異步電機拖動-制動和四象限運行 反接、能耗、回饋制動和四象限運行課件

三相異步電動機的制動異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行nTs=0電動n0TLs=0s>1反向電動異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行電動狀態(tài)下電磁轉矩為拖動性轉矩，即Tem與n同向正向電動運行I象限反向電動運行III象限制動狀態(tài)下電磁轉矩為阻力矩，即Tem與n反向有無正、反向制動運行呢？異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行1、反接制動2、回饋制動3、能耗制動三相異步電動機的制動的方法異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行1、反接制動

1)條件：轉子實際旋轉方向與定子磁場旋轉方向相反：n與n0方向相反。轉差率：異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行3~M3~3~M3~Rb制動前的電路制動時的電路異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行2)功率平衡關系：電動機輸入功率為：

反接制動時，電動機既從軸上吸入機械功率，也從電網輸入電功率，并全部消耗在轉子繞組電阻中。因此轉子回路必須串入大電阻，減小I2。異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行3）機械特性電源反接制動nTs=0反接制動電動n0TLn0'快速停車s=0s>1異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行

倒拉反轉（轉向反向反接制動）繞線轉子回路接入電阻（位能轉矩）nTs01電動n0反接TLTLT重載低速下放反接制動（繞線轉子）TNSNSL1s>1異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行

反接制動的產生兩個條件：電源反接——適用于反抗性負載快速停機倒拉反轉（轉向反接或繞線轉子回路接入電阻）

——適用于位能負載的勻低速下放

異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行－TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動時：定子相序改變，

n0變向。OnT1n02－n0

b

s=

－n0

－n－n0=n0＋nn0即：s

＞1(第II象限)。同時：E2s、I2

反向，Tem

反向。ac

a點b點(T＜0，制動開始)慣性n↓c點(n=0，T≠0)，制動結束。d

4）電源反接制動過程——快速停車①制動過程異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行若到

c點時，若未切斷電源：（a）若為反抗性負載－TLTLOnT1n02－n0

b

ac

d

若|Tc|>|TL|，則反向起動進入III象限，穩(wěn)定運行在d點，此時為反向電動狀態(tài)異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行若到

c點時，若未切斷電源：（b）若為位能性負載－TLTLOnT1n02－n0

b

ac

d

進入III象限，Tem和TL均為拖動轉矩，使電機反向起動，直到進入IV象限，穩(wěn)定運行在e點，此時Tem>0，ne<0,且|ne|>|-n0|,電機發(fā)電運行狀態(tài)，為回饋制動狀態(tài)e

異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行取決于Rb的大小。②

制動效果aOnT1n02－n0b

c

③制動時的功率

Pem=3I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=3(R2'＋Rb')I2'2=Pem－PM=Pe＋|PM|＜0PM

=(1－s)Pem三相電能電磁功率Pem轉子機械功率PM定子轉子電阻消耗掉異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行OnT1n02b

c

TLad

①制動過程

定子相序不變，轉子電路串聯(lián)對稱電阻Rb。a點b點(Tb＜TL)，慣性n↓c點(n=0，Tc＜TL)在TL作用下電機反向起動d點(

nd＜0，Td

=TL)

制動運行狀態(tài)②制動效果

改變Rb的大小，改變特性2的斜率，

改變nd。3e

低速提升重物5）倒拉反轉過程LT異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行③制動時的功率s=n0－n

n0第IV象限：＞1(n＜0)Pem=3I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=3(R2'＋Rb')I2'2=Pem－PM=Pem＋|PM|＜0PM=(1－s)Pem——定子輸入電功率——軸上輸入機械功率（位能負載的位能）——電功率與機械功率均消耗在轉子電路中。異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行倒拉反轉運行與反接制動運行的異同功率關系相同n與n0反向，s>1倒拉反轉n0>0，n<0，s>1電源反接n0<0，n>0，s>1倒拉反轉運行時的負載向電動機送入機械功率是靠負載貯存的位能的減??；而反接制動是靠電機慣性。異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行2、回饋制動

1）條件：

異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行2）功率平衡關系：（電動機發(fā)電運行）PemP1PMP0P2轉差功率輸入有功功率電磁功率機械功率軸上輸出功率=風摩損耗＋雜散損耗（含各諧波損耗）回饋Is·Im·＋－異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行3）機械特性：nTs01回饋制動電動n0S<0異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行T

n

O

f1'f1"f1'＞

f1"1.調速過程中的回饋制動（轉向不變）TL

a

b

c

d

T

n

O

Y

YY

TL

a

b

c

d

4）回饋制動的產生異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行2.位能性負載拖動電機高于同步轉速回饋制動（轉向不變）如：電車下坡nTs01回饋制動電動n0S<0TLT’L異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行O

n

T

TL

n0－n0

3.下放位能負載時的回饋制動（轉向改變）

G

RbT

3~

M3~

T

n

TL

b

a

c

正向電動

反接制動

d

n

回饋制動

反向電動

e

異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行制動效果Rb

→下放速度

?！鶠榱吮苊馕ｋU的高速，一般不串聯(lián)

Rb。O

n

T

TL

n0－n0

異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行

＜0(n＜-n0)

＜0

——發(fā)出電功率，向電源回饋電能。＜0

——軸上輸入機械功率(位能負載的位能)。

PCu2=Pem－PM|Pem

|=|PM|－PCu2

——機械能轉換成電能(減去轉子銅損耗等)。5）反饋制動時的功率s=－n0－n－n0=n0＋n

n0第IV象限：Pem=3I2'2R2'＋Rb'sPM=(1－s)Pems=n0－nn0第II象限：＜0(n>n0)異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行M3~3~S1

制動前

S1合上，S2斷開，電機為電動狀態(tài)。n

＋U－S2

Rb3、能耗制動

1)條件：

將需制動的三相異步電動機斷開交流電源后，立即在定子繞組中通入直流，建立一恒定磁場。

異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行M3~3~S1

制動前

S1合上，S2斷開，電機為電動狀態(tài)。

制動時

S1斷開，S2合上。定子:U→IZ→Φ

轉子:n→E2→I2

電機為制動狀態(tài)。n

＋U－S2

RbIZ×ΦFFTT

3、能耗制動

1)條件：

將需制動的三相異步電動機斷開交流電源后，立即在定子繞組中通入直流，建立一恒定磁場。

T與n反向異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行2)能耗制動過程——迅速停車TLOnT12①制動過程

制動前：特性1。制動時：特性2。原點O(n=0，T=0)，a點b點慣性ab

(T＜0，制動開始)n↓制動過程結束②制動效果

Rb

→IZ

→Φ

→T

→制動快。③制動時的功率定子輸入：P1

=0，軸上輸出：P2=TΩ＜0。動能P2→轉子電路的電能→PCu2消耗掉異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行3)定子等效電流電磁轉矩Tem的產生，僅與定子磁動勢的大小以及它與轉子之間的相對運動有關?？梢杂萌嘟涣麟娏鳟a生的旋轉磁動勢F~等效代替直流磁動勢FZ。等效原則：a）保持磁動勢幅值不變b）保持磁動勢與轉子之間相對轉速不變，為0-n=-n。能耗制動轉差率異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行①Y接，輸入直流電流IZ，則A相和B相繞組分別產生合成磁動勢②三相繞組中通過三相交流電流，合成磁動勢F~異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行③由F~=FZ得即定子Y接方式，IZ產生的磁動勢可以由定子繞組通入大小為的三相交流電流產生的磁動勢等效。異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行從相量圖中，由余弦定理得忽略鐵損4)電磁轉矩及機械特性異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行由前式得到電磁轉矩異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行由上式可知，異步電動機能耗制動時的轉矩決定于等效電流I1，并且還是轉子相對轉速ν與轉子回路電阻R2’的函數(shù)。令可求得能耗制動時的最大轉矩Tm及對應的臨界相對轉速νm異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行機械特性圖：nTs01能耗制動電動n0TL0Tmax異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行機械特性圖：異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行能耗制動時的機械特性特點：

OnT①因T與n方向相反，

n－T曲線在第二、四象限。

②因n=0時，T=0，

n－T曲線過原點。

③制動電流增大時，制動轉矩也增大；產生最大轉矩的轉速不變。I1"I1'＜異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行采用能耗制動停車，既要有較大的制動轉矩，又不要使定、轉子回路電流過大而使繞組過熱，根據(jù)經驗：對鼠籠式異步電動機：對繞線式異步電動機：異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行5)能耗制動運行——下放重物TLOnT12aa點b點

慣性(T＜0，制動開始)b

n↓原點O(n=0，T=0)在TL作用下n反向增加c

c點(T=TL),制動運行狀態(tài)以速度nc

穩(wěn)定下放重物。a）若為反抗性負載電動機停車b）若為位能性負載異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行三相異步電動機四象限運行異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行nTs=0反接制動電動n0TL快速停車s=0s>1能耗制動回饋制動反向電動反接制動|倒拉反轉能耗制動異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行異步電機拖動——制動和四象限運行反接、能耗、回饋制動和四象限運行例：某起重機吊鉤由一臺繞線式三相異步電動機拖動，電動機額定數(shù)據(jù)為：PN=40kW，nN=1464r/min，λT=2.2，R2=0.06Ω。電動機的負載轉矩TL的情況是，提升重物TL1=261Nm，下放重物TL2=208Nm。（1）提升重物，要求有低速、高速兩檔，且高速時轉速nA為工作在固有特性上的轉速，低速時轉速為nB=0.25