎn)矩反比于定子繞組的供電頻率或轉(zhuǎn)速）子繞組的供電頻率或轉(zhuǎn)速）NU

31、U1f1f1NU1=U1N=常數(shù)常數(shù)一般結(jié)論：變頻調(diào)速性能好，可與直流電機(jī)媲美一般結(jié)論：變頻調(diào)速性能好，可與直流電機(jī)媲美基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上為恒功率調(diào)速；基頻以下為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速；基頻以上為恒功率調(diào)速；變頻調(diào)速過(guò)程中，異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度保持不變，變頻調(diào)速過(guò)程中，異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的硬度保持不變，調(diào)速范圍寬；調(diào)速范圍寬；頻率連續(xù)可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。頻率連續(xù)可調(diào)，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。例題例題1：某三相四極籠型異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組：某三相四極籠型異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組Y聯(lián)結(jié)，該電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)：聯(lián)結(jié)，該電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)：PN=11KW，U1N=380V，nN=1430rpm， = 2.2，用

32、它拖動(dòng)，用它拖動(dòng)TZ=0.8TN的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。求的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行。求1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；（2電源電壓降低到電源電壓降低到0.8UN時(shí)電動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；（機(jī)的轉(zhuǎn)速；（3頻率降低到頻率降低到0.7fN=35HZ，保持，保持E1/f1不變時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。不變時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。解解1）MTemn, s(0,0)TNTz=0.8TN0467. 015001430150000nnnsNN22(1)0.0467(2.22.21)0.19425mNMMssssssTTmmNMN28 . 0當(dāng)當(dāng)Tz=0.8TN時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率為時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率為s，那，那么么ss19425. 019425. 0

33、2 . 228 . 0解得：解得：s1=0.0366， s2=1.0318(不合理，舍不合理，舍去去)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n=(1-s1)n0=(1-0.0366) 1500rpm=1445rpm(2)電源電壓降低到電源電壓降低到0.8UN時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算電源電壓降低后，電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：電源電壓降低后，電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩：NNNTmTTTKT408. 12 . 28 . 08 . 0222228 . 0ssssTTmmmN設(shè)降壓后，轉(zhuǎn)差率為設(shè)降壓后，轉(zhuǎn)差率為s2 ，那么，那么ss19425. 019425. 0408. 128 . 0化簡(jiǎn)后，解得：化簡(jiǎn)后，解得：s2=0.060

34、5， s2=0.6232(不合理，舍去不合理，舍去)降壓后轉(zhuǎn)速：降壓后轉(zhuǎn)速：n2=(1-s2)n0=(1-0.0605) 1500rpm=1410 rpmTNTN0.8TN0.8TN（3頻率降低到頻率降低到0.7fN=35 Hz，保持，保持E1/f1不變時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算：不變時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算：固有機(jī)械特性上運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速降落：固有機(jī)械特性上運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速降落：n=n0-n=(1500-1445) rpm=55 rpm頻率降低后同步轉(zhuǎn)速為：頻率降低后同步轉(zhuǎn)速為：n0=0.7n0=0.71500 rpm=1050 rpm頻率降低后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為：頻率降低后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為：n3= n0- n=(1050-5

35、5) rpm=995 rpmC、改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速對(duì)于改變轉(zhuǎn)差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方案，其效率可由下式給出：對(duì)于改變轉(zhuǎn)差實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方案，其效率可由下式給出：sPPsPPPPemememmec1)1 (12 上式表明，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速越低s越大），效率越低。因而，一般來(lái)說(shuō)，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方案的經(jīng)濟(jì)性較差。低速時(shí)轉(zhuǎn)子銅耗 較大 ，轉(zhuǎn)子發(fā)勢(shì)嚴(yán)重。emcusPp2C、改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速、改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速目前常用的改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法目前常用的改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方法: :a a、改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速、改變定子電壓的調(diào)壓調(diào)速、b b、轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速、轉(zhuǎn)子繞組串電阻調(diào)速、c c、利用滑差離合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以及

36、、利用滑差離合器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以及d d、雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速、雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速a、改變定子電壓調(diào)速、改變定子電壓調(diào)速21emTU2max1eTU221212)(xxrrsm對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，其調(diào)速范圍較寬，對(duì)風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，其調(diào)速范圍較寬，故調(diào)壓調(diào)速特別適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)故調(diào)壓調(diào)速特別適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。載。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速的范圍較小。對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，調(diào)壓調(diào)速的范圍較小。對(duì)于高轉(zhuǎn)差率大轉(zhuǎn)速降電對(duì)于高轉(zhuǎn)差率大轉(zhuǎn)速降電機(jī)如雙鼠籠式或深槽式鼠籠機(jī)如雙鼠籠式或深槽式鼠籠異步電機(jī)），則可得到較寬的異步電機(jī)），則可得到較寬的調(diào)速范圍，調(diào)速范圍， 但特性太軟，相對(duì)但特性太軟，相對(duì)穩(wěn)定性和低速過(guò)載差。穩(wěn)定性

37、和低速過(guò)載差。221212)(xxrrsm21emTU2max1eTU 為了提高調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的硬度，增大鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的為了提高調(diào)壓調(diào)速機(jī)械特性的硬度，增大鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍，可采用如下兩種方案：調(diào)速范圍，可采用如下兩種方案： 采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案見(jiàn)圖采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的方案見(jiàn)圖7.237.23）；）； 將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。將調(diào)壓調(diào)速與變極調(diào)速結(jié)合。圖7.23 具有速度反饋的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)可見(jiàn)，調(diào)壓調(diào)速時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩可見(jiàn)，調(diào)壓調(diào)速時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)差率成反比。（與轉(zhuǎn)差率成反比。（Pem也與也與s成反比）。成反比）。調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析： 根據(jù) 2211 21/ememr

38、Pm ITs 結(jié)論：結(jié)論： 調(diào)壓調(diào)速既不屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速也非恒功率調(diào)速。調(diào)壓調(diào)速既不屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速也非恒功率調(diào)速。 emTb、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速圖7.24 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的人工機(jī)械特性結(jié)論：結(jié)論： 外加轉(zhuǎn)子電阻外加轉(zhuǎn)子電阻 越大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)速越低。越大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)速越低。R調(diào)速性質(zhì)的分析：調(diào)速性質(zhì)的分析： 考慮到 ，由于電源電壓U1和f1保持不變，故主磁通 為定值。調(diào)速過(guò)程中，為了充分利用電動(dòng)機(jī)的繞組，要求保持 ，于是有： 22cosICTmTemm22NII222222222222()()NNEExsrsIrIxR

39、調(diào)速前調(diào)速前調(diào)速后調(diào)速后22NrRsrs 常數(shù)轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)為：轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)為： 222222222222(/co()/s(c)os)NNNxrRsrrsxRssr常數(shù)22NrRsrs常數(shù)因而，電磁轉(zhuǎn)矩為：因而，電磁轉(zhuǎn)矩為：2222coscosemTNNTmmTCCII常數(shù)結(jié)論：結(jié)論： 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。c、電磁滑差離合器調(diào)速、電磁滑差離合器調(diào)速滑差離合器電動(dòng)機(jī)又稱為滑差離合器電動(dòng)機(jī)又稱為“電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)電磁調(diào)速電動(dòng)機(jī)”，其基本結(jié)構(gòu)如，其基本結(jié)構(gòu)如圖圖7.267.26所示。所示。 圖7.26 滑差離合器電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖電磁滑差離合器調(diào)速，是在

40、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械軸上裝電磁滑差離合器調(diào)速，是在鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械軸上裝一電磁滑差離合器，通過(guò)調(diào)節(jié)離合器勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)離合器的輸一電磁滑差離合器，通過(guò)調(diào)節(jié)離合器勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)離合器的輸出轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。出轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)調(diào)速。電磁滑差離合器結(jié)構(gòu)：電磁滑差離合器結(jié)構(gòu)：電磁滑差離合器由電樞和磁極組成。電磁滑差離合器由電樞和磁極組成。電樞與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，為主動(dòng)部分；電樞與鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)，為主動(dòng)部分；磁極通過(guò)聯(lián)軸器與負(fù)載相聯(lián)，為從動(dòng)部分。磁極通過(guò)聯(lián)軸器與負(fù)載相聯(lián)，為從動(dòng)部分。圖圖7.26 滑差離合器電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖滑差離合器電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖滑差離合器電樞

41、內(nèi)渦流的方向與路徑滑差離合器電樞內(nèi)渦流的方向與路徑電樞由整塊鑄鋼組成，相當(dāng)于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，可認(rèn)為電樞由整塊鑄鋼組成，相當(dāng)于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，可認(rèn)為是由無(wú)數(shù)根鼠籠導(dǎo)條并聯(lián)而成，其內(nèi)產(chǎn)生渦流；是由無(wú)數(shù)根鼠籠導(dǎo)條并聯(lián)而成，其內(nèi)產(chǎn)生渦流；磁極上裝有勵(lì)磁繞組，外加電源通過(guò)滑環(huán)、電刷可以控制其直磁極上裝有勵(lì)磁繞組，外加電源通過(guò)滑環(huán)、電刷可以控制其直流勵(lì)磁，改變負(fù)載轉(zhuǎn)速。流勵(lì)磁，改變負(fù)載轉(zhuǎn)速?；铍x合器的工作原理：滑差離合器的工作原理：當(dāng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑差離合器電樞一同旋轉(zhuǎn)，設(shè)其當(dāng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，滑差離合器電樞一同旋轉(zhuǎn)，設(shè)其角速度為角速度為 ，轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針。，轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針。若磁

42、極上電流若磁極上電流If=0時(shí)，離合器電樞和磁極兩部分無(wú)任何聯(lián)系，時(shí)，離合器電樞和磁極兩部分無(wú)任何聯(lián)系，負(fù)載側(cè)電磁轉(zhuǎn)矩為零負(fù)載側(cè)電磁轉(zhuǎn)矩為零Tem=0）。）。當(dāng)當(dāng)If0時(shí)，離合器電樞與磁極兩部分通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系。時(shí)，離合器電樞與磁極兩部分通過(guò)磁場(chǎng)聯(lián)系。渦流與磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方向渦流與磁極產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方向fem，用左，用左手定則判定。為逆時(shí)針。手定則判定。為逆時(shí)針。電樞相對(duì)磁極運(yùn)動(dòng)，電樞內(nèi)鼠籠導(dǎo)條感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生渦流，用電樞相對(duì)磁極運(yùn)動(dòng)，電樞內(nèi)鼠籠導(dǎo)條感應(yīng)電勢(shì)，產(chǎn)生渦流，用右手定則判定渦流方向。右手定則判定渦流方向。 磁極上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩磁極上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩TemT

43、em方向，為順時(shí)針。（根據(jù)作用力與方向，為順時(shí)針。（根據(jù)作用力與反作用力原理，反作用力原理，TemTem應(yīng)與應(yīng)與femfem方向相反；或者用電磁理論分析，方向相反；或者用電磁理論分析，得得TemTem為順時(shí)針?lè)较颍c電樞轉(zhuǎn)向相同。為順時(shí)針?lè)较颍c電樞轉(zhuǎn)向相同。結(jié)論：結(jié)論：離合器磁極電流離合器磁極電流If0If0時(shí)，電樞與磁極兩部分的轉(zhuǎn)向相同。時(shí)，電樞與磁極兩部分的轉(zhuǎn)向相同。在電磁轉(zhuǎn)矩在電磁轉(zhuǎn)矩TemTem作用下，磁極帶動(dòng)負(fù)載一同加速旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)作用下，磁極帶動(dòng)負(fù)載一同加速旋轉(zhuǎn)，最終達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 。由于電樞內(nèi)渦流由電樞和磁極間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，所以由于電樞內(nèi)渦流由電樞和磁極間相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)

44、生，所以 。故名，電磁滑差離合器。故名，電磁滑差離合器。 滑差離合器的調(diào)速原理：滑差離合器的調(diào)速原理：理想空載轉(zhuǎn)速理想空載轉(zhuǎn)速是指異步電動(dòng)是指異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。圖7.28 電磁滑差離合器的機(jī)械特性結(jié)論：結(jié)論： 隨著直流勵(lì)磁電流的增大，相同轉(zhuǎn)速條件下滑差離隨著直流勵(lì)磁電流的增大，相同轉(zhuǎn)速條件下滑差離合器輸出的電磁轉(zhuǎn)矩增大；合器輸出的電磁轉(zhuǎn)矩增大； 改變直流勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)輸出負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速。改變直流勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)輸出負(fù)載側(cè)的轉(zhuǎn)速?；铍x合器電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是：滑差離合器電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是：設(shè)備簡(jiǎn)單、控制方便、可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。設(shè)備簡(jiǎn)單、控制方便、可實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速。缺點(diǎn)是：機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍較窄

45、、運(yùn)行效率較低。缺點(diǎn)是：機(jī)械特性較軟，調(diào)速范圍較窄、運(yùn)行效率較低。適合于：風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載。適合于：風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載。d、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速、繞線式異步電動(dòng)機(jī)的雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速(理解，自學(xué)理解，自學(xué))雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速的引入：雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速的引入： 上述各種改變轉(zhuǎn)差率的調(diào)速方式皆屬于低效率的調(diào)速方式。因?yàn)槠滢D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差功率皆消耗到轉(zhuǎn)子電阻上，正是通過(guò)損耗的改變，才實(shí)現(xiàn)了調(diào)速。 如果能將這部分轉(zhuǎn)差功率回收到電網(wǎng)上，則調(diào)速系統(tǒng)的效率便可以大大提高。雙饋調(diào)速和串極調(diào)速就是根據(jù)這一思想加以實(shí)現(xiàn)的。雙饋的概念：雙饋的概念： 雙饋即雙邊激磁，它是在三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組中皆通雙饋即

46、雙邊激磁，它是在三相異步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子繞組中皆通以三相電流完成供電。這一點(diǎn)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的單邊激磁不同。以三相電流完成供電。這一點(diǎn)與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的單邊激磁不同。雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速的工作原理：雙饋調(diào)速與串級(jí)調(diào)速的工作原理： 交流電機(jī)的定子繞組接到電網(wǎng)上，而轉(zhuǎn)子繞組接至電力電子變流器上。借助于交流電機(jī)的定子繞組接到電網(wǎng)上，而轉(zhuǎn)子繞組接至電力電子變流器上。借助于電力電子變流器對(duì)轉(zhuǎn)子繞組施加轉(zhuǎn)差頻率電力電子變流器對(duì)轉(zhuǎn)子繞組施加轉(zhuǎn)差頻率 的電壓。通過(guò)改變轉(zhuǎn)差頻率電壓的電壓。通過(guò)改變轉(zhuǎn)差頻率電壓的幅值和相位實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的調(diào)速。的幅值和相位實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的調(diào)速。 如果轉(zhuǎn)子繞組借助于電力電子變流器接到一幅值可調(diào)的直流電源

47、上，通過(guò)改變?nèi)绻D(zhuǎn)子繞組借助于電力電子變流器接到一幅值可調(diào)的直流電源上，通過(guò)改變直流電源電壓的大小來(lái)改變轉(zhuǎn)子繞組外加電壓的幅值，雙饋調(diào)速則變?yōu)榇?jí)調(diào)速。直流電源電壓的大小來(lái)改變轉(zhuǎn)子繞組外加電壓的幅值，雙饋調(diào)速則變?yōu)榇?jí)調(diào)速。因而，可以把串級(jí)調(diào)速看作是雙饋調(diào)速的特例。因而，可以把串級(jí)調(diào)速看作是雙饋調(diào)速的特例。12sff 圖7.29畫(huà)出了三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)定子外接三相電源，轉(zhuǎn)子外接轉(zhuǎn)差頻率電壓的等效電路圖。雙饋異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理：雙饋異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速原理：圖7.29 雙饋供電下繞線式異步電動(dòng)機(jī)一相的等效電路由圖7.29可求得轉(zhuǎn)子繞組的電流為： 22222jsxrUEIsss（7-28）式中，

48、。 22EsEs異步機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子以(n1-n)的速度切割m產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)電流，其頻率pfssnpfnn11216060)(比較上面等式有：12sff -+雙饋調(diào)速幾種情況：（1 1當(dāng)當(dāng) 與與 相位相同或相反時(shí)：相位相同或相反時(shí)：sU2sE2（2 2當(dāng)當(dāng) 超前超前 時(shí)：時(shí)：sU2sE290（3 3當(dāng)當(dāng) 與與 成任意夾角成任意夾角 時(shí)：時(shí)：sU2sE2考慮到實(shí)際運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率 s 較小，又 ，于是，上式可簡(jiǎn)化為： （1 1當(dāng)當(dāng) 與與 相位相同或相反時(shí)：相位相同或相反時(shí)：sU2sE2轉(zhuǎn)子電流的有功分量為：22222jsxrUEIsss222222222222)()()(sxrrsxrUEIssa2

49、2sEEs2r2sx2222rUsEIsa（7-29）（7-30）2222rUsEIsa設(shè)轉(zhuǎn)子回路未加 （即 ）時(shí)的轉(zhuǎn)差為 ，則有：sU202sU1s2212rEsIa（7-31） 假定 加入前后負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變，由 可知， sU2amTmTemICICT21221cosaaII22221222rEsrUsEs221EUsss即：上式表明，改變外加電壓 便可以改變轉(zhuǎn)差率，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子調(diào)速。sU2轉(zhuǎn)子電流的有功分量未加U2s，s=s1加U2s0即：amTemICT21amTemICT21|（1 1當(dāng)當(dāng) 與與 相位相同或相反時(shí)：相位相同或相反時(shí)：sU2sE2222222222222)()()(sxrrsx

50、rUEIssaamTmTemICICT21221cos22222212222221)()(sxrrUCsxrrECTsmTsmTem（7-32）第一項(xiàng)，由E2S單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Tem1,對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性與普通三相異步電動(dòng)機(jī)相同。第二項(xiàng)，由U2s單獨(dú)作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩Tem2，當(dāng)s=0時(shí)，Tem2達(dá)到最大。雙饋調(diào)速時(shí)機(jī)械特性表達(dá)式。22222212222221)()(sxrrUCsxrrECTsmTsmTem（7-32）根據(jù)上式繪出雙饋調(diào)速的機(jī)械特性如圖7.30c所示。圖7.30 雙饋調(diào)速的機(jī)械特性曲線( 與 同相或反相時(shí)) sU2sE2 由圖7.30c可見(jiàn)，改變 的大小和正負(fù)便可以使三相

51、繞線式異步電動(dòng)機(jī)分別工作在次同步狀態(tài)（ ）、同步速狀態(tài)（ ）以及超同步運(yùn)行狀態(tài)（ ）。sU21nn 1nn 1nn （2 2當(dāng)當(dāng) 超前超前 時(shí)：時(shí)：sU2sE29022222jsxrUEIsss畫(huà)出 加入前后雙饋電機(jī)的相量圖如圖7.31所示。sU2)()()(2122221111121mmmmmmjxrIzIEEx jsrIEjxrIEUIIImwkNfjE111144. 422222jsxrUEIsss12222112EEkEkNkNEeww圖7.31 雙饋電機(jī)的相量圖（2 2當(dāng)當(dāng) 超前超前 時(shí)：時(shí)：sU2sE2圖7.31 雙饋電機(jī)的相量圖 由圖7.31可見(jiàn)，參與 后，定子側(cè)的功率因數(shù)角 減

52、小，功率因數(shù) 明顯提高。若進(jìn)一步加大 的大小，定子電流 有可能超前定子電壓 ，使得定子側(cè)的功率因數(shù) 超前，即可以向電網(wǎng)發(fā)送滯后無(wú)功。sU211cossU21I1U1cos90當(dāng)外加轉(zhuǎn)差頻率的電壓 與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電勢(shì) 成任意夾角。（3 3當(dāng)當(dāng) 與與 成任意夾角成任意夾角 時(shí)：時(shí)：sU2sE2圖7.32 雙饋電機(jī)的相量圖( 與 的夾角為 )sU2sE2 此時(shí) 可分解為兩個(gè)分量：與 與同相的分量 ；超前 的分量 。這兩個(gè)分量確保電動(dòng)機(jī)既可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，也可以改善定子側(cè)的功率因數(shù) 。sU222EsEscos2sUsE290sin2sU1cos221EUsss12, 0ssUs調(diào)速：sU2sE2 作為雙饋

53、調(diào)速的一個(gè)特例，串級(jí)調(diào)速僅僅能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子外加電壓 的大小。圖7.34給出了繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)的主回路框圖。sU2 雙饋調(diào)速，定子繞組接到固定頻率的電網(wǎng)上，且轉(zhuǎn)子繞組需要一個(gè)幅值、頻率、相位可調(diào)的三相交流電源，圖7.34 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速 202cosEUsllU2串級(jí)調(diào)速工作原理：將轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差頻率電勢(shì)經(jīng)整流變?yōu)橹绷鱑d，再由逆變器和變壓器將直流功率逆變?yōu)榻涣鞴β剩仞佒岭娋W(wǎng)，饋送功率為sPem。改變逆變角，可調(diào)節(jié)直流側(cè)電壓大小，及饋送電網(wǎng)轉(zhuǎn)差功率大小，以間接調(diào)節(jié)U2s。達(dá)到改變轉(zhuǎn)差率s，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速目的。逆變器交流側(cè)線電壓轉(zhuǎn)子開(kāi)路時(shí)線電壓 上述由雙饋調(diào)速與串極調(diào)速組成的系統(tǒng)分

54、別又稱為Scherbius系統(tǒng)(謝爾比烏斯速度控制系統(tǒng) )和Kramer系統(tǒng)(克萊默)，其主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)差功率是否可以在變流器中雙向傳遞。這些系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：u 運(yùn)行效率高；運(yùn)行效率高； u 變流器的容量較??；變流器的容量較?。?u 可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)僅對(duì)雙饋調(diào)速系統(tǒng)而言）?？梢愿纳齐娋W(wǎng)的功率因數(shù)僅對(duì)雙饋調(diào)速系統(tǒng)而言）。 所謂制動(dòng)是指電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反的一種運(yùn)行狀態(tài)，所謂制動(dòng)是指電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速方向相反的一種運(yùn)行狀態(tài)，該狀態(tài)下，電機(jī)吸收電機(jī)軸上機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換為電能。該狀態(tài)下，電機(jī)吸收電機(jī)軸上機(jī)械能，并轉(zhuǎn)換為電能。 制動(dòng)可使電力拖動(dòng)系統(tǒng)快速停車，或保持重物均速下放。制動(dòng)可使電力拖動(dòng)系統(tǒng)快

55、速停車，或保持重物均速下放。A、能耗制動(dòng)、能耗制動(dòng)什么是能耗制動(dòng)？什么是能耗制動(dòng)？ 制動(dòng)過(guò)程中，大部分動(dòng)能或勢(shì)能均轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿?dòng)過(guò)程中，大部分動(dòng)能或勢(shì)能均轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上。電能消耗在轉(zhuǎn)子回路的電阻上。如何實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的能耗制動(dòng)？如何實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的能耗制動(dòng)？方法：建立能耗制動(dòng)磁場(chǎng)。方法：建立能耗制動(dòng)磁場(chǎng)。所以，三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)：所以，三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)：需提供額外的勵(lì)磁電源。需提供額外的勵(lì)磁電源。A、能耗制動(dòng)、能耗制動(dòng)具體做法是：具體做法是： 將所要制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組迅速?gòu)碾娋W(wǎng)上斷開(kāi)，同時(shí)將所要制動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組迅速?gòu)碾娋W(wǎng)上斷開(kāi)，同時(shí)將其切換至直流電源上。通

56、過(guò)給定子繞組加入直流勵(lì)磁電流建立將其切換至直流電源上。通過(guò)給定子繞組加入直流勵(lì)磁電流建立恒定磁場(chǎng)。恒定磁場(chǎng)。 物理解釋：物理解釋： 直流電流流過(guò)定子兩相繞組，在電動(dòng)機(jī)氣隙中建立一個(gè)位置直流電流流過(guò)定子兩相繞組，在電動(dòng)機(jī)氣隙中建立一個(gè)位置固定，大小不變的恒定磁場(chǎng)。固定，大小不變的恒定磁場(chǎng)。 轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在慣性外力下切割這個(gè)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流右手定轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在慣性外力下切割這個(gè)磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電流右手定則），則）， 該電流和磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩左手定則），轉(zhuǎn)矩方該電流和磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩左手定則），轉(zhuǎn)矩方向肯定與轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反。向肯定與轉(zhuǎn)子實(shí)際旋轉(zhuǎn)方向相反。結(jié)論：旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和恒定磁場(chǎng)之間相互作

57、用，便結(jié)論：旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和恒定磁場(chǎng)之間相互作用，便產(chǎn)生具有制動(dòng)性的電磁轉(zhuǎn)矩。產(chǎn)生具有制動(dòng)性的電磁轉(zhuǎn)矩。能耗制動(dòng)時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性計(jì)算能耗制動(dòng)時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性計(jì)算 為了計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性，通常引入等效電流的概念。然后再根據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的機(jī)械特性獲得能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性。具體過(guò)程介紹如下：具體過(guò)程介紹如下：圖7.36 異步電動(dòng)機(jī)兩相定子繞組通入直流時(shí)所產(chǎn)生的磁勢(shì)圖7.36 a的定子直流合成磁勢(shì)為：2cos30AFFINFBAFFF_21FAF30圖7.36 a的定子直流合成磁勢(shì)為：114 12cos3032wAN kIFFp（7-36）設(shè)將設(shè)將 等效

58、為三相合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)等效為三相合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) 后，定子每相等效電流的有效值為后，定子每相等效電流的有效值為 ，則有：，則有：FFI1122423IpkNFw（7-37）考慮到等效前后 ，由式7-36）、（7-37得： FFII32（7-38）14210.92KyyccIFNN I基波磁勢(shì)幅值6-36）11119 . 0IpkNFw每相繞組所產(chǎn)生的基波磁勢(shì)幅值對(duì)于直流，相磁勢(shì)的幅值不用再乘根號(hào)23相基波合成磁勢(shì)的幅值：1112FmF 等效電流的有效值為 考慮到等效前后磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)轉(zhuǎn)速不變，即 相對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速仍為 ，又由于 相對(duì)定子的轉(zhuǎn)速為同步速度 ，則能耗制動(dòng)的轉(zhuǎn)差率為：F)0(nFpfn116

59、01nn（7-39）由此繪出能耗制動(dòng)時(shí)的等效電路如圖7.37所示。圖7.37 三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的等效電路 利用圖7.37便可求得能耗制動(dòng)時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性表達(dá)式為： )()(2222122121122211xxrrIxmrImPTmmemem（7-40其中2221rvvrvr2122()mmjxIIrj xx 1|II設(shè)：0()mr 忽略鐵耗 對(duì)式7-40求導(dǎo)并使 ，便可求得能耗制動(dòng)時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩和臨界轉(zhuǎn)差率分別為：0vTem)(2212121maxxxIxmTmme(7-41)22xxrmm(7-42) 將式7-40除以7-41并利用式7-42），便可獲得能耗制動(dòng)時(shí)機(jī)械特性

60、的實(shí)用表達(dá)式為：mmeemTTmax2(7-43) 根據(jù)式7-40或式7-43繪出三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性如圖7.38所示。)()(2222122121122211xxrrIxmrImPTmmemem)()(222122122111xxsrrsrUfpmTem圖7.38 三相異步電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性)()(2222122121xxrrIxmTmmemmmeemTTmax2)(2212121maxxxIxmTmme22xxrmm1nn0制動(dòng)時(shí)：n與Tem方向相反，n0時(shí)， Tem0n01)(2mmnvr曲線曲線3是在曲線是在曲線1的基礎(chǔ)上同時(shí)串的基礎(chǔ)上同時(shí)串入轉(zhuǎn)子電阻。入轉(zhuǎn)子電阻