1、第六章第六章 本章主要教學內容1. 三相異步電動機的機械特性2. 三相異步電動機的啟動3. 三相異步電動機的制動4. 三相異步電動機的調速第六章第六章6.1 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 三相異步電動機的三相異步電動機的機械特性機械特性是指固定定子電壓、是指固定定子電壓、頻率和繞組參數時，電動機的轉速頻率和繞組參數時，電動機的轉速或轉差率與或轉差率與電磁轉電磁轉矩之間的函數關系矩之間的函數關系 或或 )(Tfn )(Tfs 從異步電動機的內部電磁關系看，電磁轉矩的變從異步電動機的內部電磁關系看，電磁轉矩的變化是由轉差率的變化引起的，化是由轉差率的變化引起的，轉矩轉矩隨隨轉差

2、率轉差率變化的規變化的規律為律為轉矩轉差率特性轉矩轉差率特性。 )(sfT 第六章第六章6.1.1 電磁轉矩表達式電磁轉矩表達式(1)(1)物理表達式物理表達式（2 2）參數表）參數表達式達式(2)(2)參數表達式參數表達式222211111122211coscos44. 42/2cosICIkNffpmpfIEmPTmTmNMsrIfpmsrImPTM222112221112將 代入 ，有 22122112xxsrrUI221221221112xxsrrsrUfpmT異步電動機的異步電動機的 曲線曲線 )(sfT 第六章第六章(3)(3)實用表達式實用表達式整理后可得整理后可得 ， 由參數表

3、達式可求得由參數表達式可求得221212xxrrsm22121112114xxrrfUpmTm22122122121122xxsrrsxxrrrTTmmmmTssssT2sssssrrmmm/221將式中的將式中的 略去，略去，實用表達式為實用表達式為ssssTTmmm2第六章第六章6.1.2 固有機械特性固有機械特性電動狀態電動狀態額定電壓和額定頻率下，按規定的接線方式接線，定、額定電壓和額定頻率下，按規定的接線方式接線，定、轉子電路中不外接電阻、電感或電容時的機械特性轉子電路中不外接電阻、電感或電容時的機械特性。 三相異步電動機的固有機械特性三相異步電動機的固有機械特性 (1) (1) 電

4、動狀態電動狀態AC段段近似為直線，對任何負載均能穩定近似為直線，對任何負載均能穩定運行，是機械特性的工作段。運行，是機械特性的工作段。 理想同步運行點理想同步運行點A， , , ,0T1nn 0s額定運行點額定運行點B，轉速、轉差率、轉矩、轉速、轉差率、轉矩、電流和功率都是額定值電流和功率都是額定值最大轉矩點最大轉矩點C，對應最大轉矩，對應最大轉矩 , , 臨界轉差率臨界轉差率mTmsNmmTT稱為稱為最大轉矩倍數或過載能力最大轉矩倍數或過載能力第六章第六章恒轉矩負載在恒轉矩負載在CDCD段不能穩定運行，段不能穩定運行，風機和泵類負載可以穩定運行，風機和泵類負載可以穩定運行，但轉差率大，定、轉

5、子電流都很但轉差率大，定、轉子電流都很大，不宜長期運行。大，不宜長期運行。 三相異步電動機的固有機械特性三相異步電動機的固有機械特性 (1) (1) 電動狀態電動狀態CD段段啟動點啟動點D， ， ，稱為啟動轉矩倍數稱為啟動轉矩倍數stTT 0n1s221221122112xxrrfrUpmTstNststTTK第六章第六章上頁上頁圖第圖第象限為發電狀態象限為發電狀態， ， ， 。電磁。電磁轉矩轉矩是制動轉矩，電磁功率是制動轉矩，電磁功率 ，向電網回饋電能，向電網回饋電能。0s1nn 0T0MP三相異步電動機三相異步電動機制動電磁轉矩示意圖制動電磁轉矩示意圖 (2) (2) 發電狀態發電狀態上頁

6、上頁圖中圖中曲線曲線1 1第第象限象限部分為電磁制動狀態，部分為電磁制動狀態， ， ， ，稱為轉速反向的反接制動稱為轉速反向的反接制動（繞線型異步電動機）。（繞線型異步電動機）。 (3) (3) 制動狀態制動狀態1s0n0T第六章第六章 一臺三相六極籠型異步電動機定子繞組一臺三相六極籠型異步電動機定子繞組 連接，連接，額定電壓額定電壓 ，額定轉速，額定轉速 ，電源頻率，電源頻率 ，電機等值電路參數：電機等值電路參數： ， ， ， 。求求 額定電磁轉矩、臨界轉差率、最大電磁轉矩額定電磁轉矩、臨界轉差率、最大電磁轉矩、過載倍數過載倍數、啟動轉矩及啟動轉矩倍數啟動轉矩及啟動轉矩倍數。例例6-1解解電

7、動機的同步轉速為電動機的同步轉速為min)/(100035060601rpfnN043. 01000957100011nnnsNN額定相電壓為額定相電壓為額定轉差率額定轉差率為為YVUN380min/957rnNHzf50108. 21r12. 31x53. 12r25. 42x)(22031VUUN額定轉矩為額定轉矩為221221221112xxsrrsrUfpmT22225. 412. 3043. 053. 108. 2502043. 053. 1338033)(5 .33mN 第六章第六章例例6-1臨界轉差率臨界轉差率為為過載倍數為過載倍數為最大轉矩最大轉矩為為啟動轉矩為啟動轉矩為2 .

8、 025. 412. 353. 1212xxrsm)(9425. 412. 35042203342211211mNxxfUpmTm8 . 25 .3394NmmTT221221122112xxrrfrUpmTst22225. 412. 353. 108. 250253. 1338033)(5 .31mN 94. 05 .335 .31NststTTK啟動轉矩倍數為啟動轉矩倍數為第六章第六章6.1.3 人為機械特性人為機械特性（1 1）降低定子電壓人為機械特性）降低定子電壓人為機械特性三相異步電動機三相異步電動機定子降壓的人為機械特性定子降壓的人為機械特性 降低定子端電壓降低定子端電壓 ，同步轉

9、速，同步轉速 與臨界轉差率與臨界轉差率 不變，不變，電磁轉電磁轉矩矩 、最大轉矩、最大轉矩 和啟動轉矩和啟動轉矩 與與 成正比例降低。成正比例降低。一組過同步運行點，保持一組過同步運行點，保持 不變的曲線簇不變的曲線簇 1UmsTmTstT21U1nms降壓后的人為機械特性的工作段降壓后的人為機械特性的工作段特性變軟，轉差率增大，特性變軟，轉差率增大，電機的電機的過載能力過載能力降低。降低。 第六章第六章（2 2）定子回路串接三相對稱電阻或電抗的人為機械特性）定子回路串接三相對稱電阻或電抗的人為機械特性定子回路串接對稱電阻定子回路串接對稱電阻或電抗的人為機械特性或電抗的人為機械特性相當于增加相

10、當于增加定子回路電阻或電定子回路電阻或電抗的值抗的值，同步轉速同步轉速 不變，臨不變，臨界轉差率界轉差率 、電磁轉矩電磁轉矩 、最大轉矩最大轉矩 和啟動轉矩和啟動轉矩 都減小。都減小。 一組過同步運行點的曲線簇一組過同步運行點的曲線簇 TmTstT1nms人為機械特性的工作段特性變軟，人為機械特性的工作段特性變軟，轉差率增大，轉差率增大，電機過載能力電機過載能力降低。降低。 第六章第六章啟動轉矩啟動轉矩 隨轉子電阻增大而增隨轉子電阻增大而增大，大， , , ,電阻再增大，電阻再增大， 反而減小。反而減小。（3 3）轉子回路串接三相對稱電阻的人為機械特性）轉子回路串接三相對稱電阻的人為機械特性轉

11、子轉子回路串接三相對稱回路串接三相對稱電阻電阻的的人為機械特性人為機械特性同步轉速同步轉速 、最大轉矩、最大轉矩 不變，不變，臨界轉差率臨界轉差率 增大，增大，電磁轉矩電磁轉矩 減小。減小。 一組過同步運行點一組過同步運行點，最大轉矩，最大轉矩 不變的不變的曲線簇曲線簇 TmTstT1nmsmT工作點工作點A與工作點與工作點B有如下關系：有如下關系：BcAsrrsr22即人為機械特性與固有機械特性上即人為機械特性與固有機械特性上相同電磁轉矩的工作點有如下關系：相同電磁轉矩的工作點有如下關系：2222rrrrrrsscc1msmstTTstT第六章第六章6.1.4 利用電磁轉矩實用表達式計算機械

12、特性利用電磁轉矩實用表達式計算機械特性（1 1） 已知固有機械特性（已知固有機械特性（ ， ）求）求若已知額定功率若已知額定功率 （kW），額定轉速），額定轉速 （r/min）和過載能力和過載能力 NTNsmsNPNnm則有：則有：NNNnPT955011nnnsNNssssTTmmm2忽略空載轉矩，近似認為忽略空載轉矩，近似認為 ，且，且 ，則則NTT NmmTTNmmNNmNssssTT212mmNmss解得：解得：第六章第六章（2 2）已知人為機械特性（）已知人為機械特性（ ， ）求）求已知工作點的負載轉矩已知工作點的負載轉矩 和轉差率和轉差率 則有：則有：（3 3）求取人為機械特性）求

13、取人為機械特性轉子回路外串電阻的電阻值轉子回路外串電阻的電阻值解得：解得：LTsmsLTsssssTTmmNmL2122LNmLNmmTTTTss2222rrrrrrsscc1 1）由）由 可得可得21 rssrc2 2）利用臨界轉差率的值，可得）利用臨界轉差率的值，可得 21 rssrmmc第六章第六章例例6-2 一臺三相異步電動機一臺三相異步電動機，額定功率，額定功率 ，額定，額定電壓電壓 ，額定轉速，額定轉速 ，最大轉矩倍數最大轉矩倍數 ，求求 轉矩的實用公式轉矩的實用公式。解解額定轉矩額定轉矩額定轉差率額定轉差率最大轉矩最大轉矩VV 220/380min/725rnN臨界轉差率臨界轉差

14、率kWPN704 . 2m轉矩實用公式轉矩實用公式)(9227257095509550mNnPTNNN)(8 .22129224 . 2mNTTNmm033. 075072575011nnnsN15. 014 . 24 . 2033. 0122mmNmssssssssssTTmmm/15. 015. 0/6 .4425/15. 015. 0/6 .22122/2第六章第六章 一臺一臺繞線型繞線型三相異步電動機三相異步電動機，有關參數為：，有關參數為： , , ， ，轉子每相繞組轉子每相繞組 。求求 （1 1）使啟動轉矩）使啟動轉矩 ，轉子每相回路應串多大電阻？，轉子每相回路應串多大電阻？ （2

15、 2）負載轉矩）負載轉矩 ，要求電機轉速，要求電機轉速 ， 轉子每相回路應串多大電阻？轉子每相回路應串多大電阻？例例6-3解解 額定轉差率額定轉差率臨界轉差率臨界轉差率min/720rnN轉子每相應串電阻轉子每相應串電阻kWPN754 . 2m04. 075072075011nnnsN183. 014 . 24 . 204. 0122mmNmss0224. 02rmstTT NLTT8 . 0min/500rn （1 1）要使啟動轉矩）要使啟動轉矩 ，人為機械特性臨界轉差率，人為機械特性臨界轉差率mstTT 1ms)( 1 . 0024. 0104. 0112rssrmmc第六章第六章例例6-

16、3計算計算 ， 時，轉子外串電阻有兩種方法：時，轉子外串電阻有兩種方法：工作點工作點B的轉差率的轉差率: :轉子每相外串電阻轉子每相外串電阻NLTT8 . 0min/500rn 解法一解法一：利用：利用P12P12圖中所示的工作圖中所示的工作點點A與工作點與工作點B33. 075050075050011nns工作點工作點A的轉差率的轉差率: :0314. 018 . 04 . 28 . 04 . 2183. 012222NNNNLNmLNmmTTTTTTTTss)(213. 00224. 010314. 033. 012rssrc解法二解法二：利用：利用P12P12圖中所示的臨界工作圖中所示的

17、臨界工作點點C與工作點與工作點D923. 118 . 04 . 28 . 04 . 233. 012222NNNNLNmLNmmTTTTTTTTss)(213. 00224. 01183. 0923. 112rssrmmc第六章第六章6.2 三相異步電動機的啟動三相異步電動機的啟動6.2.1 直接啟動的問題直接啟動的問題啟動電流不能太大，減小對電網沖擊；啟動電流不能太大，減小對電網沖擊；有足夠啟動轉矩，縮短啟動時間；有足夠啟動轉矩，縮短啟動時間；設備簡單，價格低廉，便于操作及維護。設備簡單，價格低廉，便于操作及維護。q 啟動要求啟動要求q 直接啟動問題直接啟動問題啟動電流很大；啟動電流很大；啟

18、動轉矩不大。啟動轉矩不大。q 解決方法解決方法對籠型異步電動機，可采用：直接啟動、降壓啟動、對籠型異步電動機，可采用：直接啟動、降壓啟動、加大定子端電阻或電抗、改進結構、軟啟動；加大定子端電阻或電抗、改進結構、軟啟動；對繞線型異步電動機，還可以增加轉子端電阻或電抗。對繞線型異步電動機，還可以增加轉子端電阻或電抗。第六章第六章 6.2.2 籠型三相異步電動機的直接啟動籠型三相異步電動機的直接啟動 對籠型異步電動機，若負載對啟動過程要求不高，且供電對籠型異步電動機，若負載對啟動過程要求不高，且供電電網允許，可采用直接啟動方法。電網允許，可采用直接啟動方法。一般一般 以下的小容量異步電動機都可以直接

19、啟動。以下的小容量異步電動機都可以直接啟動。若供電變壓器容量較小，符合下式要求，也允許直接啟動。若供電變壓器容量較小，符合下式要求，也允許直接啟動。式中，式中， 啟動電流倍數，啟動電流倍數， 。若不滿足上式，則不能直接啟動。若不滿足上式，則不能直接啟動。kW5 . 7)()(3411kVAkVAIIKNsti起動電動機容量電源總容量iK74iK第六章第六章若回路串電阻，則有若回路串電阻，則有 6.2.3 籠型三相異步電動機的降壓啟動籠型三相異步電動機的降壓啟動(1) (1) 定子串三相對稱電阻或電抗降壓啟動定子串三相對稱電阻或電抗降壓啟動 由右圖可知，若由右圖可知，若 ，則，則接線圖接線圖 簡

20、化等值電路圖簡化等值電路圖 ststIIa22211aIIUUTTstststst若回路串電抗，則有若回路串電抗，則有2212212211kkstxrUxxrrUI由由kkkstrxarar22221kkkstxraxax22221NiNstNkIKUIUz33NiNstNkIKUIUz33（Y接）接）（D接）接）第六章第六章若改為若改為D形接法形接法 (2) (2) Y-D降壓啟動降壓啟動正常運行時正常運行時D接，啟動時接成接，啟動時接成Y形。形。Y-D啟動啟動接線圖接線圖 因此有因此有 ，因為，因為 ，所以有，所以有 啟動時電網供給電動機的啟動電流為啟動時電網供給電動機的啟動電流為kNkN

21、stYSYzUzUII313kNstDSDzUII33SDSYII3121UTststDstYTT31第六章第六章自耦變壓器啟動時，從電網吸收自耦變壓器啟動時，從電網吸收的電流的電流(3) (3) 自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動由自耦變壓器原理可知：由自耦變壓器原理可知：啟動啟動接線圖接線圖 自耦變壓器啟動時，自耦變壓器啟動時， ，啟動一相電路啟動一相電路圖圖 kNNIIUUststN21121kUUN1kIIstst2221kIkIIIstststst2212211 kNNUUTTNstst自耦變壓器啟動時，啟動轉矩自耦變壓器啟動時，啟動轉矩第六章第六章(4) (4) 三種降壓啟動方法

22、比較三種降壓啟動方法比較確定啟動方法時，應根據電網允許的最大啟動電流、負載對確定啟動方法時，應根據電網允許的最大啟動電流、負載對啟動轉矩的要求及啟動設備的復雜程度、價格與維護成本等啟動轉矩的要求及啟動設備的復雜程度、價格與維護成本等條件綜合考慮。條件綜合考慮。第六章第六章 一臺一臺籠型籠型三相異步電動機三相異步電動機，定子繞組，定子繞組D接法，相關數接法，相關數據為：據為：啟動電流倍數啟動電流倍數 ，啟動轉矩倍數啟動轉矩倍數 ，過載能力過載能力 。供電變壓器要求啟動電流小于等于供電變壓器要求啟動電流小于等于150A，啟動轉矩為，啟動轉矩為 。請選擇合適的降壓啟動方法：能采用請選擇合適的降壓啟動

23、方法：能采用Y-D啟動，優先選用；啟動，優先選用；若采用定子串電抗器啟動，需計算電抗數值；若采用自耦變壓若采用定子串電抗器啟動，需計算電抗數值；若采用自耦變壓器降壓啟動，需從器降壓啟動，需從55、64、73三種抽頭中確定一種。三種抽頭中確定一種。例例6-4解解（1 1）校驗能否采用）校驗能否采用Y-D啟動啟動電機額定轉矩電機額定轉矩3 . 2m保證正常啟動的最小轉矩保證正常啟動的最小轉矩kWPN28VUN380AIN5888. 0cos1Nmin/1455rnN6iK1 . 1stKmN 5 .73)(78.18314552895509550mNnPTNNN)(85.805 .731 . 11

24、 . 1mNTTLstL啟動電流啟動電流)(116586313131AIKIINistst第六章第六章由于由于 ，不能串電抗器啟動。，不能串電抗器啟動。 例例6-4（2 2）校驗能否采用定子串電抗啟動）校驗能否采用定子串電抗啟動減壓倍數減壓倍數啟動轉矩啟動轉矩不串電抗器啟動電流不串電抗器啟動電流)(39.6778.1831 . 1313131mNTKTTNststst雖然雖然 ，但，但 ，不能采用，不能采用Y-D啟動。啟動。 AIIstLst150mNTTstLst85.80)(348586AIKINist串電抗最大啟動轉矩串電抗最大啟動轉矩32. 2150348stLstIIa)(6 .37

25、78.1831 . 132. 2111222mNTKaTaTNstststmNTTstLst85.80第六章第六章例例6-4（3 3）校驗能否采用自耦變壓器啟動）校驗能否采用自耦變壓器啟動當抽頭為當抽頭為55時，時，雖然雖然 ，但，但 ，不能采用，不能采用55抽頭。抽頭。)(27.10558655. 055. 022AIIstst)(15.6178.1831 . 155. 055. 022mNTTststAIIstLst150mNTTstLst85.80當抽頭為當抽頭為64時，時，此時此時 ，且，且 ，可以采用，可以采用64抽頭。抽頭。)(5 .14258664. 064. 022AIIsts

26、t)(8 .8278.1831 . 164. 064. 022mNTTststAIIstLst150mNTTstLst85.80當抽頭為當抽頭為73時，時，無需計算啟動轉矩，因為無需計算啟動轉矩，因為 ，不能采用，不能采用73抽頭。抽頭。)(45.18558673. 073. 022AIIststAIIstLst150第六章第六章6.2.4 高啟動轉矩的籠型三相異步電動機高啟動轉矩的籠型三相異步電動機 對于籠型異步電動機，改進電機結構對于籠型異步電動機，改進電機結構可以可以增大啟動時的增大啟動時的轉子回路電阻轉子回路電阻，從而，從而增大啟動轉矩。增大啟動轉矩。 q 轉子電阻值較大的籠型異步電動

27、機轉子電阻值較大的籠型異步電動機改變鼠籠金屬材料，減小截面積等方法增大轉子電阻。改變鼠籠金屬材料，減小截面積等方法增大轉子電阻。11普通籠型；普通籠型；22高轉差率；高轉差率；33起重冶金；起重冶金；44力矩式力矩式轉子電阻較大的籠型異步轉子電阻較大的籠型異步電動機的機械特性電動機的機械特性 第六章第六章 q 深槽式籠型異步電動機深槽式籠型異步電動機轉子槽形深而窄，通過集膚效應增大啟動時的轉子電阻。轉子槽形深而窄，通過集膚效應增大啟動時的轉子電阻。深槽式籠型深槽式籠型異步電動機轉子異步電動機轉子 槽漏磁通分布槽漏磁通分布槽電流分布槽電流分布等效導條截面等效導條截面深槽式籠型異步電動機深槽式籠型

28、異步電動機 轉子電流分布圖轉子電流分布圖 11普通籠型普通籠型22深槽式籠型深槽式籠型 深槽式籠型異步深槽式籠型異步電動機的機械特性電動機的機械特性 第六章第六章q 雙籠型異步電動機雙籠型異步電動機安裝有兩套鼠籠，外籠為啟動籠，內籠為運行籠，改安裝有兩套鼠籠，外籠為啟動籠，內籠為運行籠，改變外籠與內籠參數，可以得到不同形狀的機械特性。變外籠與內籠參數，可以得到不同形狀的機械特性。雙籠型異步電動機轉子雙籠型異步電動機轉子 11外籠外籠 22內籠內籠33雙籠雙籠雙籠型異步電動機雙籠型異步電動機 的機械特性的機械特性 第六章第六章6.2.5 籠型三相異步電動機的軟啟動籠型三相異步電動機的軟啟動 通過

29、改變定子電壓滿足啟動要求，實質上是一臺交流調壓器。通過改變定子電壓滿足啟動要求，實質上是一臺交流調壓器。啟動時，控制晶閘管的導通角啟動時，控制晶閘管的導通角 調節定子電壓。利用閉環控調節定子電壓。利用閉環控制限制啟動電流，確保定子電流、電壓或轉矩按照設定的函制限制啟動電流，確保定子電流、電壓或轉矩按照設定的函數關系變化。啟動過程結束，將軟啟動器切除。數關系變化。啟動過程結束，將軟啟動器切除。主要實現方法主要實現方法： 電流斜坡啟動電流斜坡啟動 電壓斜坡啟動電壓斜坡啟動 轉矩控制啟動轉矩控制啟動 階躍啟動階躍啟動異步電動機軟啟動器的組成框圖異步電動機軟啟動器的組成框圖第六章第六章6.2.6 繞線

30、型三相異步電動機的啟動（繞線型三相異步電動機的啟動（1） 啟動過程，轉子回路串接啟動過程，轉子回路串接三相對稱電阻，既能限制三相對稱電阻，既能限制啟動電流，又能增大啟動啟動電流，又能增大啟動轉矩。轉矩。啟動時，轉子回路頻率較啟動時，轉子回路頻率較高，頻敏變阻器鐵損耗較高，頻敏變阻器鐵損耗較大，轉子回路等效電阻較大，轉子回路等效電阻較大，隨著轉子頻率的降低，大，隨著轉子頻率的降低，頻敏變阻器作用逐漸減弱，頻敏變阻器作用逐漸減弱，啟動結束后，頻敏變阻器啟動結束后，頻敏變阻器幾乎不起作用。幾乎不起作用。串頻敏變串頻敏變阻器接線圖阻器接線圖（1 1）串頻敏變阻器啟動）串頻敏變阻器啟動頻敏變阻器一相頻敏

31、變阻器一相等值電路等值電路串頻敏變阻器串頻敏變阻器啟動機械特性啟動機械特性第六章第六章6.2.6 繞線型三相異步電動機的啟動（繞線型三相異步電動機的啟動（2） 以三級啟動為例，逐級閉以三級啟動為例，逐級閉合開關的過程中，轉子回合開關的過程中，轉子回路外接電阻依次為：路外接電阻依次為： ， ， ，0 0 。工作點：。工作點：（2 2）轉子串電阻分級啟動）轉子串電阻分級啟動轉子回路串電阻分級啟動轉子回路串電阻分級啟動3213cccrrrR212ccrrR11crR jhgfedcba且有且有 或或mNNTsT112mNNTsT第六章第六章若已知啟動極數若已知啟動極數m： 按要求或者根據按要求或者根

32、據 ，選取選取 ； 由公式由公式 ，求取，求取 ； 由由 求取求取 ，判斷是否滿足判斷是否滿足 ，若滿足繼續步驟若滿足繼續步驟；若不滿足，；若不滿足，重新選取重新選取 或增加啟動級數，或增加啟動級數，重復步驟重復步驟； 估算或者試驗方法確定估算或者試驗方法確定 ； 按照上頁公式計算各級電阻值。按照上頁公式計算各級電阻值。 分級電阻的計算分級電阻的計算若啟動級數若啟動級數m未知：未知： 按照要求或根據按照要求或根據 和和 和選取和選取 和和 ； 計算計算 ； 由公式由公式 計算啟動級數，計算啟動級數，取結果的相鄰最大整數，取結果的相鄰最大整數，根據根據m值，利用上述公式重新計算，值，利用上述公式

33、重新計算，并確定并確定 或或 具體數值；具體數值； 估算或者試驗方法確定估算或者試驗方法確定 ； 按照按照上頁公式上頁公式計算各級電阻值。計算各級電阻值。 mTT85. 011TmNNTsT112TT 2TLTT2 . 11 . 121T2rmTT85. 01LTT2 . 11 . 121T2T21TTmNNTsT11T2T2r第六章第六章 一臺一臺繞線型繞線型三相異步電動機三相異步電動機，定子繞組，定子繞組Y接法，相關接法，相關數據為：數據為： ， ， ， ， 。啟動時負載轉矩啟動時負載轉矩 ，求轉子串電阻三級啟動的電阻值。，求轉子串電阻三級啟動的電阻值。例例6-5解解最大啟動轉矩最大啟動轉

34、矩 取取 額定轉差率額定轉差率6 . 2m轉子每相電阻轉子每相電阻kWPN40VEN4202AIN5 .612min/1460rnN啟動轉矩比啟動轉矩比NLTT75. 0027. 015001460150011nnnsNN)(106. 05 .613420027. 03222NNNIEsrNNNmTTTT21. 26 . 285. 085. 01NTT21. 2156. 221. 2027. 031NNmNNTTTsT校驗切換轉矩校驗切換轉矩NNTTTT863. 056. 221. 212NNLTTT825. 075. 01 . 11 . 1LTT1 . 12，合適。，合適。第六章第六章例例6

35、-5各級轉子回路外串電阻各級轉子回路外串電阻啟動時各級轉子回路總電阻啟動時各級轉子回路總電阻)(271. 0106. 056. 221rR)(695. 0106. 056. 22222rR)(778. 1106. 056. 23233rR)(165. 0106. 0271. 0211rRrc)(424. 0271. 0695. 0122RRrc)(083. 1695. 0778. 1233RRrc第六章第六章6.3.1 能耗制動能耗制動制動原理制動原理 電機處于制動狀態，電磁轉矩與轉速方向相反，為制動電機處于制動狀態，電磁轉矩與轉速方向相反，為制動轉矩，電機軸上輸入的機械功率轉換為電功率，消耗

36、于轉矩，電機軸上輸入的機械功率轉換為電功率，消耗于轉子電阻或回饋到電網中，機械特性在轉子電阻或回饋到電網中，機械特性在、象限。象限。 能耗制動能耗制動將定子繞組切換到將定子繞組切換到直流電源上，旋轉的轉子切割恒直流電源上，旋轉的轉子切割恒定磁場，產生具有制動性質的電定磁場，產生具有制動性質的電磁轉矩，實現拖動系統快速停車磁轉矩，實現拖動系統快速停車或使位能性負載勻速下放。或使位能性負載勻速下放。 能耗制動接線圖能耗制動接線圖6. 3 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動第六章第六章6.3.1 能耗制動能耗制動等效變換等效變換 直流電直流電 建立的固定不變的磁場看成是以轉速建立的固定不變的磁

37、場看成是以轉速 旋轉旋轉 的旋轉磁場，同時將轉子相對轉速變換為的旋轉磁場，同時將轉子相對轉速變換為 。 產生的固定磁動勢與產生的固定磁動勢與大小為大小為 的三相交流電產的三相交流電產生的旋轉磁動勢等效。若定子繞組采用生的旋轉磁動勢等效。若定子繞組采用D形接法，形接法， 。 磁動勢等效變換磁動勢等效變換前后的相對轉速前后的相對轉速dI1nnn 1定子繞組通入定子繞組通入直流電時的磁動勢直流電時的磁動勢 dIdII3/213/21dII 第六章第六章6.3.1 能耗制動能耗制動機械特性機械特性能耗制動轉差率能耗制動轉差率由等效電路可知由等效電路可知能耗制動等效電路能耗制動等效電路1111)(nnn

38、nnn能耗制動機械特性能耗制動機械特性 2222122211122211/xxrrxImrImPTmmM2221112xxxImTmmmT22xxrmm機械特性表達式機械特性表達式/2mmmTTT第六章第六章6.3.1 能耗制動能耗制動制動過程制動過程 反抗性負載反抗性負載實現快速、準確停車。實現快速、準確停車。能耗制動切換瞬間，轉速不會突變，工作點能耗制動切換瞬間，轉速不會突變，工作點AB O，電動機轉速降為零。電動機轉速降為零。 位能性負載位能性負載實現穩速下放。實現穩速下放。原點原點O工作點工作點C，位能性負載穩速下放。位能性負載穩速下放。電動機軸上輸入的機械功率靠重物電動機軸上輸入的機

39、械功率靠重物下降減少的位能提供，轉換為電功下降減少的位能提供，轉換為電功率后消耗在轉子回路中。率后消耗在轉子回路中。 能耗制動過程能耗制動過程第六章第六章6.3.2 反接制動反接制動定子兩相反接制動定子兩相反接制動 改變電源相序，旋轉磁場反向，改變電源相序，旋轉磁場反向，轉子轉速不能突轉子轉速不能突變，轉子感應電動勢與感應電流反向，電磁轉矩變，轉子感應電動勢與感應電流反向，電磁轉矩也反向，電動機處于制動運行狀態也反向，電動機處于制動運行狀態。反接制動接線圖反接制動接線圖反接制動機械特性反接制動機械特性1111111nnnnnnnnns02221srrImPtM0)(1)1 (2221tMmrr

40、ssImPsPmMmMtCuPPPPrrImp)(22212電動機既從電網吸收電功率，又從軸上輸入機械電動機既從電網吸收電功率，又從軸上輸入機械功率功率( (由拖動系統轉動部分減少的動能提供由拖動系統轉動部分減少的動能提供）。都轉變為轉差功率，消耗在轉子回路電阻中。都轉變為轉差功率，消耗在轉子回路電阻中。第六章第六章6.3.2 反接制動反接制動定子兩相反接制動（制動過程）定子兩相反接制動（制動過程）反接制動機械特性反接制動機械特性反接制動瞬間，工作點反接制動瞬間，工作點 ，若反向串入電阻不大，沿曲線若反向串入電阻不大，沿曲線4 4， ；若反向串入大電阻，沿特性曲線若反向串入大電阻，沿特性曲線3

41、 3， 。拖動系統減速至零。拖動系統減速至零。BADB CB 若拖動反抗性負載若拖動反抗性負載若若 ， ，電機停車；，電機停車；若若 ， ， 。 若拖動位能性負載若拖動位能性負載 ， ，電機回饋制動運行于工作點，電機回饋制動運行于工作點 F ；LCTTCBALDTTEDBALETT FEDBALFTT第六章第六章 有有 ， ，6.3.2 反接制動反接制動轉速反向的反接制動轉速反向的反接制動 繞線型異步電動機串入大電阻，電動機被繞線型異步電動機串入大電阻，電動機被位能性負載拖動反轉，工作點進入第位能性負載拖動反轉，工作點進入第 象限，如圖所示工作點象限，如圖所示工作點G。反接制動機械特性反接制動

42、機械特性 電動機軸上輸入的功率靠重物下放時減小的位能來提供電動機軸上輸入的功率靠重物下放時減小的位能來提供 。1)(111111nnnnnnnnns0MP0mPmMCuPPp2第六章第六章 ， ， ， ， 6.3.3 回饋制動回饋制動位能性負載拖動電動機反向回饋制動運行位能性負載拖動電動機反向回饋制動運行 異步電動機反向回饋制動異步電動機反向回饋制動定子兩相反接制動運行時，電動機在位能性負載拖動下定子兩相反接制動運行時，電動機在位能性負載拖動下進入第進入第象限運行象限運行， ， 。電磁轉矩與轉速方電磁轉矩與轉速方向相反，向相反，如圖所示工如圖所示工作點作點C與工作點與工作點D。有。有1nn 0

43、n0MP0mPMmPP 02mMCuPPp0s重物減小的位能變為電動機軸上輸入的重物減小的位能變為電動機軸上輸入的機械功率機械功率 ，扣除機械損耗和轉子銅，扣除機械損耗和轉子銅損耗損耗 后轉變為電磁功率后轉變為電磁功率 送給定送給定子，扣除定子銅損耗和鐵損耗后，余下子，扣除定子銅損耗和鐵損耗后，余下的是回饋給電網的功率的是回饋給電網的功率 。mP2CupMP1P第六章第六章 降頻調速時，降頻調速時，電動機電動機工作點工作點ABCD。 在降速過程曲線在降速過程曲線2 2的的BC段，轉速段，轉速 ，電磁轉矩，電磁轉矩 ，且，且， ， , ,電動機處于回饋電動機處于回饋制動狀態。不過這種情況下是過渡

44、制動狀態。不過這種情況下是過渡狀態，不能穩定運行。狀態，不能穩定運行。 6.3.3 回饋制動回饋制動異步電動機正向回饋制動異步電動機正向回饋制動異步電動機異步電動機正向正向回饋制動回饋制動 籠型異步電動機采用變極調速或變頻調速時，高速變籠型異步電動機采用變極調速或變頻調速時，高速變換到低速的降速過程中，會發生回饋制動。換到低速的降速過程中，會發生回饋制動。0s0n0T1nn第六章第六章6.3.4 異步電動機的各種運行狀態異步電動機的各種運行狀態異步電動機異步電動機各種運行狀態各種運行狀態 與與 同向，電機從電網吸收電能，同向，電機從電網吸收電能，轉換為機械能輸出。轉換為機械能輸出。象限象限 ，

45、 ，正向電動狀態；，正向電動狀態；象限象限 ， ，反向電動狀態。，反向電動狀態。0n0Tq 電動運行狀態電動運行狀態、象限象限0n0TTnq 制動運行狀態制動運行狀態、象限象限 與與 反向，有能耗制動、反接制動反向，有能耗制動、反接制動和回饋制動等不同運行方式。和回饋制動等不同運行方式。Tn第六章第六章6.4 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速6.4.1 調速方法調速方法改變定子繞組極對數改變定子繞組極對數 p 、電源頻率電源頻率 、轉差率、轉差率 s 調速。調速。 其中改變轉差率調速，主要有以下方法：其中改變轉差率調速，主要有以下方法： 由關系式由關系式 ，調速方法可分為：，調速方法可

46、分為：)1 (60)1 (11spfsnn1f降低電源電壓調速；降低電源電壓調速；轉子回路串電阻調速；轉子回路串電阻調速；串級調速；串級調速；轉差離合器調速。轉差離合器調速。第六章第六章 適用于籠型異步電動機，通過改變定子繞組的接線方式，適用于籠型異步電動機，通過改變定子繞組的接線方式，改變極對數，如圖所示，由改變極對數，如圖所示，由 變為變為 ，同步轉速，同步轉速 升升高一倍。高一倍。6.4.2 改變極對數調速改變極對數調速為保證調速前后電動機轉向不變，應同時改變定子繞組的相序。為保證調速前后電動機轉向不變，應同時改變定子繞組的相序。42p22p1n四極定子一相繞組四極定子一相繞組兩極定子一

47、相繞組兩極定子一相繞組第六章第六章（1 1）保持）保持 為常數，降頻調速。為常數，降頻調速。6.4.3 變頻調速變頻調速由基頻向下調速由基頻向下調速 為常數，恒磁通調速方式。為常數，恒磁通調速方式。機械特性機械特性11/ fEm60/2/122211nsrImPTM2221222212111222221111)()2()(2/12LsfrrsffEpmrxssrfEpfm有有 ， ，2122Lfrsm2112218fELpmTm22130Lprnsnmm 、 與與 無關，各條機械特性無關，各條機械特性曲線工作段相互平行，硬度相同。曲線工作段相互平行，硬度相同。屬恒轉矩調速，適屬恒轉矩調速，適用

48、用于恒轉矩負載于恒轉矩負載。mTmn1f第六章第六章（2 2）保持）保持 為常數，降頻調速。為常數，降頻調速。6.4.3 變頻調速變頻調速由基頻向下調速由基頻向下調速由于感應電動勢難測量，而由于感應電動勢難測量，而 ，保持，保持 為常數，為常數，磁通磁通 近似為常數。近似為常數。機械特性機械特性有有最大轉矩最大轉矩 隨著隨著 的降低而減小的降低而減小。恒轉矩調速恒轉矩調速方式。方式。mT1f11/ fUm11EU 11/ fU22122112211)()/(2/xxsrrfsrpUmT221212221212111)()()2()()(2LLsfrsrrsffUpm2212211112111)

49、()2(/14LLfrfrfUpmTm22121212)()2(LLfrrsm第六章第六章保持保持 為額定值不變，隨為額定值不變，隨 的升高，氣隙磁通的升高，氣隙磁通 減小減小。6.4.3 變頻調速變頻調速由基頻向上調速由基頻向上調速調速機械特性調速機械特性 ，有，有 越高，越高， 與與 越小，越小， 不變，不變，各機械特性運行段近似平行各機械特性運行段近似平行。基頻基頻向向上變頻調速屬恒功率調速上變頻調速屬恒功率調速。mT1f1U1fmNff11212111211222121121111214)(4fLLffpUmxxrrUfpmTm1211222121212)(fLLfrxxrrsm常數pfLLfrnsnmm121121602msmn第六章第六章6.4.3 變頻調速變頻調速特點特點設備結構復雜，價格較貴，容量有限。隨著電力電子技術設備結構復雜，價格較貴，容量有限。隨著電力電子技術的發展，變頻器向著性能優異，價格便宜，操作方便等趨的發展，變頻器向著性能優異，價格便宜，操作方便等趨勢發展；勢發展；變頻器具有機械特性較硬，靜差率小，轉速穩定性好，調變頻器具有機械特性較硬，靜差率小，轉速穩定性好，調速范圍廣，平滑性高等特點，可實現無級調速；速范圍廣，平滑性高等特點，可實現無級調速； 變頻調速時，轉差率較小，轉差功率損耗較小，效率較高；變頻調速時，轉差率較小，轉差功率損耗較小