第6章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)

1、電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ),范國偉安徽工業(yè)大學(xué),第6章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng),異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)同直流電機(jī)有相同的地方，也有不同的特點(diǎn)。應(yīng)該在掌握直流電機(jī)啟動(dòng)與制動(dòng)的原理的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)學(xué)習(xí)異步電動(dòng)機(jī)特性曲線的特點(diǎn)，在異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與制動(dòng)過程中有那些特殊的情況。,6 - 1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,與直流電機(jī)相似三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性也是表示轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的函數(shù)關(guān)系，即：T＝f（n）,三相異步電機(jī)的機(jī)械特性方程,有三種方式：①物理

2、表達(dá)式：T＝ＣMΦｍI2’cosφ2 （形式類似直流電機(jī)的 T＝CTΦIa ）②參數(shù)表達(dá)式:（用等值電路中的參數(shù)表達(dá)轉(zhuǎn)矩）③實(shí)用表達(dá)式:,,,異步電機(jī)的固有機(jī)械特性,異步電機(jī)固有（自然）特性的條件： ①施加電源電壓額定ｕ＝ＵN；　②電源頻率額定ｆ＝ｆN；　③定子按規(guī)定方式接線； ④定轉(zhuǎn)子不串R、L、C?！锂惒诫姍C(jī)機(jī)械特性由下三點(diǎn)確定曲線：Ｔ－同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)（T＝０，ｎ＝ｎ０）Ｄ－最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)（T＝Tｍ

3、，Ｓ＝Ｓｍ）Ｑ－起動(dòng)點(diǎn)?。ǎ睿剑?，T＝Tst）,,,,,,●,●,●,n,Sm,Tm,Tst,D,T,Q,↓S,0,0,1,T,n0,異步電機(jī)的人為機(jī)械特性,⑴降壓人為特性?。睿安蛔儯琓＝０?。樱聿蛔?，Tｍ∝Ｕ12?。樱剑保琓st∝Ｕ1注意：若負(fù)載轉(zhuǎn)矩接近額定,降壓對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行極為不利。當(dāng)T＝TN時(shí)ｕ↓→Φｍ↓（但轉(zhuǎn)速ｎ和功率因數(shù)變化不大）則從下式看出：TN＝ＣTΦｍI2’COSφ2　　　　I2>I2N，I1>

4、I1N ∴不可長期運(yùn)行。,,,,,,,,↓Ｓ,n,,,,T,Tm,0.64Tm,Tst,0.64Tst,Sm,U1N,0.8U1N,0.5U1N,,異步電機(jī)的人為機(jī)械特性,⑵轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱電阻人為特性在繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路三相串對(duì)稱電阻 no 不變，T＝０； Sｍ∝ r2’+RΩ， Tm不變； S=1 在適當(dāng)范圍 RΩ ↑→Tst↑ （但RΩ

5、 太大Tst↓）,,,,,,,,,,n,↓s,sm,sm’,r2’,r2’+rΩ1,r2’+rΩ1,1,0,0,Tst,Tst1,Tst2,T,,異步電機(jī)的人為機(jī)械特性,⑶定子回路串接三相對(duì)稱電阻或電抗人為特性一般用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，以限制起動(dòng)電流。串電抗起動(dòng)，比串電阻損耗小得多。 no不變，T=o Sm ↓， Tm ↓ S ＝1，Tst↓ ▲在籠型異步電動(dòng)機(jī)的三相

6、定子回路中分別串對(duì)稱電阻或電抗不影響同步轉(zhuǎn)速的大小, 故no不變；但隨RΩ（或xΩ）增大，Sm、Tm及Tst.都減小。,,,,,,,n,T,Sm,Sm’,↓s,,異步電機(jī)的變頻人為機(jī)械特性,改變電源的頻率f→改變了同步轉(zhuǎn)速ns=60f/p特性曲線上下平移使用區(qū)的硬度不變★形同直流電機(jī)的變壓人為特性，被人為是異步電機(jī)的最佳調(diào)速特性曲線！,,,,n,T,↓s,,,fN,f2 > fN > f1,f2,f1,6

7、- 2 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),一、直接起動(dòng)（固有特性起動(dòng)）直接起動(dòng)也稱全壓起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)通過三相閘刀或磁力起動(dòng)器將定子繞組直接通上額定電壓的電源。這種方法設(shè)備簡單，操作方便，但起動(dòng)電流較大，可達(dá)額定電流的４～７倍。會(huì)引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，此波動(dòng)不能超過容許范圍。一般功率在7.5kw下電機(jī)直接起動(dòng)，若供電力變壓器容量相對(duì)電機(jī)容量比較大，符合下經(jīng)驗(yàn)公式，也能采用直接起動(dòng)。直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則不能帶額定負(fù)載起

8、動(dòng)或采取措施提高M(jìn)st.,,,,供電變壓器容量(KVA),電動(dòng)機(jī)容量（KW）,二、中大容量電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)——降壓起動(dòng),相對(duì)于配電的容量，稱電動(dòng)機(jī)為中、大容量，由于不帶負(fù)載或輕載起動(dòng)，主要矛盾是電流。,,1、定子串電阻或電抗降壓起動(dòng),直接起動(dòng)電流為I1st，降壓起動(dòng)電流為I1st’∴ I1st’＝ I1st／ａ(ａ>1為起動(dòng)電流所需降低的倍數(shù))而 Tst’＝ Tst／ａ２ (起動(dòng)轉(zhuǎn)矩陣Tst比電流下降得多)電抗電阻計(jì)算：

9、 直接起動(dòng)時(shí)Ust／I1st=ZK=√rk2+xK2 串電阻RΩ后Ust／I1st’=√(RΩ+rk)2+xK2而 I1st ＝ aI1st’ 則√(RΩ+rk)2+xK2=a√rk2+xK2∴ RΩ = √ a2 rk2 +(a2－1) xK2 －rK同理串電抗：ＸΩ = √ a2 xk2 +(a2－1) rK 2－ xK,,,,,,,2、自耦變壓器降壓起動(dòng),自耦變壓器降壓起動(dòng)器由一臺(tái)三相Ｙ形連接的自耦變壓器和切

10、換開關(guān)組成，又稱起動(dòng)補(bǔ)償器。 右圖為自耦變壓器一相繞組接線圖　　　　　 N1　 u1　 I2其變比為：---＝----＝---＝ａ>１ N2 u2 I1降壓起動(dòng)時(shí)，自耦變壓器原邊電壓U1為UN ；副邊電壓U2就是異步電動(dòng)機(jī)降低了的電壓U1’其降壓倍數(shù)為： U1　 Ue -----＝-----＝ａ>１ U2 U

11、1’設(shè)，全壓起動(dòng)電流為I1st；自耦變壓器降壓起動(dòng)電流為I1st’(I2)∴ I1st’= I2／a＝ I1st／a2 同樣：Tst’=Tst/a2 由上可知Tst’與I1st’降低倍數(shù)相同,這是自耦變壓器降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)?？蓪⒆择钭儔浩髯龀刹煌儽鹊某轭^,以適應(yīng)不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求,,QJ2：a=1.8,1.56,1.37分別降壓55,64,73% QJ3：a=2.5,1.67,1.25分別降壓40,60,80%,3、星—三

12、角（Y－△）起動(dòng),對(duì)哪些正常運(yùn)行時(shí)△接法,且又有首尾6個(gè)出線端的電動(dòng)機(jī)可在起動(dòng)時(shí)Y接法，正常運(yùn)行時(shí)又改成△接法,從而實(shí)現(xiàn)降壓√3倍起動(dòng)。 UY 1 I1st’ 1 1由 ---＝--- ----＝-------＝--- U△ √3 I1st (√3 )2 3∴ Tst’＝Tst／3條件：1°只能用于輕載和空載起動(dòng)； 2°正

13、常運(yùn)行為△接法的電機(jī)； 3°電動(dòng)機(jī)必須有六個(gè)抽頭。若Y/ △ 380 /220 這種電機(jī)則不行 （在只有380V三相電源時(shí)）若Y/ △660 /380只有380V電源時(shí)便可。,,,,例：一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)定子△接法，PN=1000KW,U1N=380V,I1N=235A,nN=593r/min,KI=6,Km=0.9,λm=2.2,電網(wǎng)允許電流940A。,試問以下三種負(fù)載可采用哪些方法起動(dòng),①空載

14、,②半載,③滿載。解：①空載動(dòng)1°直接起動(dòng) I1st＝KIIN＝6×235＝1410A Tst＝KmTN＝0.9TN2°定子串電阻 a＝I1st/ I1st’＝1410/940＝1.5 Tst’=0.9 TN/(1.5)2＝0.4TN 3°Y-△起動(dòng)　 I1st＝1410／3＝470A

15、 Tst’＝0.9 TN/3＝0.3 TN4°自耦變壓器起動(dòng), 取40%，這樣: a＝N1／0.4 N1＝2.5 I1st＝1410／2.52＝225.6A Tst’＝0.9 TN/6.25＝0.144 TN②半載(上三種不能用)將自耦變壓器抽頭換一下，取80%a＝N1／0.8 N1＝1.25， I1st’＝1410／1.252＝902.4A　　　

16、 Tst’＝0.9 TN/ 1.252 ＝0.576 TN③滿載起動(dòng),上面方法均不能用.只能買同容量繞線式異步電機(jī),在轉(zhuǎn)子回路串電阻。,,,,,,,不可用,可用,可用,可用,可用,三、小容量電機(jī)重載起動(dòng),小容量電機(jī)重載起動(dòng)，起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)沖擊不大，主要矛盾是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。為了改改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能,可以改變轉(zhuǎn)子槽形和繞組材料，利用“集膚效應(yīng)”使起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻增大，從而增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并減小起動(dòng)電流，在正常運(yùn)行轉(zhuǎn)子電

17、阻又能自動(dòng)變小,基本上不影響運(yùn)行性能。,１、深槽式異步電動(dòng)機(jī),槽深h -----------＝１０～１２ 槽寬b一般電動(dòng)機(jī)<５集膚效應(yīng)使：Ψ下＞Ψ上→Ｌ下＞Ｌ上→ 導(dǎo)條下面部分漏抗大→電流密度上大下小；起動(dòng)時(shí)Ｓ＝１，此時(shí)集膚效應(yīng)最嚴(yán)重，使轉(zhuǎn)子阻抗增大，而減小起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升，Ｓ減小，到ｎ＝ｎN，f2=(１～３)HZ，集膚效應(yīng)基本消失，導(dǎo)條中電流均勻分布，導(dǎo)條的電阻變?yōu)檩^小的直流電

18、阻，運(yùn)行時(shí)基本不受影響。缺點(diǎn)：正常工作時(shí)漏抗大,cos φ 低，過載能力λ小。,２、雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子上有兩套鼠籠, 即上籠用電阻系數(shù)大的黃銅或鋁青銅制成，且截面小; 下籠用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，且截面大。起動(dòng)時(shí)，集膚效應(yīng)使下籠通過電流小，而上籠電阻又大，將產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩。正常運(yùn)行時(shí)，大部分電流通過下籠。稱上籠為起動(dòng)籠,下籠為運(yùn)行籠。 上圖為特性曲線,,,,,n,T,,下,上,３、高轉(zhuǎn)差率鼠籠異步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

19、截面小,且用電阻率高的鋁合金制成，使轉(zhuǎn)子電阻加大,限制起動(dòng)電流,增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率比普通鼠籠異步機(jī)高，因而稱高轉(zhuǎn)差率鼠籠電機(jī)。,,,,,,,,n,↓s,sm,sm’,r2,r2’,R2”,1,0,0,Tst,Tst1,Tst2,,T,四、大中容量電機(jī)重載起動(dòng),大中容量的異步電機(jī)重載起動(dòng)時(shí)電流大、轉(zhuǎn)矩小兩種矛盾同時(shí)存在。為此，應(yīng)采用繞線式異步電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子回路串電阻或頻敏變阻器，改善起動(dòng)和制動(dòng)性能，這樣不但可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)

20、矩，減小起動(dòng)電流，而且把轉(zhuǎn)子接入的電阻所發(fā)出的大部分熱量于電機(jī)之外，減小電機(jī)本身發(fā)熱。,一、轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng),在實(shí)用公式中：S／Sm<<Sm／Ｓ∴T≈(2Tm/Sm)S T∝S一般選：T1≦Tm T2=(1.1~1.2)Tz由 　T1／T2= ν則：R1＝ νｒ2 RΩ1 ＝ R1 －ｒ2 R2＝ ν2r2 RΩ2 ＝ R2 － R1R3＝ ν3r2 RΩ2 ＝ R3 －

21、 R2 ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥Rm＝ νmr2 RΩm＝ Rm－Rm-1　 （ 一般SNX2<<r2 ）,,,,,,,,,,,,,n,T,T1,T2,Tm,Tz,,,,,,,,,,,２、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻

22、器起動(dòng),①頻敏變阻器結(jié)構(gòu)鐵芯——厚鋼板疊成線圈——三相Ｙ接線(相當(dāng)變壓器空載）②原理起動(dòng)時(shí)n=0,s=1,f2=f1,轉(zhuǎn)子頻率很高。Xm>Rm(pFe電阻)　 Rm∝f22起動(dòng)瞬間電流大部分流過Rm， 　隨著n↑→S↓→f2 ↓→ Xm↓Rm↓相當(dāng)轉(zhuǎn)子每相串入ｒ2＋ Rmn＝nN，f2＝(１～３)HZXm≈0 , Rm也很小★主要運(yùn)用鐵損耗的等效電阻原理，只能用于起動(dòng)，不能用于調(diào)速，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的平均較串電阻

23、獲得的要小?！　　　?N↓→F↓→B↓→ Rm↓(ＰFe∝B2) δ↓→B↑→ Rm↑,▲Rm可調(diào),,6－3 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),與直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行相似，三相異步電動(dòng)機(jī)也可運(yùn)行于制動(dòng)狀態(tài)：當(dāng)T與方向相同，電機(jī)運(yùn)行于一、三象限，為電動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)T與方向相反，電機(jī)運(yùn)行于二、四象限，為制動(dòng)狀態(tài)。異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行的作用仍然是快速減速或停車和勻速下放重物。,１、轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)的反接制動(dòng),原來電機(jī)帶

24、動(dòng)Tz電動(dòng)運(yùn)行在Ａ點(diǎn)，現(xiàn)串入RΩ，電機(jī)從特性①→② 即：A→A’T1，能量消耗多；應(yīng)用：改變RΩ得到不同下放重物的轉(zhuǎn)速。,,,,,,,,,,,,,①,②,n,T,A’,A,B,C,,,,Tz,２、定子兩相(電壓)反接的反接制動(dòng),兩相電壓反接→n0變負(fù)→轉(zhuǎn)子切割磁場方向改變隨著切割速度加大→I2 ↑→T↑(T方向改變)而n方向未變，BD區(qū)間為制動(dòng)狀態(tài)。從Ａ點(diǎn)→B點(diǎn)，轉(zhuǎn)差率接近2。 -ｎ0－nB n0－nB

25、 SB＝--------＝-------≈２ -ｎ0　　　　ｎ０電勢，電流均很大SE2 ≈２E2→Ｉ2↑異步電機(jī)電壓反接制動(dòng)時(shí)若不在轉(zhuǎn)子串電阻,制動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和電流反而小。,,,,,,,,,,n,-n0,T,-TB,A,B,D,C,-nC,E,,,二、回饋制動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài),在上圖ＥＣ區(qū)間：電機(jī)的T與n反向，且n>n0∴為回饋制動(dòng)。電機(jī)的回饋制動(dòng)還可能出現(xiàn)在第二象限。,,,,,,,,,,n,-n

26、0,T,-TB,A,B,D,C,-nC,E,,,三、能耗制動(dòng)的運(yùn)行狀態(tài),與直流電機(jī)不同的是:異步電動(dòng)機(jī)斷開電源時(shí),定子失去磁場,若想進(jìn)行能耗制動(dòng)，須在定子繞組另外施加直流勵(lì)磁。右圖K1合上K2斷開電機(jī)處電動(dòng)狀態(tài)； 若K1斷開K2合上在定子繞組通入直流電流，于氣隙中建立恒定磁場，由慣性旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割磁力線感應(yīng)電動(dòng)勢、產(chǎn)生電流、產(chǎn)生制動(dòng)作用的電磁轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于能耗制動(dòng)。機(jī)械慣性轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路的電阻上。當(dāng)n＝0

27、動(dòng)能降為零，制動(dòng)過程結(jié)束。,能耗制動(dòng)的特性曲線,▲能耗制動(dòng)的機(jī)械特性分析較為復(fù)雜，可視為反向特性平移到原點(diǎn)。▲可推算出：等效的交流電流I1=0.816Ｉ－(直流電流),,,,,,,,,,n,T,Tz,TB,A,B,6－4 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能雖好，但由于有換向器，帶來的缺點(diǎn)是構(gòu)造復(fù)雜，運(yùn)行可靠性差，維修困難，換向器運(yùn)行的火花在可燃性氣體的環(huán)境下不能采用，另外，受換向條件的限制，電動(dòng)機(jī)的單機(jī)動(dòng)率不能做得太

28、大。異步電動(dòng)機(jī)沒換向器,不存在直流電機(jī)的這些缺點(diǎn)。異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠維修方便，造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，而且隨著電力電子學(xué)，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)以及電機(jī)理論和自動(dòng)控制理論的發(fā)展，目前高性能的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)已達(dá)到了直流調(diào)速系統(tǒng)的水平。,,三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法,三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其轉(zhuǎn)速為： 變極調(diào)速　　　調(diào)壓調(diào)速　調(diào)速方法 變Ｓ調(diào)速　　　轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速　　　　　　　　變

29、頻調(diào)速　　　串級(jí)調(diào)速　　　　　　　　　　　　　　電磁離合器調(diào)速,,,① 變 極 調(diào) 速,一、變極原理：異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0與極時(shí)數(shù)p成反比， 改變極對(duì)數(shù)，就改變了同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了變極調(diào)速?！?三相異步電機(jī)定子繞組極對(duì)數(shù)是由繞組接線方式?jīng)Q定的。 雙繞組變極:兩套不同極對(duì)數(shù)定子繞組,每次用其中一套 單繞組變極:改變繞組聯(lián)結(jié)方式來獲得兩種或多種極對(duì)

30、 倍極比 （如2/4極 4/8極）單繞組變極 非倍極比（4/6極 6/8極） 三速 （2/4/8極 4/6/8極等）,變極方法,,,倍極比單繞組變極原理,右圖：兩線圈正向串聯(lián)， 產(chǎn)生的脈振磁動(dòng) 勢是四極的；右圖：將其中一個(gè)線圈

31、 的電流方向改變， 產(chǎn)生的磁動(dòng)勢就 是二極的。,,,,,×,,,×,,×,,×,,,,,,,,,,,,,←,←,←,←,←,←,N,N,N,S,S,S,二、變極電動(dòng)機(jī)三相繞組的聯(lián)結(jié)方法,單繞組變極雙速異步電動(dòng)機(jī)，每相的兩個(gè)半相繞組可以采用串聯(lián)或并聯(lián)兩種不同聯(lián)結(jié)方法。這樣, 三相之間一般可采用單Y（每相一條支路），雙Y（每相兩條支路）和△

32、（每相一條支路）三種聯(lián)結(jié)方法。從少極數(shù)到多極數(shù)一般采用Ｙ／YY ， △∕YY1、Y/YY聯(lián)結(jié)方法： 變極前后：PYY／PY＝２， TYY／TY＝１說明Ｙ／YY變級(jí)調(diào)速基本屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。,變極電動(dòng)機(jī)三相繞組的聯(lián)結(jié)方法,2、△/YY聯(lián)結(jié)方法：變極前后　T△／TYY＝√3 　P△／PYY＝0.866△/YY變級(jí)調(diào)速接近恒功率調(diào)速。 注意：① 變極調(diào)速只能用在籠式三相異步電動(dòng)機(jī)；

33、　　?、跒楸ＷC轉(zhuǎn)向不變，變極時(shí)需改變電源相序。,② 調(diào) 壓 調(diào) 速,一、開環(huán)調(diào)壓調(diào)速單 用三相異步電動(dòng)機(jī)的降壓人為特性調(diào)節(jié)定子電壓,得右圖機(jī)械特性。存在問題：①對(duì)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速范圍很窄；②對(duì)風(fēng)機(jī)類負(fù)載特性D較大，但低速時(shí)功率因數(shù)低，電流較大。解決方法：①采用轉(zhuǎn)子電阻較大的鼠籠機(jī)如圖B②轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器時(shí)有圖C特性但帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)D雖大些, 但低速時(shí)調(diào)速特性較軟，并不理想。,,,,,,,,,,,,,,,,,

34、,,,,,,,,,圖B,圖C,n,n,n,T,T,M,二、閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速,采用速度反饋的降壓調(diào)速系統(tǒng)：用測速發(fā)電機(jī)測出反應(yīng)速度的電勢en，與給定e0比較后，決定降低和提高電動(dòng)機(jī)的定子電壓Ux： ★閉環(huán)后, 相當(dāng)直流電機(jī)變壓調(diào)速特性。缺點(diǎn)：損耗大，效率低。 n↓→S↑→SPdc=pcu2↑若Tz↑→ Tz’ →en↓→e ↑→→ uX ↑→u2 從ａ→ａ‘工作；若不閉環(huán)則ａ→ｂ點(diǎn)速度下降很多。為何低速時(shí)cosφ低

35、，電流大？∵ φ2=tg-1(SX2/r2) n↓→S↑→φ2↑→φ1↑→cosφ1↓又∵T=CTΦmＩ2‘cosφ2 在相同轉(zhuǎn)矩下cosφ2↓→Ｉ2‘↑,,,調(diào)壓裝置,,,,,,,,,,,,,,,F,D,u1,uX,en,e0,e,,,,,,,,,,,a,a’,b,n,u1,u2,u2>u1,T,Tz,Tz’,③ 滑差電機(jī)調(diào)速（電磁離合器調(diào)速）,1、滑差離合器的結(jié)構(gòu)主動(dòng)部分(電樞)——由異步機(jī)帶動(dòng)(鑄鋼圓筒)

36、從動(dòng)部分(磁極)——由負(fù)載聯(lián)接2、工作原理勵(lì)磁繞組通過滑環(huán)加直流電流Ｉf→產(chǎn)生磁通Φ；異步電動(dòng)機(jī)帶電樞旋轉(zhuǎn)→切割Φ →感應(yīng)ｅ→ＩB(渦流)→ΦB→產(chǎn)生力矩M→反作用于磁極，使其以n2旋轉(zhuǎn)。一對(duì)磁極下的渦流ＩＢ與作用產(chǎn)生的力 F＝2BLIＢ從主動(dòng)部分輸出的總電磁轉(zhuǎn)矩 M＝FRP R ——電樞平均半經(jīng) P ——極對(duì)數(shù),3、電磁轉(zhuǎn)差離合器的機(jī)械特性,運(yùn)用電磁離合器調(diào)速時(shí)，

37、由于籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化不大，所以機(jī)械特性主要是電磁轉(zhuǎn)差離合器本身的機(jī)械特性。當(dāng)改變Ｉf →進(jìn)行調(diào)速n0籠型電機(jī)轉(zhuǎn)速;n為從動(dòng)部分轉(zhuǎn)速;T為電磁離合器轉(zhuǎn)矩;K為有關(guān)系數(shù); Ｉｆ為直流勵(lì)磁電流。這種機(jī)械特性不實(shí)用,可采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制(如右圖), 領(lǐng)先轉(zhuǎn)速反饋控制的作用, 使轉(zhuǎn)差離合器在負(fù)載轉(zhuǎn)矩增加時(shí)引起的轉(zhuǎn)速降低, 由增加勵(lì)磁電流來補(bǔ)嘗，從而使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

38、,失控區(qū),T,n,i1,i2,i3,i4,i4>,i3>,i2>,i1,,,,,,,,,T,n,④ 轉(zhuǎn) 子 串 電 阻 調(diào) 速,轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速屬改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。調(diào)速方法的特點(diǎn)是在調(diào)速過程中都產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率。(消耗在轉(zhuǎn)子電路）特點(diǎn)：①設(shè)備較簡單,初期投資?。虎谥荒転橛屑?jí)調(diào)速；③屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；④只宜帶負(fù)載調(diào)速， 空載時(shí)轉(zhuǎn)速變化不大；⑤低速運(yùn)行時(shí),特性軟、損耗大、效率低、不宜長期工作。

39、 適用于起重機(jī)類型機(jī)械和通風(fēng)機(jī)負(fù)載。,,,,,,,,,n,T,,,,,⑤ 串 級(jí) 調(diào) 速,為了克服以上調(diào)速不足，設(shè)法將轉(zhuǎn)差功率利用起來，便出現(xiàn)了串級(jí)調(diào)速方法。所謂串級(jí)調(diào)速，就是在異步電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)引入與E2頻率相同而且相位相同(或相反)的附加電勢Ef，通過改變Ef值大小來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。1、串入電勢Ef與E2同相位： 串入Ef后：SE2→(SE2 + Ef)↑→Ｉ2↑→T↑>Tz→n↑→→S↓→(S

40、E2+ Ef)↓→Ｉ2↓→T↓= Tz當(dāng)串入的Ef值足夠大時(shí),使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過同步轉(zhuǎn)速,使S變負(fù)(SE2)反相——超同步串級(jí)調(diào)速。串入同相位Ef的幅值越大,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高。,,S很小(2~5%) SE<<r2,2、串入電勢 Ef與E2 反相位,串入Ef后：SE2→(SE2－Ef)↓→Ｉ2↓→T↓<Tz→n↓→→S↑→(SE2－Ef)↑→Ｉ2↑→T↑=Tz電動(dòng)機(jī)在低于原有轉(zhuǎn)速的情況下穩(wěn)定運(yùn)行。串入Ef 幅

41、值越大，電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速越低，如能平滑地改變Ef的幅值便可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。這種調(diào)速只能在低于同步轉(zhuǎn)速下進(jìn)行,故稱低同步串級(jí)調(diào)速,,附加電動(dòng)勢Ef的設(shè)置,由于異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(SE2 )的頻率是隨轉(zhuǎn)速而變化的，這就要求附加電動(dòng)勢的頻率與之同步變化，且幅值又要可調(diào)，在技術(shù)上難度較大。若把轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)勢用整流器變換為直流電動(dòng)勢，然后在直流回路中串入一個(gè)整流后的轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢極性相反的直流附加電動(dòng)勢，這樣就避免了隨時(shí)改變附加電動(dòng)勢頻率的麻煩。

42、低（次）同步串級(jí)調(diào)速就是采用這種辦法來實(shí)現(xiàn)的。,⑥ 變 頻 調(diào) 速,一、調(diào)速原理： ｎ＝ｎ0(1－S)＝60f1(1－S)／p改變頻率f1 則能變ｎ0→變ｎ，達(dá)到調(diào)速的目的。通常把異步電動(dòng)機(jī)定子的額定頻率稱為基頻。變頻可從基頻向下調(diào)節(jié)，也可以向基頻以上調(diào)節(jié)。二、向基頻以下調(diào)節(jié)的變頻調(diào)速忽略定子阻抗壓降后： U1≈E1=4.44f1↓N1kw1Φm↑

43、 →Ｉm↑→ cosφ↓ → pFe ↑在額定情況下，主磁路已接進(jìn)飽和； Φm再增大，主磁路必然過飽和，這使勵(lì)磁電流急劇增加，鐵損增加，cosφ下降。由上式：若在降低f1時(shí)，U1也隨之降低，即可保持Φm不變，配合控制的方法主要有以下兩種。,Φm ↑,,磁路過飽和,,1、保持E1／f1＝Ｃ (恒磁通控制方式

44、),保持 E1／f1＝常數(shù)進(jìn)行變頻時(shí)， f1為不同值時(shí)，各機(jī)械特性曲線是互相平行的一組曲線?！?E1／f1＝Ｃ　則E1 ＝ Ｃ f1式中：ｒ2‘、Ｃ及Ｌ２’均為常數(shù)，因此Ｉ2’僅由Ｓf1決定；若T=TNＩ2’＝Ｉ2ｅ’ Ｉ1＝Ｉ1ｅ∴保持E1／f1為常數(shù)的變頻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。該調(diào)速方法與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)降壓調(diào)速相似，具機(jī)械特性硬，在一定靜差率要求下調(diào)速范圍寬，低速運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性好，可連續(xù)調(diào)節(jié),所以可為無級(jí)調(diào)

45、速。平滑性好。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)正常負(fù)載在不同轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率較小，因此轉(zhuǎn)子銅損耗小，效率高。,,,,,,,,n,Mz,,2、保持Ｕ1／f1＝Ｃ(近似恒磁通控制方式）,Ｕ1／f1 稱為壓頻比，是異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速常采用的一種配合控制方式：保持Ｕ1／f1為常數(shù)降低頻率調(diào)速時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩Mｍ隨f1降低而減少，這是由于定子電阻ｒ1上的壓降引起的。由于Ｕ1／f1＝常數(shù)，Φｍ≈常數(shù)∴這種調(diào)速方法屬于過似的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。當(dāng)f1與f

46、ｅ接過時(shí)，ｒ1／ f1相對(duì)L1+L2’較小，對(duì)影響不大，隨f1下降，Mm減小不多，但f1較低時(shí)，ｒ1／ f1相對(duì)L1+L2’來說變大了，對(duì)Mm影響較大，隨f1 降低，Mm下降較多。,,,,,,,n,M,n0,n0’,n0〞,fe,f1,f2,三、向基頻以上調(diào)節(jié)變頻調(diào)速,在基頻以上變頻調(diào)速時(shí)， f1＞fe要保持Φｍ恒定，定子電壓Ｕ1需要高于額定值，這是不允許的。因此基頻以上變頻調(diào)速時(shí),應(yīng)使Ｕ1保持額定值不變,這樣,隨著f1 升高,氣

47、隙磁通將減少,相當(dāng)弱磁調(diào)速方法。由上知：當(dāng)Ｕ1＝Ｕe不變時(shí)， f1＞fe 變頻調(diào)速時(shí)Tm與f12成反比減??；Sm與f12成反比減??；而△nm保持不變，即不同頻率下各機(jī)械特性曲線的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)段近似平行。運(yùn)行時(shí)若Ｕ1＝ＵN不變，則不同頻率下S變化不大，因Pdc≈常數(shù)可近似認(rèn)為屬于恒功率調(diào)速方式。,,,,,,,,n,M,fe,f1,f2,f3,f3>f2>f1>fe,歸納特點(diǎn)：,①基頻以下變頻時(shí)，應(yīng)U1與

48、f1 配合控制：保持 E1／f1＝Ｃ為恒磁通變頻調(diào)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；保持 U1／f1＝Ｃ為近似的磁通變頻調(diào)速，屬近似轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；②基頻以上變頻調(diào)速時(shí)，保持U1＝Ue，隨f1↑→Φm↓→Tm∝1/f12屬于近似恒功率調(diào)速方式；③機(jī)械特性曲線基本平行于自然特性－－屬硬特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好；④運(yùn)行時(shí)S小，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率高；⑤ f1可連續(xù)調(diào)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，由于大功率電子器件研制和開發(fā)，變