1、第6章 三相异步电动机的 电力拖动,6.1 笼型异步电动机的起动 6.1.1 在额定电压下直接起动 6.1.2 星 - 三角（Y - ）降压起动 6.1.3 自耦变压器降压起动 6.1.4 定子回路串接电抗器或电阻降压起动后者不讲 6.1.5 软起动不讲 6.1.6 高起动转矩异步电动机不讲,第6章 三相异步电动机的 电力拖动,6.2 绕线转子异步电动机的起动 6.2.1 转子回路串电阻起动 6.2.2 转子串接频敏变阻器起动不讲 6.3 异步电动机的调速 6.3.1 变频调速重点 6.3.2 变极调速 6.3.3 转子串电阻调速 6.3.4 串级调速不讲 6.3.5 调压调速,第6章 三相异
2、步电动机的 电力拖动,6.4 三相异步电动机的制动 6.4.1 回馈制动 6.4.2 反接制动 6.4.3 倒拉反转制动 6.4.4 能耗制动 6.4.5 软制动与软停车不讲 6.5 异步电动机的各种运行状态,6.4 三相异步电动机的制动,在交流电力拖动系统中 如果三相异步电动机的 电磁转矩 T 与转速 n 的方向相反时 那么电动机便处于制动状态,1制动的目的,使拖动系统迅速减速并停车制动过程 这时，制动是指电动机从某一稳定转速下降到零的过程 限制位能性负载的下放速度制动运行 这时，制动是指电动机处于某一稳定的制动运行状态，系统保持匀速运行,2三相异步电动机制动方法,能耗制动 反接制动 倒拉反
3、转制动 回馈制动,6.4.1 回馈制动,当三相异步电动机的 实际转速 高于同步转速 即 异步电动机便处于回馈制动状态,1回馈制动的工作原理,电机转子导体切割旋转磁场的方向与电动状态时的方向相反 转子感应电动势方向与电动状态时的方向相反 转子电流的方向与电动状态时的方向相反 电磁转矩 T 改变方向 T 的实际方向与 n 的实际运动方向相反 起制动作用,n1,N,S,nn1,n1,N,S,nn1,v,电动状态,回馈制动,2回馈制动的能量关系,转子向定子传递电磁功率,负载（或原动机） 向电动机轴输入机械功率,2回馈制动的能量关系,根据电机运行的相量图可知（参见教材P184图6.29）电动机的输入功率
4、无功功率,电动机向电网输送有功功率,电机仍需从电网输入无功功率 以便建立空间旋转磁场,回馈电功率回馈制动,3回馈制动的机械特性曲线,I,II,III,IV,正向 回馈 制动,反向 回馈 制动,图6.30 异步电动机 回馈制动 状态下的 机械特性曲线,n 0,n 0,n n1,6.4.2 反接制动,三相异步电动机的反接制动就是在电动机稳态运行时突然改变异步电动机的三相电源相序而产生的制动 当异步电动机在三相电源正相序稳态运行时突然改变为负相序的制动称为正向反接制动 反过来，在三相电源负相序稳态运行时突然改变为正相序的制动称为反向反接制动,1反接制动的工作原理,三相异步电动机定子任意二相反接 即三
5、相电源相序改变之后 电动机定子的旋转磁场反向 转子感应电动势反向 转子感应电流反向 电磁转矩反向，起到了制动的作用,2反接制动的能量关系,若设转子转速 n 的方向为正 则此时同步转速应为 -n1,定子仍向转子传递电磁功率,向电动机轴输入机械功率,负载的动能不断被电动机吸收,3反接制动的机械特性曲线,如果拖动反抗性负载A B C 若不立即切断电源 C D 如果拖动位能性性负载C E (反向回馈制动 n 0，T 0 为防止电流过大转子回路串电阻反接制动过程为BC段,T,0,n,n1,1,2,3,-n1,4说明,反接制动时，为了防止电机的电流过大，通常在二相电源反接的同时在转子回路中串入制动电阻（对
6、应于上图曲线3的情况），而且外串电阻要比转子本身的电阻大得多，这样外串电阻可以消耗转子回路大部分铜损耗，以保护电动机不至于过热而损坏； 改变转子回路外串制动电阻的大小，还可以改变制动转矩的大小。为了使整个制动过程中都保持比较大的制动转矩，还可以采用转子回路串入大电阻并分级切除的制动方式,5反接制动的特点,优点 制动转矩较大 制动时间短 缺点 不易实现准确停车 能量损耗大（对于绕线式异步电动机而言）,6反接制动的适用场合,适用于频繁正、反转的生产机械 有利于迅速改变转向，提高生产率,6.4.3 倒拉反转制动,1倒拉反转制动的工作原理 三相绕线式异步电动机 拖动位能性恒转矩负载运行 当在转子回路串
7、入一定值的电阻，电动机转速降低 如果所串的电阻超过某一数值后 会使得电动机反转 即位能性负载倒过来拉着电动机反转 此时，电动机必须输出与转速方向相反的电磁转矩 以限制位能性负载的下放速度,倒拉 反转 制动,电动 状态,2倒拉反转制动的机械特性,拖动位能性恒转矩负载 从 C D，在第 象限 T 与 n 的实际方向相反 T 起制动作用，称为制动性转矩 改变转子回路外串电阻的大小可以得到不同的下放速度 转子回路串入的电阻越大倒拉反转运行点的转速越高重物下放也越快,-TB,T,0,n,n1,nA,nD,B,C,D,nD1,RD1 RD,D1,电动机 工作点,3倒拉反转制动的能量关系,转子转动的方向和旋
8、转磁场方向相反 若设电机旋转磁场的方向为正，则 n1 0，n 0,定子仍向转子传递电磁功率,向电动机轴输入机械功率,负载的位能不断被电动机吸收,6.4.4 能耗制动,电动机在断开交流电源的同时 在定子两相上通入直流电流,A,B,C,1能耗制动的工作原理,电动机在断开交流电源的同时 在定子两相上通入直流电流 直流电流流过定子绕组，便在电机内建立一个位置固定、大小不变的恒定磁场 电机转子由于惯性继续旋转，此时转子导体将切割恒定磁场而产生感应电动势和电流，该电流和恒定磁场相互作用仍将产生电磁转矩 由于转子导体切割恒定磁场的方向与电动运行状态时相反，所以此时感应电动势和感应电流均反向，导致转矩的方向与
9、转子实际方向相反，起到了制动的作用,2能耗制动的能量关系,转子轴输入机械功率，并转换成电功率,消耗在转子电路的电阻上,电磁转矩的方向与转子实际旋转方向相反,3能耗制动的机械特性曲线,机械特性曲线通过坐标原点 如果拖动反抗性负载 A B 0 如果拖动位能性性负载 若不用机械抱闸，则 0 C 能耗制动过程为 B0 段 在第象限 n 0，T 0 转子回路串电阻越大 下放速度越快,T,TL,0,n,n1,1,2,3能耗制动的机械特性曲线,曲线1和曲线2 直流电流大小不变两者 Tm 相同 转子回路的电阻增大曲线1和曲线3 转子回路电阻不变两者 nm 相同 直流电流增大,T,TL,0,n,n1,1,2,3
10、,该机械特性的特点是：,机械特性曲线通过坐标原点 当通入定子直流电流大小不变时，其最大转矩 Tm 不变若转子回路的电阻增大，则最大转矩对应的转速增加对应于上图中的曲线1和曲线2两者 Tm 相同，但 当转子回路电阻不变时，其最大转矩对应的 nm 不变若直流电流增大，则最大转矩 Tm 随之增大对应于上图中的曲线1和曲线3两者 nm 相同，但,4说明,如果拖动的负载是反抗性负载 则电机停止转动，实现准确停车 如果拖动的负载是位能性负载 当转速减速到零时若要停车，必须用机械抱闸将电机轴刹住。否则，电机将在位能性负载转矩 TL 的拖动下反转，使负载保持匀速下降 下放速度调节可通过转子回路串接不同电阻来实
11、现，转子回路串入电阻越大，下放速度越快 改变通入定子的直流电流大小可以改变制动转矩的大小。一般要求既要有较大的制动转矩，又不要使定、转子回路电流过大而使绕组过热,4说明,通常 对于笼型异步电动机来说 取直流电流 I = ( 3.5 4 )I0 其中，I0 为电动机的空载电流 对于绕线转子异步电动机来说 取 I = ( 2 3 )I0 转子回路串接电阻 RS = ( 0.2 0.4 )R2,5能耗制动的适用范围,反抗性负载的准确停车 位能性负载的匀速下放,6.4.5 软制动与软停车不讲,1软制动 一般采用能耗制动 除停止供给电动机交流电源外 同时给定子绕组通入直流电 由此产生的制动转矩 使电动机
12、快速停车,（1）原理图,晶闸管 VT1 VT6 只保留 VT1、VT6 继续工作 其余则关断 另外打开续流晶闸管 VT7,L2,VT6,VT3,M 3,L1,VT4,VT1,L3,VT2,VT5,VT7,图6.35 软制动主回路原理图,（2）转速特性曲线 图6.36 软制动的转速特性曲线,由 nN 快速而平稳地减速至停机 或减速至10% nN发出机械抱闸信号达到准确停车 电流的变化率是可调的 也就是说 制动时间是可调的,2软停车 图6.37 软停车的电压特性曲线,电动机的工作电压由额定电压逐步减少到零 不是突然断电 软停车的电压变化率可任意设定 也就是说 停机的时间可以根据负载的特性和电动机工
13、作情况加以调整 适用于水泵类负载的停机,6.5 异步电动机的各种运行状态,异步电动机的固有机械特性和人为机械特性 分布于 T-n 直角坐标的四个象限在异步电动机拖动各种不同负载时 如果改变异步电动机电源电压的大小或相序 或者改变定子回路外串接阻抗的大小 或者改变定子的极数等 就会运行在四个象限的各种不同状态,6.5 异步电动机的各种运行状态,三相异步电动机 按电磁转矩 T 与转速方向 n 的 方向相同还是相反 分为 电动运行状态：第、象限 制动运行状态：第、象限,图6.38 三相异步电动机 各种运行状态,a、b、c点 正向电动,h、i 点 反向电动,jk 段 反接制动,d 点能耗制动,e 点倒
14、拉反转,f、g 点 反向回馈制动,本章小结,异步电动机转速的表达式为异步电动机有三种基本的调速方法： 变频调速：改变电源频率 f1 变极调速：改变定子绕组的极对数 p 变转差率调速：改变电动机的转差率 s,异步电动机变频调速的理由,因此，异步电动机可以通过改变电源的频率 f1进行调速 电动机的额定频率（ f1 = 50 Hz ）称为基频 变频调速时 既可以从基频向上调 也可以从基频向下调,异步电动机变频调速的理由,因为三相异步电动机定子每相电动势的有效值只要控制好 E1 和 f1，便可达到控制气隙磁通 1的目的 基频以下运行时，保持每极磁通量为额定值不变。因此，当频率从额定值向下调节时，必须使
15、E1 / f1 = 常数，即采用电动势频率比为恒值的控制方式 由于异步电动机绕组中的电动势难以直接控制，当电动势值较高时，可忽略定子电阻和漏磁感抗压降，认为U1 E1 则 U1 / f1 = 常数，这就是恒压频比的控制原理,变频调速机械特性的主要特点,调速范围广 频率 f1 可连续调节，故变频调速为无级调速 机械特性较硬，静差率小 从基频向下调速，属恒转矩调速方式从基频向上调速，属恒功率调速方式 运行效率高,三相异步电动机制动方法,能耗制动 第象限 反接制动 第象限，n1 0，s 1 倒拉反转制动 第象限，n1 0，n 1 回馈制动 第、象限，n n1，s 0,异步电动机的各种运行状态,三相异步电动机 按电磁转矩 T 与转速方向 n 的 方向相同还是相反 分为 电动状态：第、象限 制动状态：第、象限,图6.38 三相异步电动机 各种运行状态,a、b、c点 正向电动,h、i 点 反向电动,jk 段 反接制动,d 点能耗制动,e 点倒拉反转,f、g 点 反向回馈制动,第6章作业：,必做题：P195 6-2,结束语,衷心地感谢大家对本课程教学工作的支持！ 衷心地预祝大家期末考试取得理想成绩！ 衷心地祝愿大家学习顺利、生活愉快！,
