異步電動機電氣制動課程課件

第五章異步電動機的電氣制動

一、概述1、電力拖動系統(tǒng)的制動方式機械制動——用于停車制動；電氣制動——用于減速制動、限速制動；2、交流異步電機的電氣制動方式

發(fā)電反饋制動；反接制動；

動力制動；§5-1異步電動機電氣制動的種類1機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

二、發(fā)電反饋制動1、基本原理1）基本原理當(dāng)n>n0時，S<0，使F與n方向相反;2）基本方法

（1）在重力載荷作用下，使n>n0時，產(chǎn)生制動——限速制動；（2）采用調(diào)頻電源（f↓→n0↓），使n>n0=60f/p時，產(chǎn)生制動力（稱低頻制動）——減速制動；§5-1異步電動機電氣制動的種類2機電學(xué)院機電工程系§5-1異步電動機電氣制動的種類二、發(fā)電反饋制動第五章異步電動機的電氣制動

基本原理分析：如圖5-1重物下放拖動系統(tǒng)(n-n0)Fnn0制動狀態(tài)n>n0S<03機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

二、發(fā)電反饋制動2、工作特性特性方程主要特點：制動時，n>n0，S<0，(S為負(fù)值)

制動特性，位于第2象限；§5-1異步電動機電氣制動的種類4機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

二、發(fā)電反饋制動1）在恒頻電源下，通過重力負(fù)載實現(xiàn)限速制動。主要特點：勿需改變正常接線方式；

不增加任何設(shè)備;節(jié)能效果好——向電網(wǎng)反饋電能;

使用條件：

——用于重力負(fù)載的限速制動，

n>n0。3、實際應(yīng)用§5-1異步電動機電氣制動的種類5機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

二、發(fā)電反饋制動3、實際應(yīng)用2）采用變頻電源，通過調(diào)頻實現(xiàn)制動；

主要特點：采用變頻電源；制動力矩可調(diào)，制動效果好；但不能向電網(wǎng)反饋電能，只能消耗在電阻中。使用條件：用于減速或限速制動，n<n0§5-1異步電動機電氣制動的種類6機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

三、反接制動1.制動方式1）兩相反接制動;

改變φ(n0)方向，M<0，n>0;2）反轉(zhuǎn)反接制動

改變n方向，n<0，M>0;§5-1異步電動機電氣制動的種類7機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

基本原理①改變定子三相電源任意兩相相序使n0

<0→S>1,M<0，產(chǎn)生制動。②在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻進(jìn)行限流增加,并調(diào)節(jié)制動力。主要應(yīng)用：減速制動；三、反接制動1）兩相反接制動;

改變φ(n0)方向,M<0,n>0;§5-1異步電動機電氣制動的種類8機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

基本原理：①在轉(zhuǎn)子繞組中串入電阻R2，使M<ML，轉(zhuǎn)速n<0,S>1;②n與M方向相反，產(chǎn)生制動力。主要應(yīng)用：限速制動；三、反接制動2）反轉(zhuǎn)反接制動

改變n方向,n<0,M>0;§5-1異步電動機電氣制動的種類9機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電氣制動

三、反接制動2.主要應(yīng)用1）兩相反接制動——減速制動；2）反轉(zhuǎn)反接制動——限速制動；重力提升重力提升重力下放§5-1異步電動機電氣制動的種類10機電學(xué)院機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動三、反接制動3.主要特點優(yōu)點：方法簡單、制動動力矩大，能實實現(xiàn)減速和限速速制動；缺點：S>1，能量損耗較大；；§5-1異步電動機電氣氣制動的種類11機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動四、動力制動動力制動——也稱為能耗制動；主要應(yīng)用——減速制動和低速限速制動。基本原理制動時，定子接接直流電源，使f1=0，n0=0；當(dāng)n0=0時，Δn=n0-n<0，I2<0，M<0，產(chǎn)生制動；§5-1異步電動機電氣氣制動的種類12機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動基本原理——將定子的三相交交流激磁改成直直流激磁，使定定子的旋轉(zhuǎn)磁場場變成靜止磁場場，轉(zhuǎn)子在負(fù)載載力矩作用下進(jìn)進(jìn)行發(fā)電制動。。動力制動--需要解決的問題題：1）三相交流激磁與與直流激磁的等等效關(guān)系及其接接線方式；2）直流勵磁方式式對動力制動機械特特性的影響；§5-2動力制動的工作作原理13機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動一、交-直流勵磁電流的的等效關(guān)系等效關(guān)系--需要解決的主要要問題：①如何將將三相定子繞組組與直流電源進(jìn)進(jìn)行連接？②在定子繞繞組中應(yīng)通入多多大的直流激磁磁電流？基本要求：保證三相交流激激磁與直流激磁磁的磁勢平衡關(guān)關(guān)系；主要因素：取決于電動機三三相定子的連接接方式（Y或△連接）；§5-2動力制動的工作作原理14機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動一、交-直流勵磁電流的的等效關(guān)系1、三相繞組星形形（Y）接法的等效關(guān)系系設(shè)：任意時刻t，定子線圈三相繞繞組的相電流為為：1）三相交流勵磁磁的變化規(guī)律§5-2動力制動的工作作原理15機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動一、交-直流勵磁電流的的等效關(guān)系1、三相繞組星形形（Y）接法的等效關(guān)系系（1）當(dāng)t=0瞬時，定子的三三相交流電為：：=0=-1.23I1=+1.23I1交-直流的等效關(guān)系：2）三相交流勵磁磁的瞬時等效關(guān)關(guān)系§5-2動力制動的工作作原理16機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動一、交-直流勵磁電流的的等效關(guān)系1、三相繞組星形形（Y）接法的等效關(guān)系系（2）當(dāng)ωt=π/2時，定子的三相相交流電為：=+1.41I1=-0.707I1=-0.707I1交-直流的等效關(guān)系：2）三相交流勵磁磁的瞬時等效關(guān)關(guān)系§5-2動力制動的工作作原理17機電學(xué)院機機電工程系第五章異步電動機的電電氣制動一、交-直流勵磁電流的的等效關(guān)系2、三相相繞組組三角角形（（Δ）接法的的等效效關(guān)系系設(shè)：三三相繞繞組的的相電流流為：電源線電流流與繞組組相電流流的關(guān)系1）三相相交流流勵磁磁的變變化規(guī)規(guī)律§5-2動力制制動的的工作作原理理18機電學(xué)學(xué)院機機電工工程系系第五章章異步電電動機機的電電氣制制動一、交交-直流勵勵磁電電流的的等效效關(guān)系系2、三相相繞組組三角角形（（Δ）接法的的等效效關(guān)系系（1）當(dāng)ωt=π/2時，電電源三三相線電流流：交-直流勵勵磁的的等效效關(guān)系系：2）三相相交流流勵磁磁的瞬瞬時等等效關(guān)關(guān)系§5-2動力制動的工作原原理19機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動一、交-直流勵磁電流的等等效關(guān)系2、三相繞組三角形形（Δ）接法的等效關(guān)系（2）當(dāng)ωt=π/3時，電源三相線電流：交-直流勵磁的等效關(guān)關(guān)系：2）三相交流勵磁的的瞬時等效關(guān)系§5-2動力制動的工作原原理20機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動一、交-直流勵磁電流的等等效關(guān)系各種接線方式與等等效電流的關(guān)系如如表5-1§5-2動力制動的工作原原理21機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路等值電路——將轉(zhuǎn)子回路的電源源參數(shù)（I2、E2）和電路參數(shù)（R2、X2）按一定的等效折算算原則，折算到定定子一側(cè)的電路。。基本定義：§5-2動力制動的工作原原理22機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路等值電路的實際意意義：可利用電路原理及及其計算方法，對對異步電機的定子子與轉(zhuǎn)子工作參數(shù)數(shù)進(jìn)行定量計算和分析，并得出電機在動動力制動狀態(tài)下的的機械特性方程和和特性?！?-2動力制動的工作原原理23機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路等值電路的等效折折算關(guān)系1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子子磁勢的平衡關(guān)系系2、轉(zhuǎn)子回路的電勢勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原原理3、定子回路的電勢勢平衡關(guān)系24機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子子磁勢的平衡關(guān)系系§5-2動力制動的工作原原理25機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子子磁勢的平衡關(guān)系系1）電動機狀態(tài)下當(dāng)U1一定，φ恒定；I1隨I/2變化；§5-2動力制動的工作原原理26機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子子磁勢的平衡關(guān)系系2）動力制動狀態(tài)下下定子磁勢W1I1——恒定（直流勵磁））合成氣隙磁通φ，隨I2變化?！?-2動力制動的工作原原理27機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢勢平衡關(guān)系（5-21）§5-2動力制動的工作原原理其中28機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原原理（5-21）（5-21）29機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原原理（5-21）（5-21）各參數(shù)的等效關(guān)系磁勢平衡等效原則視在功率不變銅耗不變無功功率不變30機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原原理31機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路3、定子回路的電勢勢平衡關(guān)系根據(jù)φ→W1→產(chǎn)生E1電磁作用關(guān)系，φ=kI0因此，E1可以用勵磁電流I0表示：式中：xm——電動機的磁勵電抗抗。§5-2動力制動的工作原原理32機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路得定子電路的等效效過程：§5-2動力制動的工作原原理3、定子回路的電勢勢平衡關(guān)系33機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路4、電機的等值電路路根據(jù)定子電動勢E1和轉(zhuǎn)子開路等效電電動勢E20的基本關(guān)系，可得得：定子回路a、b兩點與轉(zhuǎn)子回路c、d兩點的電位相同。?！?-2動力制動的工作原原理34機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動二、交流異步電機機的等效電路4、電機的等值電路路§5-2動力制動的工作原原理35機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機的電氣氣制動三、動力制動狀態(tài)態(tài)下的機械特性分析方法電磁力矩為：同步電磁功率：求出轉(zhuǎn)子電流I/2，可求§5-2動力制動的工作原原理36機電學(xué)院機機電工工程系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性1）求出轉(zhuǎn)子子電流（5-24）§5-2動力制動的的工作原理理（5-22）37機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性2）動力制動動特性方程程§5-2動力制動的的工作原理理（5-25）38機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性（5-26）2）動力制動動特性方程程特性方程：：式中：若不考慮鐵鐵心的磁飽飽和，勵磁磁電抗xm為常數(shù)，上上式可簡化化成為：§5-2動力制動的的工作原理理39機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性3）動力制動動特性曲線線特性方程：：§5-2動力制動的的工作原理理定子勵磁電電流I1一定，Mm一定；轉(zhuǎn)子電阻R2一定，Sm一定；40機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性與電動機特特性的不同同點：動力制動狀狀態(tài)電動機狀態(tài)態(tài)3）動力制動動特性曲線線§5-2動力制動的的工作原理理①最大力矩Mmax41機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性與電動機特特性的不同同點：動力制動狀狀態(tài)電動機狀態(tài)態(tài)其中：故，動力制制動時，Sm非常小，需要串電電阻R2增大Sm3）動力制動動特性曲線線§5-2動力制動的的工作原理理②臨界轉(zhuǎn)差差率Sm42機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三、動力制制動狀態(tài)下下的機械特特性與電動機特特性的不同同點：動力制動狀狀態(tài)電動機狀態(tài)態(tài)3）動力制動動特性曲線線§5-2動力制動的的工作原理理③轉(zhuǎn)差率S的意義與表表示轉(zhuǎn)差率的意意義相同，表示方式式不同。43機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動一.計算方法及及步驟1.計算方法1）先計算I/2；2）然后計算算電磁功率率Ps；3）計算制動動轉(zhuǎn)矩M，得出機械特特性§5-3動力制動機機械特性的的計算44機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動1）計算I/2（5-24）考慮鐵心的的磁飽和，，勵磁電抗抗xm為I0的函數(shù)；xmI0§5-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟45機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動將5-24式兩邊平方方得：由式(5-22)(5-23)得：（5-29）化簡后得：：或（5-30）

§5-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟1）計算I/246機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動根據(jù)：（5-30）在I1給定的條件件下，設(shè)定定一個I0值，在磁化曲線線上找到相相對應(yīng)的xm或E/20值，然后利利用式（5-30）計算出I/2?！?-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟1）計算I/247機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動2）計算轉(zhuǎn)差率率S在I/2、R/2、x/2已知的條件件下，由式式（5-29）得：（5-31）§5-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟48機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動3）計算電磁功功率Ps得出I/2、R/2、S的條件下：：4）制動轉(zhuǎn)矩矩M計算或（5-32）5）制動特性性的繪制設(shè)定一個I0，可算出一點點S和M，作特性上的的一個點;再改變I0值，可得另另一點S和M，通過逐點計計算，得出出特性曲線線。§5-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟49機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動2.計算步驟已知條件1）異步電動動機磁化曲曲線或2）定子繞組組與轉(zhuǎn)子繞繞組的變比比3）轉(zhuǎn)子繞組組電阻r2和漏電抗x2，及轉(zhuǎn)子附附加電阻R2；4）定子給定定的勵磁電電流Id或I1。（見表5-1）§5-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟50機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動1）根據(jù)定子子繞組的連連接方式，，按表5-l由，勵磁電電流Id得出I12）設(shè)定一個個I0，在磁化曲曲線上查到到對應(yīng)的E/20=xmI0。3）根據(jù)式(5-30)計算I/2；4）根據(jù)式(5-31)計算S；5）根據(jù)式(5-32)計算M；6）逐點計算算出若干組組（S，M），將數(shù)據(jù)繪出出機械特性性曲線。（5-30）（5-31）（5-32）§5-3動力制動機機械特性的的計算一.計算方法及及步驟2.計算步驟51機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動二.實用計算方方法1、簡化計算式式忽略1）定子側(cè)的的簡化計算算令：x/2=0，式（5-30）（5-31）和（5-32）可簡化為為：（5-34）（5-35）（5-36）§5-3動力制動機機械特性的的計算52機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動2）轉(zhuǎn)子側(cè)的的簡化計算算用變比系數(shù)數(shù)KT，將I/2、E/20、R/2還原成轉(zhuǎn)子子原電路參參數(shù)，得得：（5-37）（5-38）（5-39）§5-3動力制動機機械特性的的計算二.實用計算方方法1、簡化計算式式忽略53機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動2、萬用磁化曲曲線——特定系列電電動機的通用磁化化曲線。橫座標(biāo)——相對勵磁電流縱座標(biāo)——轉(zhuǎn)子相對電勢§5-3動力制動機機械特性的的計算二.實用計算方方法54機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動§5-3動力制動機機械特性的的計算二.實用計算方方法55機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動3、磁化曲線線應(yīng)用1）已知：定定子額定勵勵磁電流I0N2）設(shè)定I0，得

3）由I*0和萬用磁化化曲線，得得E*204）已知：轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子額定電電壓E2N，由E*20=E20/E2N，可得；E205）利用式（（3-34）（3-35）（3-36）求S、M，作曲線；§5-3動力制動機機械特性的的計算二.實用計算方方法56機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動三.計算舉例〔例5-1〕計算某異步步電動機的的動力制動動特性Mmr2R21R22令：x/2=0x/2≠0§5-3動力制動機機械特性的的計算57機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動〔例5-1〕計算某異步步電動機的的動力制動動特性計算結(jié)果分分析：1）在轉(zhuǎn)子回回路無附加加電阻時，，Sm=0.026;2）當(dāng)R2=R21=0.309=11×r2時，Sm=0.33；3）當(dāng)R2=R22=1.719=61×r2時，Sm=1.64；4）當(dāng)Sm=0.33時，電動機狀態(tài)態(tài)下：附加電阻R2=1.5r2；動力制動狀狀態(tài)：附加電阻阻R21=11×r2；5）考慮x/2時，最大力力矩較簡化化計算下降降約小5%。三.計算舉例§5-3動力制動機機械特性的的計算58機電學(xué)院機機電工程系系第五章異步電動機機的電氣制制動四.直流勵磁電電流的估算算工程問題：：已知：制動動力矩M；求Id、Ud；(電源容量