異步電動機(jī)的電氣控制機(jī)電傳動控制

異步電動機(jī)的電氣控制機(jī)電傳動控制第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第2頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月§5-1異步電動機(jī)電氣制動的種類二、發(fā)電反饋制動第五章異步電動機(jī)的電氣制動

基本原理分析：如圖5-1重物下放拖動系統(tǒng)(n0-n)Fnn0電動機(jī)狀態(tài)n<n0S>0(n-n0)Fnn0制動狀態(tài)n>n0S<0第3頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第5頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)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(jī)電氣制動的種類第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、反接制動3.主要特點優(yōu)點：方法簡單、制動力矩大，能實現(xiàn)減速和限速制動；

缺點：S>1，能量損耗較大；§5-1異步電動機(jī)電氣制動的種類第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

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?；驹碇苿訒r，定子接直流電源，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(jī)電氣制動的種類第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

基本原理——將定子的三相交流激磁改成直流激磁，使定子的旋轉(zhuǎn)磁場變成靜止磁場，轉(zhuǎn)子在負(fù)載力矩作用下進(jìn)行發(fā)電制動。動力制動--需要解決的問題：1）三相交流激磁與直流激磁的等效關(guān)系及其接線方式；

2）直流勵磁方式對動力制動機(jī)械特性的影響；§5-2動力制動的工作原理第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

等效關(guān)系--需要解決的主要問題：①如何將三相定子繞組與直流電源進(jìn)行連接？②在定子繞組中應(yīng)通入多大的直流激磁電流？基本要求：保證三相交流激磁與直流激磁的磁勢平衡關(guān)系；主要因素：取決于電動機(jī)三相定子的連接方式（Y或△連接）；§5-2動力制動的工作原理第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

1、三相繞組星形（Y）接法的等效關(guān)系設(shè)：任意時刻t，定子線圈三相繞組的相電流為：1）三相交流勵磁的變化規(guī)律§5-2動力制動的工作原理第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

1、三相繞組星形（Y）接法的等效關(guān)系（1）當(dāng)t=0瞬時，定子的三相交流電為：

=0=-1.23I1=+1.23I1交-直流的等效關(guān)系：2）三相交流勵磁的瞬時等效關(guān)系§5-2動力制動的工作原理第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

1、三相繞組星形（Y）接法的等效關(guān)系（2）當(dāng)ωt=π/2時，定子的三相交流電為：=+1.41I1=-0.707I1=-0.707I1交-直流的等效關(guān)系：2）三相交流勵磁的瞬時等效關(guān)系§5-2動力制動的工作原理第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

2、三相繞組三角形（Δ）接法的等效關(guān)系設(shè)：三相繞組的相電流為：電源線電流與繞組相電流的關(guān)系1）三相交流勵磁的變化規(guī)律§5-2動力制動的工作原理第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

2、三相繞組三角形（Δ）接法的等效關(guān)系（1）當(dāng)ωt=π/2時，電源三相線電流：交-直流勵磁的等效關(guān)系：2）三相交流勵磁的瞬時等效關(guān)系§5-2動力制動的工作原理第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

2、三相繞組三角形（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)系：2）三相交流勵磁的瞬時等效關(guān)系§5-2動力制動的工作原理第20頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

一、交-直流勵磁電流的等效關(guān)系

各種接線方式與等效電流的關(guān)系如表5-1§5-2動力制動的工作原理第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路等值電路——將轉(zhuǎn)子回路的電源參數(shù)（I2、E2）和電路參數(shù)（R2、X2）按一定的等效折算原則，折算到定子一側(cè)的電路?；径x：§5-2動力制動的工作原理第22頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路等值電路的實際意義：

可利用電路原理及其計算方法，對異步電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子工作參數(shù)進(jìn)行定量計算和分析，并得出電機(jī)在動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性方程和特性?！?-2動力制動的工作原理第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路等值電路的等效折算關(guān)系1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢的平衡關(guān)系

2、轉(zhuǎn)子回路的電勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原理3、定子回路的電勢平衡關(guān)系第24頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢的平衡關(guān)系

§5-2動力制動的工作原理第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢的平衡關(guān)系

1）電動機(jī)狀態(tài)下當(dāng)U1一定，φ恒定；I1隨I/2變化；§5-2動力制動的工作原理第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路1、定子磁勢與轉(zhuǎn)子磁勢的平衡關(guān)系

2）動力制動狀態(tài)下定子磁勢W1I1——恒定（直流勵磁）合成氣隙磁通φ，隨I2變化。§5-2動力制動的工作原理第27頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢平衡關(guān)系（5-21）§5-2動力制動的工作原理其中第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原理（5-21）（5-21）第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原理（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第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路2、轉(zhuǎn)子回路的電勢平衡關(guān)系§5-2動力制動的工作原理第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路3、定子回路的電勢平衡關(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(jī)的磁勵電抗?！?-2動力制動的工作原理第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路得定子電路的等效過程：§5-2動力制動的工作原理3、定子回路的電勢平衡關(guān)系第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路4、電機(jī)的等值電路根據(jù)定子電動勢E1和轉(zhuǎn)子開路等效電動勢E20的基本關(guān)系，可得：定子回路a、b兩點與轉(zhuǎn)子回路c、d兩點的電位相同。§5-2動力制動的工作原理第34頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

二、交流異步電機(jī)的等效電路4、電機(jī)的等值電路§5-2動力制動的工作原理第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)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動力制動的工作原理第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性1）求出轉(zhuǎn)子電流（5-24）§5-2動力制動的工作原理（5-22）第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性2）動力制動特性方程§5-2動力制動的工作原理（5-25）第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性（5-26）2）動力制動特性方程特性方程：式中：若不考慮鐵心的磁飽和，勵磁電抗xm為常數(shù)，上式可簡化成為：§5-2動力制動的工作原理第39頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性3）動力制動特性曲線特性方程：§5-2動力制動的工作原理定子勵磁電流I1一定，Mm一定；轉(zhuǎn)子電阻R2一定，Sm一定；第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性與電動機(jī)特性的不同點：動力制動狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)3）動力制動特性曲線§5-2動力制動的工作原理①最大力矩Mmax第41頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性與電動機(jī)特性的不同點：動力制動狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)其中：故，動力制動時，Sm非常小，需要串電阻R2增大Sm

3）動力制動特性曲線§5-2動力制動的工作原理②臨界轉(zhuǎn)差率Sm第42頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動

三、動力制動狀態(tài)下的機(jī)械特性與電動機(jī)特性的不同點：動力制動狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)3）動力制動特性曲線§5-2動力制動的工作原理③轉(zhuǎn)差率S的意義與表示轉(zhuǎn)差率的意義相同，表示方式不同。第43頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動一.計算方法及步驟1.計算方法

1）先計算I/2；2）然后計算電磁功率Ps；3）計算制動轉(zhuǎn)矩M，

得出機(jī)械特性

§5-3動力制動機(jī)械特性的計算第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動1）計算I/2

（5-24）考慮鐵心的磁飽和，勵磁電抗xm為I0的函數(shù)；xmI0§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動將5-24式兩邊平方得：由式(5-22)(5-23)得：（5-29）化簡后得：或（5-30）

§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟1）計算I/2

第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動根據(jù)：（5-30）在I1給定的條件下，設(shè)定一個I0值，在磁化曲線上找到相對應(yīng)的xm或E/20值，然后利用式（5-30）計算出I/2。§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟1）計算I/2

第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動2）計算轉(zhuǎn)差率S在I/2、R/2、x/2已知的條件下，由式（5-29）得：

（5-31）§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動3）計算電磁功率Ps得出I/2、R/2、S的條件下：4）制動轉(zhuǎn)矩M計算或（5-32）5）制動特性的繪制設(shè)定一個I0，可算出一點S和M，作特性上的一個點;再改變I0值，可得另一點S和M，通過逐點計算，得出特性曲線。§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動2.計算步驟已知條件1）異步電動機(jī)磁化曲線或2）定子繞組與轉(zhuǎn)子繞組的變比3）轉(zhuǎn)子繞組電阻r2和漏電抗x2，及轉(zhuǎn)子附加電阻R2；4）定子給定的勵磁電流Id或I1。（見表5-1）§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟第50頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動1）根據(jù)定子繞組的連接方式，按表5-l由，勵磁電流Id得出I12）設(shè)定一個I0，在磁化曲線上查到對應(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）逐點計算出若干組（S，M），將數(shù)據(jù)繪出機(jī)械特性曲線。（5-30）（5-31）（5-32）§5-3動力制動機(jī)械特性的計算一.計算方法及步驟2.計算步驟第51頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動二.實用計算方法1、簡化計算式忽略1）定子側(cè)的簡化計算令：x/2=0，式（5-30）（5-31）和（5-32）可簡化為：（5-34）（5-35）（5-36）§5-3動力制動機(jī)械特性的計算第52頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動2）轉(zhuǎn)子側(cè)的簡化計算用變比系數(shù)KT，將I/2、E/20、R/2還原成轉(zhuǎn)子原電路參數(shù)，得：（5-37）（5-38）（5-39）§5-3動力制動機(jī)械特性的計算二.實用計算方法1、簡化計算式忽略第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動2、萬用磁化曲線——特定系列電動機(jī)的通用磁化曲線。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(jī)械特性的計算二.實用計算方法第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動§5-3動力制動機(jī)械特性的計算二.實用計算方法第55頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動3、磁化曲線應(yīng)用

1）已知：定子額定勵磁電流I0N

2）設(shè)定I0，得3）由I*0和萬用磁化曲線，得E*20

4）已知：轉(zhuǎn)子額定電壓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(jī)械特性的計算二.實用計算方法第56頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動三.計算舉例〔例5-1〕計算某異步電動機(jī)的動力制動特性Mmr2R21R22令：x/2=0x/2≠0§5-3動力制動機(jī)械特性的計算第57頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動〔例5-1〕計算某異步電動機(jī)的動力制動特性計算結(jié)果分析：1）在轉(zhuǎn)子回路無附加電阻時，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(jī)狀態(tài)下：附加電阻R2=1.5r2；動力制動狀態(tài)：附加電阻R21=11×r2；5）考慮x/2時，最大力矩較簡化計算下降約小5%。三.計算舉例§5-3動力制動機(jī)械特性的計算第58頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章異步電動機(jī)的電氣制動四.直流勵磁電流的估算工程問題：已知：制動力矩M；求Id、Ud；(電源容量)計算依據(jù)：直流勵磁電流Id與最大制動轉(zhuǎn)矩