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电工学课件(王怀平)第8章 交流电动机
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电工学课件(王怀平)第8章 交流电动机
官方公共微信电机拖动教学课件
电机及拖动基础教学课件
摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。
5.3.1能耗制动
&5.23&& &&&& &&&&&&&5.24 &&
& &&&&&&&&&&&&&&&&&(5.26)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&(5.27)
5.265.275.25
&&&&&&(5.28)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(5.29)
&5.25& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
2K 1K 2K 3K
5.27&& &&&&&&&& 5.28&&
―重物倒过来拉着电动机反转。如图5.29（a）所示电动机定子电源断开时（既1K断开2K闭和）。工作运行于
点，即转数
，处于停车状态。电动机按提升方向接通电源（既1K闭和，并在转子回路串入电阻
，即2K断开）。由于起动转矩
,电机被重物拖着反转，电机运行点由
点，电磁转矩
,电动机处于稳定的反接制动运行状态，且电机以
的转速重物匀速下放。
a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
5.3.3 回馈制动
前面所述5.2823
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&
2.&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
第5章& &三相异步电动机的运行与拖动
摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。
&&&&&&&&&&&&&&&&
(a) &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&& 5.33&&&
1）绕线式异步电动机转子回路串电阻调速方法简单，调速设备简单，易于实现;
5231&&&&&&
(a)&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
5.35& &0.5mm
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&(5.30)
& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&(5.31)
&&&&&&&&&(5.32)
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&(b)
&&&&&&&&&&&&&&&&(c)
5.41所示），和交交变频器串级调速系统（如图5.42所示）。
图5.41 交直交变频器串级调速系统
图5.42 交交变频器串级调速系统3
现以交直交变频器串级调速系统为例，介绍其运行原理。绕线式异步电动机的转子电压
经整流器整流成直流电压
，经滤波电抗器
滤波加到有源逆变器上。逆变器将直流逆变电压
逆变成交流电压经逆变变压器送入到点网上，且逆变出的电压和频率与电网上的一致，而直流逆变电压
通过整流器串入绕线式异步电机地转子回路，起到了转子回路串入外加电压
的作用。其极性相对转子每相电流
为反相，且起到吸收转差功率
的作用，新吸收的功率通过逆变器变成交流电能能反馈到电网上。改变逆变器的逆变角
，则可改变
的大小，即改变了转子回路外加电压
的大小，从而实现了异步电动机的串级调速。
1.变级原理
5.43 (b) 5.43 (c)
变极调速中，当定子绕组的接线方式改变的同时，还需要改变定子绕组的相序；即倒换定子电流的相序，以保证变极调速前后电动机的转向不变，即要求磁通旋转方向不变。
2.两种典型的变极调速方法及其机械特性
改变定子绕组接线方式使半相绕组反向，从而实现变极的具体方法很多。这里只定性分析ㄚ-ㄚㄚ及△-ㄚㄚ两种典型方法。
对于ㄚ-ㄚㄚ接法或△-ㄚㄚ接法、ㄚ接法或△接法，每相中的两个半相绕组正向串联，极对数为
，同步转速为
，接线图如图5.44（a）、(b)所示；当定子绕组以ㄚ接法变成ㄚㄚ接法或从△接法变成ㄚㄚ接法时，每相中的两个半相绕组反向并联，极对数为
，同步转速为
，接线图如图5.44(c)所示。
Y接法&&&&&&&& （b）△接法&&&&&&&&&&&&&
&(c) YY接法
图5.44 异步电动机Y-YY△-YY接线图
无论是ㄚ接法还是△接法，定性分析中可以近似假定每半相绕组的参数都相等，分别为
每相绕组参数为半相参数的两倍（串联），即为
；ㄚㄚ接法时，每相绕组的参数为半相绕组参数的0.5（并联），即为
根据上述的分析结果，定性画出ㄚ-ㄚㄚ变极调速时异步电动机机械特性如图5-45（a）所示。可见，若拖动很转矩负载
运行时，从ㄚ向ㄚㄚ变极调速，转速
几乎增加了一倍。
同理可定性画出△-ㄚㄚ接法变极调速时的机械特性，如图5.45(b)所示。
&&&&& （a）ㄚ-ㄚㄚ接法&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
(b) △-ㄚㄚ接法
图5.45变极调速机械特性
变极调速的特点和性能
其特点和性能为：
（1）变极调速设备简单，体积小，重量轻，运行可靠，操作方便；
（3）变极调速方法为有级调速，且调速的级数不多，一般最多为四级。普遍应用于各种机床、起重机和输送机等设备上；
（4）变极调速的平滑性较差。为了改进调速的平滑性，可采用变极调速与降压调速相结合的方法。从而扩大了调速范围，又减小了低速损耗。
5.4.6 变频调速
1. 变频调速原理及其机械特性
改变异步电动机定子绕组供电电源的频率
，可以改变同步转速
，从而改变转速。如果频率
连续可调，则可平滑的调节转速，此为变频调速原理。
三相异步电动机运行时，忽略定子阻抗压降时，定子每相电压为
上式对s求导，即
&&&&&&&&&& b基频以上调速（
（2）基频以上变频调速
在基频以上变频调速时，也按比例身高电源电压时不允许的，只能保持电压为
不变，频率
=常数,升高频率时，电动机的电磁转矩为
摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用。
1. 异步电动机的机械特性
（1）物理表达式
（2）参数表达式
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
（3）实用表达式&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
异步电动机在额定负载范围内（
）运行时，实用表达式可以得到简化的线性表达式（近似公式）为
2. 异步电动机的固有机械特性和人为机械特性：
（1）固有机械特性
三相异步电动机的定子加额定频率的额定电压下，定子绕组按规定的接线方式联结，定子及转子回路不外接任何电器元件的条件下的机械特性称为固有机机械特性。此特性上有四个重要特殊点：
1）理想空载点，其特点是：
2）额定工作点，其特点是：
&&&&&&&&&&&&&
3工作点，其特点是：
。且起动转矩为&
&&&&&&&&&&&&&&
4工作点，其特点是：
。且最大转矩为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
（2）人为机械特性：
1）降低定子回路端的人为机械特性；
2）定子回路串接三相对称电抗或电阻时的人为机械特性；
3）转子回路串接三相对称电阻时的人为机械特性；
4）改变定子电源频率的人为机械特性（变频原理）
3.三相异步电动机的起动
（1）直接起动：只有在电网或供电变压器容量允许的前提下才能采用。一般用于容量小于
的鼠笼式异步电动机的直接起动。
（2）鼠笼式异步电动机的降压起动：如定子回路串接电抗或电阻，ㄚ－Δ，自耦变压器，延边三角形等。
（3）绕线式异步电动机的起动：如转子回路串接电阻或频敏变阻器。
4. 三相异步电动机的制动
（1）能耗制动：其特点是在定子两相绕组上加上直流电压或电流，产生制动转矩，使电机停车，机械特性由第一象限转为第二象限。
（2）反接制动：分为定子两相反接的反接制动和倒拉反接制动两种。其特点是
反向，若是定子电流反接制动（产生反抗性转矩），则
同向，机械特性由第一象限转为第二象限，使电机迅速停车（当
＝0时要及时拉开电源，否则反转）；若是倒拉反接制动（产生反抗性转矩），则
仍反向，机械特性由第一象限转为第四象限，电机反转使重物匀速下降。
（3）回馈制动：其特点是
均为负值，机械特性曲线是第一象限中电动机状态下的机械特性在第二象限的延伸。
5.三相异步电动机的各种运行状态。
（1）电动状态：其特点为
方向相同，
为拖动性转矩；
3）机械特性及其稳定特性在第一、三象限；
4）电机向电网吸收电能，并转变为机械能，从电机轴上输出。
（2）制动状态：其特点为
方向相反，
为制动性转矩；
2）机械特性及其稳定特性在第二、四象限；
3）电机从轴上吸收电能，并转变为电能，但能量关系还随制动状态不同而异。
6．三相异步电动机的调速。
（1）改变转差率
调速：常用的方案有
1）改变定子电压调速；
2）转子回路串电阻调速；
3）电磁转差离合器调速；
4）串级调速。
这些调速方法除串级调速外，设备简单，起动性能好，随着转差率的增加，机械性能变软，功率被消耗在转子回路或电磁转差离合器的电枢上，效率降低。为了提高机械性能的硬度，扩大调速范围，必须采用转速负反馈闭环调速系统。
（2）变极调速：
1）ㄚ－ㄚㄚ接法：属恒转矩调速；
2）△－ㄚㄚ接法：属恒功率调速。
（3）变频调速：
变频调速也是一种改变同步转速的调速方法。它分两种情况：在基频以下变频调速时，应使电压
按比例地配合调度，即
＝常数，其目的是保持磁通
不变，属恒转矩调速：在基频以上变频调速时，应保持电压
不变，这时频率升高，则磁通
弱磁，属恒功率调速。
变频调速能对异步电动机转速进行宽范围的连续调节，该方法控制功率小，调节方便，易于实现闭环控制，它是目前广泛采用的一种调速方式。
　　　　　　　　　　　
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