第9章電機拖動基礎第9章電機拖動基礎1交流電動機直流電動機鼠籠式繞線式異步機同步機他勵、并勵、串勵、復勵電動機的分類電動機：電能轉換成機械能發電機：其他形式的能量轉換成電能電動機的作用交流電動機直流電動機鼠籠式異步機他勵、并勵、串勵、復勵電動機2優點使用電動機驅動生產機械可：（1）簡化生產機械的結構（2）提高生產效率和產品質量（3）能實現自動控制（4）實現遠距離操縱（1）基本結構（2）工作原理（3）機械特性（4）起動、制動、反轉、調速的基本原理（5）應用場合和正確使用主要內容優點使用電動機驅動生產機械可：（1）基本結構主要內容34.1三相異步電動機的構造鼠籠式繞線式轉子定子（固定部分）轉子（旋轉部分）分為兩個基本部分：4.1三相異步電動機的構造鼠籠式轉子定子（固定部分）4

構成：由機座、鐵心和定子繞組組成

定子機座是用鑄鐵或鑄剛制成，鐵心由互相絕緣的硅鋼片疊成，內圓周表面沖有槽，用以放置對稱三相繞組；對稱三相繞組有的聯接成星形、有的聯接成三角形

作用：產生旋轉磁場

構成：由機座、鐵心和定子繞組組成定子機座是用鑄鐵或鑄5機座定子繞組銘牌數據出線端子機座定子繞組銘牌數據出線端子6定子鐵心定子繞組定子鐵心定子繞組7鼠籠式電動機構造簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便轉子

構成：由鐵心和繞組兩部分構成

鐵心也用硅鋼片疊成，表面沖有槽，裝在轉軸上，軸上加機械負載；因繞組不同，可分為鼠籠式和繞線式兩種。作用：在旋轉磁場作用下，產生感應電動勢或電流。鼠籠式電動機構造簡單、價格低廉、工作可靠、使用方便轉子構8鼠籠式轉子轉軸軸承轉子鼠籠式轉子轉軸軸承轉子9電機拖動基礎課件10繞線式轉子

鐵心繞組轉軸繞線式轉子鐵心繞組轉軸11鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：

結構簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線式：結構復雜、價格較貴、維護工作量大；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。鼠籠式電動機與繞線式電動機的的比較：鼠籠式：繞線式：124.2三相異步電動機的工作原理演示實驗4.2三相異步電動機的工作原理演示實驗13（右手定則）（左手定則）B:磁感應強度v:切割速度l:導線長磁極旋轉導線切割磁力線產生感應電動勢閉合導線產生電流通電導線在磁場中受力（右手定則）（左手定則）B:磁感應強度v:切割速度l:導線141.線圈跟著磁鐵轉→兩者轉動方向一致異步2.線圈比磁場轉得慢結論1.線圈跟著磁鐵轉異步2.線圈比磁場轉得慢結論154.2.1旋轉磁場1.旋轉磁場的產生

在三相異步電動機的定子鐵心中放有三相對稱繞組，在該三相對稱繞組中通入三相對稱交流電流，就可產生一“旋轉磁場”代替演示實驗中的磁鐵4.2.1旋轉磁場1.旋轉磁場的產生在三16AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下參考方向：繞組始端到末端的方向AXYCBZAXBYCZ合成磁場方向：向下參考方向：繞組始17AXYCBZAXYCBZ同理分析，可得其它電流角度下的磁場方向AXYCBZAXYCBZ同理分析，可得18

可見，當定子繞組中通入三相電流后，它們共同產生的合成磁場是隨著電流的交變而在空間不斷地旋轉著，這就是旋轉磁場。2.旋轉磁場的轉向

當通入定子繞組的三相電流的相序為A-B-C時，旋轉磁場的轉向與這個順序是一致的，可見磁場的轉向與定子繞組中的電流相序有關。旋轉方向取決于三相電流的相序。可見，當定子繞組中通入三相電流后，它2.旋19改變電機旋轉方向的方法：換接其中兩相改變電機旋轉方向的方法：換接其中兩相203.旋轉磁場的極數AXBYCZ

此種接法下，繞組的始端之間相差120度空間角，合成磁場只有一對磁極，則極對數為1。AXYCBZ旋轉磁場的極數和三相繞組的安排有關即：P=13.旋轉磁場的極數AXBYCZ此種接法下，21C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內，繞組的始端之間相差60度空間角，形成的磁場則是兩對磁極。即：P=2C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'將每相繞224.旋轉磁場的轉速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ

旋轉磁場的轉速決定于磁場的極數，在一對極的情況下，當電流交變一次時，磁場恰好在空間旋轉了一周。N0=60f（轉/分）4.旋轉磁場的轉速AXYCBZAXYCBZAXYCBZ23

旋轉磁場具有兩對極時，當電流從ωt=0°到ωt=60°經歷了60°時，磁場在空間僅旋轉了30°。比P=1時轉速慢了一半，即：N0=60f/2（轉/分）旋轉磁場具有兩對極時，當電流從ωt=0°到ωt24

所以，旋轉磁場的轉速n0決定于電流頻率f1和磁場的極對數P，可推出：極對數每個電流周期磁場轉過的空間角度同步轉速所以，旋轉磁場的轉速n0決定于電流頻率f1極255.電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系電動機轉速:電機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但

異步電動機無轉距轉子與旋轉磁場間沒有相對運動無轉子電動勢（轉子導體不切割磁力線）無轉子電流提示：如果5.電動機轉速和旋轉磁場同步轉速的關系電動機轉速:電機轉子264.2.2電動機的轉動原理

在電動機定子繞組中通入三相對稱交流電流后，產生旋轉磁場。

旋轉磁場的磁力線切割轉子導條，導條中就感應出電動勢。

在電動勢的作用下，閉合的導條中就有電流，該電流與旋轉磁場相互作用，使轉子導條受到電磁力作用。由電磁力產生電磁轉矩，轉子就轉動起來。4.2.2電動機的轉動原理在電動機定子繞組中27異步電機運行中:轉差率：電動機起動瞬間:（轉差率最大）4.2.3轉差率同步轉速：旋轉磁場的轉速異步電機運行中:轉差率：電動機起動瞬間:（轉差率最大）4.2281.三相異步電動機的“電－磁”關系

4.3三相異步電動機的電路分析：主磁通產生的感應電動勢。e1e2、：漏磁通產生的感應電動勢。e

1e

2、

2.定子電路i2定子電路R1R2i1u1e1e

1e2e

2轉子電路定子繞組相當于變壓器原邊繞組，轉子繞組相當于副繞組。1.三相異步電動機的“電－磁”關系4.3三相異步電動29設：設：設：設：30取決于轉子和旋轉磁場的相對速度（1）轉子頻率（2）轉子電動勢3.轉子電路：轉子線圈匝數：轉子感應電動勢的頻率取決于轉子和旋轉磁場的相對速度（1）轉子頻率（2）轉子電動勢31其中（4）轉子功率因數（3）轉子電流其中（4）轉子功率因數（3）轉子電流324.4.1電磁轉矩

：

轉子中各載流導體在旋轉磁場的作用下,受到電磁力所形成的轉矩之總和。4.4轉矩與機械特性

常數每極磁通轉子電流轉子電路的功率因數即4.4.1電磁轉矩：4.4轉矩與機械特性常數每極磁通33其中：代入可得其中：代入可得344.4.2機械特性曲線OTS根據轉矩公式得特性曲線：OT14.4.2機械特性曲線OTS根據轉矩公式得特性曲線35（1）額定轉矩：電動機在額定電壓下，以額定轉速運行，輸出額定功率時，電動機轉軸上輸出的轉矩。（牛頓?米）n0TnnN（1）額定轉矩：電動機在額定電壓下，以額（牛頓?米）n36

如果電機將會因帶不動負載而停轉。（2）最大轉矩：電機帶動最大負載的能力。n0Tn求解如果電機將會（2）最大轉矩：電機37過載系數：三相異步機（a）三相異步機的和電壓的平方成正比，所以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。

工作時，一定令負載轉矩，否則電機將停轉。致使（b）注意電機嚴重過熱原因過載系數：三相異步機（a）三相異步機的和電壓38(3)起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0時，s=1(2)Tst與R2有關，適當使

R2Tst。對繞線式電機改變轉子附加電阻

R′2,可使Tst=Tmax

。Tst體現了電動機帶載起動的能力。

若

Tst

>T2電機能起動，否則不能起動。OTTst起動能力(3)起動轉矩Tst電動機起動時的轉矩。起動時n=0時39

電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整，這種能力稱為自適應負載能力。常用特性段n0nT

自適應負載能力是電動機區別于其它動力機械的重要特點。（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載。）電動機的自適應負載能力直至新的平衡。此過程中，時，電源提供的功率自動增加。電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整，40硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加轉速下降較快，但起動轉矩大，起動特性好。

硬特性（R2小）軟特性（R2大）

不同場合應選用不同的電動機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電動機。機械特性的軟硬硬特性：負載變化時，轉速變化不大，運行特性好。硬特性軟41U1和R2變化對機械特性的影響(1)

U1變化對機械特性的影響UTmTstT2TOU1和R2變化對機械特性的影響(1)U1變化對機械特42R2的改變

：鼠籠式電動機轉子導條的金屬材料不同繞線式電動機外接電阻不同

令：得：(2)R2變化對機械特性的影響R2的改變：令：得：(2)R2變化對機械特性的影響43（1）起動電流：中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的5-7倍。原因：起動時，轉子導條切割磁力線速度很大。定子電流轉子感應電勢轉子電流4.5三相異步電動機的起動4.5.1起動性能（1）起動電流：中小型鼠籠式電機起動電流44B大電流使電網電壓降低

A頻繁起動時造成熱量積累影響：（2）起動轉矩

起動時，雖然轉子電流較大，但因轉子的功率因數很低，因此起動轉矩并不是很大的，與額定轉矩之比為1.0-2.2。

如果起動轉矩過小，就不能滿載起動，應設法提高；如果起動轉矩過大，會使傳動機構受到沖擊而損壞，應設法減小。電機過熱影響其他負載工作B大電流使電網電壓降低A頻繁起動時造454.5.2.三相異步機的起動方法1.直接起動

20-30千瓦以下的異步電動機一般采用直接起動。2.降壓起動

在起動時降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減小起動電流，鼠籠式電動機常用的降壓起動方法有Y－換接起動和自耦降壓起動。

方法簡單，但起動電流較大，影響電網上其他負載正常工作。4.5.2.三相異步機的起動方法1.直接起動2.降壓46（1）Y－

起動正常運行AZBYXC

起動ABCXYZ設：電機每相阻抗為（1）Y－起動正常運行AZBYXC起動A47Y－起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U248Y－起動器接線簡圖工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常運行Ul+＿U1V1V2W1W2Y－起動器接線簡圖工作L1L3L2FUSU1V149（c）Y－

起動應注意的問題：（b）僅適用于正常接法為三角形接法的電動機。Y－

起動時，起動電流減小的同時，起動轉矩也減小了。所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合（a）可采用星三角起動器來實現。（c）Y－起動應注意的問題：（b）僅適用于正常接法為三50（2）自耦降壓起動（a）利用三相自耦變壓器將電動機在起動過程中的端電壓降低。（b）起動電流和起動轉矩減小。（c）適用于容量較大的或正常運行時聯成星形不能采用三角起動器的籠型異步電動機。（2）自耦降壓起動（a）利用三相自耦變壓器將電動機在起動過51(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯成Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機。(2)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：Q2上合52RRR滑環電刷定子轉子起動時將適當的R串入轉子電路中，起動后將R短路。起動電阻

2.繞線式電動機轉子電路串電阻起動?RRR滑環電刷定子轉子起動時將適當的R串入轉子電路中，起動53轉子串電阻起動的特點：適于轉子為繞線式的電動機起動。（1）

（2）R2選的適當，轉子串電阻既可以降低起動電流，又可以增加起動轉矩。常用于要求起動轉矩較大的生產機械上，如卷揚機、鍛壓機、起重機等。轉子串電阻起動的特點：適于轉子為繞線式的電動機起動。（1）54

方法：任意調換電源的兩根進線，電動機反轉。電動機正轉電動機反轉三相異步電動機的正、反轉電源~UVWM3~UVW電源~M3~方法：任意調換電源的兩根進線，電動機反轉。電動機55例1:1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組△型聯結，其額定數據為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)額定電流IN?2)額定轉差率sN?3)額定轉矩

TN、最大轉矩Tmax、和起動轉矩TN。例1:56

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）3）2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動57解：在上例中(1)如果負載轉矩為510.2N?m,試問在U=UN和U′=0.9UN兩種情況下電動機能否起動？（2）采用Y-換接起動時，求起動電流和起動轉矩。又當負載轉矩為起動轉矩的80%和50%時，電動機能否起動？(1)在U=UN時

Tst=551.8N?m>510.2N.m不能起動(2)Ist=7IN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時能起動例2:解：在上例中(1)如果負載轉矩為510.258在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動(3)在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動(3)594.6三相異步電動機銘牌數據1.型號

磁極數(極對數p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動機的系列、幾何尺寸和極數。機座長度代號機座中心高（mm）三相異步電動機教材表8.8.1中列出了各種電動機的系列代號。4.6三相異步電動機銘牌數據1.型號磁極60異步電動機產品名稱代號產品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆型異步電動機高起動轉矩異步電動機新代號漢字意義老代號Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO異步電動機產品名稱代號產品名稱異步電動機繞線式異步電動機防爆612.接法接線盒定子三相繞組的聯接方法。通常V1W2U1W1U2V2U2U1W2V1V2W1U1V1W1W2U2V2W2U2V2V1W1U1Y聯結W1U1V1W2U2V2聯結2.接法接線盒定子三相繞組的聯接方法。通常V1W2U1W1623.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時采用Y聯結；線電壓為220V時采用

聯結。說明：一般規定，電動機的運行電壓不能高于或低于額定值的5%。因為在電動機滿載或接近滿載情況下運行時，電壓過高或過低都會使電動機的電流大于額定值,從而使電動機過熱。電動機在額定運行時定子繞組上應加的線電壓值。三相異步電動機的額定電壓有380V，3000V,及6000V等多種。3.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為38634.電流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯結下電機的線電流為6.73A；三角形聯結下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率鼠籠電機

=72~93％電動機在額定運行時定子繞組的線電流值。額定功率是指電機在額定運行時軸上輸出的機械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。4.電流例如：Y/6.73/11.64注意：實用中應選擇容量合適的電機，防止出現“大馬拉小車”的現象。6.功率因數PN三相異步電動機的功率因數較低，在額定負載時約為0.7~0.9。空載時功率因數很低，只有0.2~0.3。額定負載時，功率因數最高。7.額定轉速電機在額定電壓、額定負載下運行時的轉速。P2cosO注意：實用中應選6.功率因數PN三相異步電動機的功率因數65如：n

N=1440轉/分

sN=0.048.絕緣等級指電機絕緣材料能夠承受的極限溫度等級，分為A、E、B、F、H五級，A級最低(105oC)，H級最高(180oC)。如：nN=1440轉/分8.絕緣等級指電機絕緣材料66三相直線異步電動機定子轉子旋轉電機初級次級直線電機三相直線異步電動機定子轉子旋轉電機初級次級直線電機67初級(a)短初級(b)短次級次級單邊型直線電動機次級初級次級初級初級雙邊型直線電動機初級(a)短初級次級單邊型直線電動機次級初級次級初級68三相異步發電機CCCM3~QZL單機運行的異步發電機ΦrΦ

IC

E

并聯電容后的相量圖三相異步發電機CCMQZL單機69OICEErEICIC=EXC=2

f

CE電容線電容線異步發電機的自勵過程AtanC=EIC=XC=12

f

CC→

C→E

C→

C→E

BCC

自勵的條件(1)轉子鐵心要有剩磁。(2)定子繞組必須并聯電容。(3)必須有足夠的電容。OICEErEICIC=E=2fCE電容線電容線異70ABCXYZABCXYZY接法AZBYXC接法ABCZXYABCZXYABCXYZ指三相定子繞組的聯接方式----Y/接法ABCXYZABCXYZY接法AZBYXC接法ABCZX714.額定電壓說明：一般規定電動機的電壓不能高于或低于額定值的5％。220V/380V/Y-----意味著定子繞組承受的額定電壓為220V。額定運行時定子繞組應加的線電壓。AZBYXC線電壓220VABCXYZ線電壓380V4.額定電壓說明：一般規定電動機的電壓不能高于或低于額定值的72三相異步電動機的使用一.起動1.起動電流

中小型鼠籠電機起動電流為額定電流的5-7倍。起動時，應電動勢和轉子電流很大定子電流增大原因：頻繁起動時造成熱量積累電機過熱大電流使電網電壓降低影響其他負載工作轉子導條切割磁力線速度很快轉子中感三相異步電動機的使用一.起動1.起動電流中小73(1)直接起動在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網。特點：起動轉矩小；起動電流大，比額定值大5~7倍；影響同一電網上其它負載的正常工作。優點：

簡單、方便、經濟、起動過程快，適用于二三十千瓦以下的小電機。(2)Y-降壓起動起動時降低電動機的電源電壓，待電動機轉速接近穩定轉速時，再把電壓恢復正常。2.起動方法(1)直接起動在起動時把電動機的定子繞組直接接入電網。特點74FU~~W2U1U2V1V2W1Q1轉子定子繞組條件:只適用于正常運行時為

接法

的電動機。Q2YW1V1U1U2V2W2型(2)Y-降壓起動Y形起動:UpY

=Ul

/

3ˉˉIlY=IpY=——Ul

/

3ˉˉ|

Z

|

形起動:Ul

=UPIl

=

3

Ip

=

3—Ul

ˉˉ|

Z

|ˉˉIstY=——3IstTstY=——3TstU1U2V1W1V2W2Y型FU~~W2U1U2V1V2W1Q1轉子定子條件:只適用75(a)僅適用于正常運行為三角形聯結的電機。

(b)Y－起動Y－換接起動適合于空載或輕載起動的場合Y-換接起動應注意的問題正常運行UlU1W2V2W1+＿U2V1UP

起動+＿Ul+＿U1W2V2W1U2V1(a)僅適用于正常運行為三角形聯結的電機。76Y－起動器接線簡圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1△動觸點Y動觸點靜觸點Y－起動器接線簡圖L1L3L2FUSU1V1U2V2W77Y－起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1

起動UPU1+＿Ul+＿U2V1V2W1W2Y－起動器接線簡圖Y起動L1L3L2FUSU1V1U278Y－起動器接線簡圖工作L1L3L2FUSU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2正常運行Ul+＿U1V1V2W1W2Y－起動器接線簡圖工作L1L3L2FUSU1V179轉矩減小到1/3，降壓起動適合于空載或輕載的場合。起動轉矩Y－起動直接起動()：降壓起動(Y)：（3）利用變壓器降壓起動適于容量較大或工作時定子繞組為Y接法的電機。另：線繞式電機可采用在轉子電路中串電阻的方法。能耗大！轉矩減小到1/3，降壓起動適合于空載或輕載的場合。起動轉矩80(3)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：接入自耦變壓器，降壓起動。Q2上合：切除自耦變壓器，全壓工作。合刀閘開關QQ2

自耦降壓起動適合于容量較大的或正常運行時聯成Y形不能采用Y－起動的鼠籠式異步電動機。(3)自耦降壓起動L1L3L2FUQQ2下合：Q2上合81(4)串電抗降壓起動Q1FUM3~~~Q2電動機起動時先合開關Q1,當電動機的轉速接近穩定值時,再將開關Q2合上,切除電抗器。繞線式電動機起動可在轉子繞組中串電阻，減小起動電流。轉子串電阻起動XST01TstTmSmR2′R2Sm′Rst轉子2R2+XS2E2I2=————2(4)串電抗降壓起動Q1FUM~~Q2電動機起動時先合開82起動方法小結(1)直接起動

二、三十千瓦以下的異步電動機一般都采用直接起動。(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)換接起動自耦降壓起動（適用于鼠籠式電動機）(3)轉子串電阻起動（適用于繞線式電動機）以下介紹降壓起動和轉子串電阻起動。起動方法小結(1)直接起動(2)降壓起動：星形-三角83電壓功率轉速電流接法功率因數7.5kW1440r/min380V15.4A0.851.電機能采用Y－起動嗎？三相異步電機的部分銘牌數據如下：可以。二.反轉(Reverserotation)電機轉向旋轉磁場的轉向定子電流的相序2.起動與正常運行時定子繞組的線電流？電壓功率轉速電流接法功率因數7.5kW1440380V15.84對調任意兩相定子繞組與電源的接線，就可實現反轉。電機反轉ABC反轉M-3ABC正轉M-3對調任意兩相定子繞組與電源的接線，就可實現反轉。電機反轉856.7調速法1：改變極對數有級調速法2：改變無級調速如：機床上用的多速電動機。適于小功率電動機，如建筑用的起重機。變頻電源可變法3：改變無級調速6.7調速法1：改變極對數有級調速法2：86一、變頻調速(無級調速)

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調+–~變頻調速方法恒轉距調速（f1<f1N）恒功率調速（f1>f1N）頻率調節范圍：0.5~幾百赫茲三種電氣調速方法三相異步電動機的調速一、變頻調速(無級調速)f=50HzMf1、U1可調+87二、變極調速(有級調速)

變頻調速方法可實現無級平滑調速,調速性能優異，因而正獲得越來越廣泛的應用。A1X1A2X2iiP=2··A1A2X1X2··NNSS二、變極調速(有級調速)變頻調速方法可實現88A1X1A2X2ii??p=1采用變極調速方法的電動機稱作雙速電機，由于調速時其轉速呈跳躍性變化，因而只用在對調速性能要求不高的場合，如銑床、鏜床、磨床等機床上。A1··A2X1X2SNA1X1A2X2ii??p=1采用變極調速方89To三、變轉差率調速

(無級調速)

變轉差率調速是繞線式電動機特有的一種調速方法。其優點是調速平滑、設備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調速方式廣泛應用于各種提升、起重設備中。nn'??TLTLs

′s??TsoTo三、變轉差率調速(無級調速)變轉差率調90四.制動1.抱閘：加機械抱閘;反接制動時，定子旋轉磁場與轉子的相對轉速很大。為限制電流，在制動時要在定子或轉子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，造成，引起。注意：3.

能耗制動4.發電反饋制動2.反接制動：停車時，將電動機接電源的任意兩相反接，使電動機由原來的旋轉方向反過來，以達制動的目的；四.制動1.抱閘：加機械抱閘;反接制動時，定子旋轉磁場與轉91例1:1)解:

一臺Y225M-4型的三相異步電動機，定子繞組△型聯結，其額定數據為：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cosN=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tmax/TN=2.2，求：

1)額定電流IN?2)額定轉差率sN?3)額定轉矩

TN、最大轉矩Tmax、和起動轉矩TN。例1:92

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動機）3）1)額定電流IN?2)額定轉差率sN?3)額定轉矩

TN、最大轉矩Tmax、和起動轉矩TN。2）由nN=1480r/min，可知p=2（四極電動93解：在上例中(1)如果負載轉矩為510.2N?m,試問在U=UN和U′=0.9UN兩種情況下電動機能否起動？（2）采用Y-換接起動時，求起動電流和起動轉矩。又當負載轉矩為起動轉矩的80%和50%時，電動機能否起動？(1)在U=UN時

Tst=551.8N?m>510.2N.m

不能起動(2)Ist=7IN=784.2=589.4A

在U′=0.9UN時能起動例1’解：在上例中(1)如果負載轉矩為510.294在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動(3)在80%額定負載時不能起動在50%額定負載時可以起動(3)95例2：已知TN=260N·m，IN=75A，N=84.5%，

UN=380V，接，f1=50Hz，Ist/IN=7，st=1.2。求：（1）負載轉矩為280N·m，在U=UN和U'=0.9

UN兩種情況下電動機能否直接起動；（2）采用Y—起動求起動電流及起動轉矩；（3）當負載轉矩為額定轉矩的50%時和30%時，利用Y-起動，電動機能否起動？解：（1）U=UNTst=1.2TN=1.2×260=312N·m>280N·m可以起動U'=0.9UNTst'=0.92Tst=0.92×

312=252.7N·m<280N·m不能起動（2）IstY=13Ist=13×7×IN=175ATst=Tst=1.2×TN=312N·mTstY=13Tst=104N·m例2：已知TN=260N·m，IN=75A，N=8496例2：已知TN=260N·m，IN=75A，N=84.5%，

UN=380V，接，f1=50Hz，Ist/IN=7，st=1.2。求：（1）負載轉矩為280N·m，在U=UN和U'=0.9

UN兩種情況下電動機能否直接起動；（2）采用Y—起動求起動電流及起動轉矩；（3）當負載轉矩為額定轉矩的50%時和30%時，利用Y—起動，電動機能否起動？（3）T=50%TN=0.5×260=130N·m>104N·m電動機

不能起動T'=30%TN=0.3

×

260=78N·m<104N·m電動機能起動解：TN=260

N·mTstY=104N·m例2：已知TN=260N·m，IN=75A，N=8497例3：某三相異步電動機的額定數據為：PN=0.75kW，IN=1.9A，nN=2825r/min，UN=380V，Y接，f1=50Hz，cosN=0.84，試求：（1）N及TN（2）若電源線電壓為220V，該電動機采用何種接法才能正常運轉？此時的額定線電流為多少？解：（1）效率轉矩（2）UN=220V，電動機采用接。例3：某三相異步電動機的額定數據為：PN=0.75kW，IN98某三相異步電動機的額定數據為：PN=45kW，N=92%，nN=980r/min，UN=380V，接，f1=50Hz，cosN=0.87，起動電流倍數為6.5，起動轉矩倍數為1.8。試求：（1）直接起動時的起動電流和起動轉矩（2）Y—起動時的起動電流和起動轉矩。解：（1）（2）Y—起動時例4：某三相異步電動機的額定數據為：PN=45kW，N=9299以上幾種籠型異步電動機降壓起動方法，主要目的都是減小Ist，但同時又都程度不同地降低了Tst，因此只適合空載或輕載起動；對于重載起動，尤其要求起動過程很快的情況下，則需要Tst較大的異步電動機；由Tst表達式知，加大Tst的方法是增大轉子電阻！對于繞線式異步電動機，則可在轉子回路內串電阻。對于鼠籠式異步電動機，只有設法加大鼠籠本身的電阻值，這類電動機有高轉差率籠型異步電動機、雙籠異步電動機和深槽式籠型異步電動機。具有高起動轉矩的籠型異步電動機以上幾種籠型異步電動機降壓起動方法，主要目的都是減小Ist100高轉差率籠型異步電動機高轉差率籠型異步電動機，轉子導條由高電阻系數的鋁合金鑄成，并具有較小的截面，因此轉子電阻大；SN=0.07--0.13;KT=2.4--2.7;KI=4.5--5.5;機械特性軟。高轉差率籠型異步電動機高轉差率籠型異步電動機，轉子導條由高電101雙籠異步電動機雙籠型異步電動機電機結構雙籠異步電動機雙籠型異步電動機電機結構102結構定子：與普通鼠籠電動機一樣；轉子：有兩套鼠籠。上層籠：ρ大，黃銅或青銅，截面小，∴r2上大————起動籠；下層籠：ρ小，紫銅，截面大，∴r2下小——工作籠；漏磁通分布情況：由于縫隙的存在，Φσ下>Φσ上，即x2下>x2上。

結構定子：與普通鼠籠電動機一樣；103運行原理起動時：s=1，f2最大，轉子漏抗x2大，電流分布取決于x2，∵x2下>x2上，∴轉子電流集中于上籠（趨膚效應）——起動籠起主要作用，又∵r2上大→cosφ2↑→Tst↑，同時限制了起動電流；正常運行：sN=0.01～0.06很小→f2很小→x2很小→電流分布取決于r2，∵r2下小→電流分布在下籠，此時漏抗x2小，cosφ2↑→T↑。運行原理起動時：s=1，f2最大，轉子漏抗x2大，電流104雙籠型異步電動機機械特性T1—上籠；T2—下籠；T-合成雙籠型異步電動機機械特性105(3).優缺點優點：較大的Tst

和較小Ist；缺點：漏抗較大，其功率因數、最大轉矩和過載能力較普通的籠型電動機小。

(3).優缺點優點：較大的Tst和較小Ist；106深槽籠型異步電動機深槽籠型異步電動機的槽型窄而深，處于槽底等效線匝的漏電抗大于處于槽口等效線匝的漏電抗；起動時，由于異步電動機轉子電路頻率較高，電流大部分集中在槽口部分的導體（集膚效應），轉子的等效電阻大；起動結束以后，異步電動機轉子電路頻率較低（1-3Hz），集膚效應消失，轉子導條電阻變為較小的直流電阻。深槽籠型異步電動機的工作原理與雙籠異步電動機基本一致。深槽籠型異步電動機深槽籠型異步電動機的槽型窄而深，處于槽底等107深槽異步電動機槽內導條電流分布深槽異步電動機槽內導條電流分布108雙籠型異步電動機的起動性能比深槽式好，但深槽式結構簡單，制造成本低。二者共同的缺點是功率因數和過載能力低。

雙籠型異步電動機的起動性能比深槽式好，但深槽式結構簡單，制造109繞線轉子異步電動機的起動一、轉子串三相對稱電阻分級起動：在轉子回路中串入多級對稱電阻，起動時，隨著轉速的升高，逐級切除起動電阻。一般取最大加速轉矩T1=(0.7～0.85)Tm，切換轉矩T2=(1.1～1.2)TN。

轉子：一般均接成Y形，正常三相繞組通過滑環短接，若轉子繞組直接短接情況下起動，與籠型電機一樣，Ist大，Tst不大。

繞線轉子異步電動機的起動一、轉子串三相對稱電阻分級起動：轉子110轉子串電阻起動電路原理圖轉子串電阻起動電路原理圖111

如圖所示：如圖所示：112優點：只要在轉子回路串入適當的電阻，既可減少起動電流，又可增加起動轉矩。適用條件：電動機在重載情況下的起動場合。優點：113轉子串頻敏變阻器起動

對于單純為了限制起動電流、增大起動轉矩的繞線式異步電動機，可以采用轉子串頻敏變阻器起動。頻敏變阻器

頻敏變阻器等效電路

轉子串頻敏變阻器起動對于單純為了限制起動電流、增大起動114轉子串頻敏變阻器起動電路原理圖轉子串頻敏變阻器起動電路原理圖115接觸器觸點K斷開時，電動機轉子串入頻敏變阻器起動。起動過程結束后，接觸器觸點K再閉合，切除頻敏變阻器，電動機進入正常運行。頻敏變阻器每一相的等值電路與變壓器空載運行時的等值電路是一致的，忽略繞組漏阻抗時，其勵磁阻抗為勵磁電阻與勵磁電抗串聯組成，用表示。但是與一般變壓器勵磁阻抗不完全相同，主要表現于下：

接觸器觸點K斷開時，電動機轉子串入頻敏變阻器起動。起動過程結116(1)頻率為5OHz的電流通過時,Rm>xm

，其原因是：xm正比與f2，且與鐵心飽和程度有關；Rm則主要取決于鐵耗，與（Bf2）2成正比。頻敏變阻器中磁密取得高，鐵心處于飽和狀態，勵磁電流越大，勵磁電抗xm越小。而鐵心是厚鐵板或厚鋼板的、磁滯渦流損耗都很大，頻敏變阻器的單位重量鐵心中的損耗，與一般變壓器相比較要大幾百倍，因此Rm較大；（2）隨f2的降低，Rm、xm都將減小；(1)頻率為5OHz的電流通過時,Rm>xm117繞線式三相異步電動機轉子串頻敏變阻器起動時，s＝1，轉子回路中的電流的頻率為5OHz。轉子回路串入，而Rm>>xm，因此轉子回路主要是串入了電阻。這樣，轉子回路功率因數大大提高了，既限制了起動電流，又提高了起動轉矩；頻敏變阻器是鐵損耗很大的三相電抗器，在起動過程中，能自動、無級的減小電阻保持轉矩近似不變，使起動過程平穩、迅速。結構簡單，運行可靠，維護方便，應用廣泛。繞線式三相異步電動機轉子串頻敏變阻器起動時，s＝1，轉子回路118轉子串頻敏變阻器起動的機械特性Tn012轉子串頻敏變阻器起動的機械特性Tn012119三相異步電動機的各種

運行狀態電動狀態：異步電動機的電磁轉矩和轉子的轉速同方向；制動狀態：電磁轉矩和轉速的方向相反。根據轉矩和轉速的不同情況，制動運行狀態又可分為：回饋制動、反接制動及能耗制動。三相異步電動機的各種

運行狀態電動狀態：異步電動機的電磁轉矩120一、電動運行狀態

前面所分析的各種正常運行狀態，（回顧！）電動運行狀態一、電動運行狀態電動運行狀態121二、反接制動1.定子兩相反接的反接制動反接制動過程：處于正向電動運行的三相繞線式異步電動機，當改變三相電源的相序時，電動機便進入了反接制動過程。如圖所示:二、反接制動1.定子兩相反接的反接制動反接制動過程：處于122電機拖動基礎課件123（b）圖為拖動反抗性恒轉矩負載，反接制動的同時轉子回路串入較大電阻時的反接制動機械特性。電動機的運行點從A—B—C，到C點后，-TL＜T＜TL，可以準確停車。在反接制動過程中，n1<0,s>1。轉子回路總電阻折合值為,機械功率則為:即負載向電動機內輸入機械功率。顯然負載提供機械功率是靠轉動部分減少動能來實現的。（b）圖為拖動反抗性恒轉矩負載，反接制動的同時轉子回路串入較124從定子到轉子的電磁功率為：轉子回路銅損耗:即轉子回路中消耗了從電源輸入的電磁功率及由負載送入的機械功率，數值很大，在轉子回路中必須串入較大的外串電阻，以消耗大部分轉子回路銅損耗，保護電動機不致由于過熱而損壞。從定子到轉子的電磁功率為：轉子回路銅損耗:即轉子回路中消耗125反接制動的機械特性圖反接制動的機械特性圖126從圖可知，如果電動機拖動負載轉矩較小的反抗性恒轉矩負載運行，或者拖動位能性恒轉矩負載運行，這兩種情況下，如果進行反接制動停車，那么必須在降速到n＝0時切斷電動機電源并停車，否則電動機將會反向起動；三相異步電動機反接制動停車比能耗制動停車速度快，但能量損失較大。一些頻繁正、反轉的生產機械，經常采用反接制動停車接著反向起動，就是為了迅速改變轉向，提高生產率。從圖可知，如果電動機拖動負載轉矩較小的反抗性恒轉矩負載運行，127反接制動停車的制動電阻計算，根據所要求的最大制動轉矩進行；鼠籠式異步電動機轉子回路無法串電阻，因此反接制動不能過于頻繁。

反接制動停車的制動電阻計算，根據所要求的最大制動轉矩進行；1282.轉子反向的反接制動

拖動位能性恒轉矩負載運行的三相繞線式異步電動機，若在轉子回路內串入一定值的電阻，電動機轉速可以降低；如果所串的電阻超過某一數值后，電動機還要反轉，稱之為轉子反向的反接制動運行狀態；

n1>0,

s＞1，其功率關系與定子兩相反接制動過程一樣，電磁功率＞0，機械功率＜0。此時負載向電動機送入的機械功率是靠著負載貯存的位能的減少，是位能性負載倒過來拉著電動機反轉。2.轉子反向的反接制動129電機拖動基礎課件130三、回饋制動分為正向回饋制動運行和反向回饋制動運行。1.正向回饋制動運行將一部分機械能轉換為電能并回饋回電源。從圖上可以看出：三、回饋制動分為正向回饋制動運行和反向回饋制動運行。131電機拖動基礎課件132在這個降速過程中，電動機運行在第二象限BC這一段機械特性上時，轉速n＞0，電磁轉矩T＜0，是個制動運行狀態，稱之為正向回饋制動過程。整個回饋制動過程中，始終有n＞n1。轉差率：從三相異步電動機等值電路上看出，電動機總的機械功率為：在這個降速過程中，電動機運行在第二象限BC這一段機械特性上時133從定子到轉子的電磁功率為：系統減少了動能而向電動機送入機械功率并轉換為電功率，扣除了轉子損耗后及機械損耗pm，變成了從轉子送往定子的電磁功率了。那么主要送到哪里去了呢？為此，先看著轉子過功率因數角的情況：從定子到轉子的電磁功率為：134根據以上兩式，畫出正向回饋制動時異步電動機的相量圖，如圖所示。顯然有：這樣一來，電動機的輸入功率則為：回饋制動過程中，轉子邊送過來的電磁功率，除了定子繞組銅耗PCu1和鐵損耗PFe消耗外，其余的回饋給電源了。這時的三相異步電動機實際上是一臺發電機。根據以上兩式，畫出正向回饋制動時異步電動機的相量圖，如圖所示1352.反向回饋制動當三相異步電動機拖動位能性恒轉矩負載，電源為負相序（A、C、B）時，電動機運行于第四象限，如圖中的B點，電磁轉矩T＞0，轉速n＜0,稱為反向回饋制動運行。2.反向回饋制動136電機拖動基礎課件137起重機高速下放重物（指）時，經常采用反向回饋制動運行方式。若負載大小不變，轉子回路串入電阻后，轉速絕對值加大，如圖中的C點；串入電阻值越大，轉速絕對值越高。反向回饋制動運行時，電動機的功率關系與正向回饋制動過程是一樣的，電動機是一臺發電機，它把從負載位能減少而輸入的機械功率轉變為電功率，然后回送給電網。從節能的觀點看問題，反向回饋制動下放重物比能耗制動下放重物要好。起重機高速下放重物（指）時，經常采用反向138四、能耗制動1.能耗制動基本原理：四、能耗制動139三相異步電動機處于電動運行狀態的轉速為n,如果突然切斷電動機的三相交流電源，同時把直流電I=通入它的定子繞組。結果，電源切換后的瞬間，三相異步電動機內形成了一個不旋轉的空間固定磁動勢，用表示；空間固定不轉的磁動勢相對于旋轉的轉子(設n逆時針旋轉）來說變成了一個磁動勢,旋轉方向為順，轉速大小為n。正如三相異步電動機運行于電動狀態下一樣。

三相異步電動機處于電動運行狀態的轉速為n,如果突然切斷140轉子與空間磁動勢有相對運動，轉子繞組則感應電動勢，產生電流；進而轉子受到電磁轉矩T。T的方向與磁動勢相對于轉子的旋轉方向是一樣的，即轉子受到順時針方向的電磁轉矩T。轉子轉向為逆時針方向，受到的轉矩為順時針方向，顯然T與n反方向，電動機處于制動運行狀態，T為制動性的阻轉矩。轉速n＝0時，磁通勢與轉子相對靜止，＝0，＝0，T＝0，減速過程才完全終止。上述制動停車過程中，系統消耗原來貯存的動能，這部分能量主要被電動機轉換為電能消耗在轉子回路中。因此，上述過程亦稱之為能耗制動過程。轉子與空間磁動勢有相對運動，轉子繞組則感應電動勢，產141三相異步電動機能耗制動過程中電磁轉矩T的產生，是由于轉子與定子磁動勢之間有相對運動；至于定子磁動勢相對于定子本身是旋轉的還是靜止的，以及相對轉速是多少，都是無關緊要的。因此，分析能耗制動狀態下運行的三相異步電動機，可以用三相交流電流產生的旋轉磁動勢等效替代直流磁動勢，在等效替代后，就可以使用電動運行狀態時的分析方法與所得結論。等效替代的條件是：（1）保持磁動勢幅值不變，即=；（2）保持磁動勢與轉子之間相對轉速（即轉差）不變，為三相異步電動機能耗制動過程中電磁轉矩T的產生，是由于轉子與定1422.定子等效電流異步電動機定子通入直流電流產生磁動勢，其幅值的大小與定子繞組的接法及通入的方法有關。例如下圖所示，其合成磁動勢的大小為：2.定子等效電流143把等效為三相交流電流產生的，每相交流電流的有效大小為,則交流磁動勢大小為:等效的結果是：把等效為三相交流電流產生的，每相交流電流的有效大144

3.轉差率與等值電路磁通勢與轉子相對轉速為(-n),的轉速即同步轉速為，能耗制動轉差率用

表示,則為:

轉子繞組感應電動勢的大小與頻率則為:3.轉差率與等值電路145三相異步電動機能耗制動的等值電路如圖所示。注意，等值電路中各電量是等效電流I1

產生磁動勢

作用的結果，并非指電機運行時的量。有了等值電路，能耗制動的機械特性推導就與正常運行時的固有機械特性完全一樣了。三相異步電動機能耗制動的等值電路如圖所示。注意，等值電路中各146電機拖動基礎課件1474.能耗制動的機械特性能耗制動時，電動機內鐵損耗很小，可以將其忽略。這樣一來，根據等值電路畫出電動機定子電流、勵磁電流及轉子電流之間的相量關系如圖所示。它們之間大小的關系為忽略鐵損耗后,則有:4.能耗制動的機械特性忽略鐵損耗后,則有:148另外,還有：整理后得到：另外,還有：整理后得到：149根據前一章的分析結果知道，電磁轉矩為電磁功率除以同步角速度，即：根據前一章的分析結果知道，電磁轉矩為電磁功率除以同步角速度，150上式便為能耗制動的機械特性表達式，與電動運行狀態時的機械特性方程式是一致的，但是電動運行狀態時，是用電源電壓U1

來表示，而能耗制動的這個式子，是用等效的定子電流I1來表示。能耗制動時，視I1為已知量。對上式微分，并使dT/dV=0，則得到能耗制動運行時的最大轉矩及相應的轉差率為:上式便為能耗制動的機械特性表達式，與電動運行狀態時的機械特性151能耗制動時的機械特性能耗制動時的機械特性152能耗制動時的機械特性與定子接三相交流電源運行時的機械特性很相似；改變直流勵磁電流的大小，或者改變繞線式異步電動機轉子回路每相所串的電阻值R，就都可以調節能耗制動時制動轉矩的數值。能耗制動機械特性的實用公式為：能耗制動時的機械特性與定子接三相交流電源運行時的機械特性很相153三相異步電動機的調速一、概述1.異步電動機特點：結構簡單，價格便宜，運行可靠，維護方便。2.轉速公式：3.調速方法：①變極調速；②變頻調速；③改變轉差率S調速。三相異步電動機的調速一、概述3.調速方法：①變極調速；②變頻154二、異步電動機的變極調速

1.變極調速的原理改變定子的極對數便可改變異步電動機的同步轉速：

n1=60f1/p從而改變電動機的轉速適用電動機：變極調速一般只適用于鼠籠式電動機調速；改變異步電動機的極對數調速是有級調速。二、異步電動機的變極調速

1.變極調速的原理155如何改變異步電動機的極對數？（1）改變定子繞組聯結方法可以改變定子極對數：如何改變定子極對數如何改變異步電動機的極對數？（1）改變定子繞組聯結方法可以改156常用的兩種三相繞組改變聯結方法：WW常用的兩種三相繞組改變聯結方法：WW157變極調速的機械特性（1）異步電動機的容許輸出功率為：

P2=ηP1=3ηUxI1cosφ1（2）假定不同極對數情況下電動機的效率和功率因數保持不變，則有：P2正比于UxI1（3）如果忽略定子損耗，電動機的電磁功率PM等于輸入功率P1,則電動機轉矩為：

T=9550PM/n1

正比于UxI1/n1正比于pUxI1

。變極調速的機械特性（1）異步電動機的容許輸出功率為：158（4）如果在變極過程中施于異步電動機的線電壓保持不變，電動機繞組流過額定電流，則由Y聯結改為YY連接時的轉矩比為：

TY/TYY=UxIN(2p)/Ux(2IN)p=1此調速方法近似為恒轉矩，其機械特性如下圖：由YY聯結改為Y連接時的機械特性n12n1YYY（4）如果在變極過程中施于異步電動機的線電壓保持不變，電動機159（5）同樣，如果在變極過程中施于異步電動機的線電壓保持不變，電動機繞組流過額定電流，則由D聯結改為YY連接時的功率比為：

PD/PYY=UxIN/0.577Ux(2IN)=0.866容許輸出近似恒功率，機械特性如下：由D聯結該為YY連接時的機械特性2n1n1DYY（5）同樣，如果在變極過程中施于異步電動機的線電壓保持不變，160三相異步電動機的變頻調速

變頻調速的原理改變供電頻率便可改變異步電動機的同步轉速

n1=60f1/p從而改變電動機的轉速。變頻調速的特點：變頻調速可以適用于各種交流電動機調速，有較大的調速范圍、很好的調速平滑性與足夠硬度的機械特性。三相異步電動機的變頻調速

變頻調速的原理161變頻調速應注意的問題變頻調速時，希望調速過程中磁通F

保持不變。

Φ>ΦN將引起磁路過分飽和；

Φ<ΦN將使電動機容許輸出轉矩T下降。如何使磁通Φ

保持不變？由電動勢方程：

U1≈E1=4.44f1N1kw1

Φ

因此，在頻率變化時若使E1/f1為定值即可，近似的U1/f1為定值也可。

變頻調速應注意的問題162如何在變頻調速時使電動機的過載能力保持不變？由異步電動機的最大轉矩公式：可引出最大轉矩公式的近似表達式：如何在變頻調速時使電動機的過載能力保持不變？可引出最大轉矩公163考慮到：

x1σ+x2σ

'=2πf1(L1+L2')則可以得到：

Tm

≈

C(E1/f1)2

或者當電壓比較大時有：

Tm

≈

C(U1/f1)2

額定頻率稱為基頻，變頻調速時，可以從基頻向上調，也可以從基頻向下調。考慮到：1641.從基頻向下變頻調速三相異步電動機每相電壓：降電源頻率時，必須同時降低電源電壓。降低電源電壓U1有兩種控的制方法。⑴保持E1/f1=常數：是恒磁通控制方式.1.從基頻向下變頻調速165上式是保持氣隙每極磁通為常數變頻調速時的機械特性方程式。下面根據該方程式，具體分析一下最大轉矩Tm及相應的轉差率sm。最大轉矩處dT/ds=0

，對應的轉差率為sm，即：上式是保持氣隙每極磁通為常數變頻調速時的機械特性方程式。下面166式中為轉子靜止時轉子一相繞組漏電感系數折合值，=最大轉矩處的轉速降落為：式中為轉子靜止時轉子一相繞組漏電感系數折合值，167改變頻率，若保持E1/f1=常數，最大轉矩Tm=常數，與頻率無關，并且最大轉矩對應的轉速降落相等，也就是不同頻率的各條機械特性是平行的，硬度相同。其機械特性如下圖所示；這種調速方法機械特性較硬，在一定的靜差率要求下，調速范圍寬，而且穩定性好。由于頻率可以連續調節，因此變頻調速為無級調速，平滑性好。另外，電動機在正常負載運行時，轉差率s較小，因此轉差功率較小，效率較高；

恒磁通變頻調速是屬于為恒轉矩調速方式。即當：I1=I1N，I2’=I2N’時，T=TN。改變頻率，若保持E1/f1=常數，最大轉矩Tm=常數168電機拖動基礎課件169⑵保持U1/f1=常數：⑵保持U1/f1=常數：170最大轉矩Tm為：從上式可以看出，當頻率降低時,Tm減小，最大轉矩不是一個常數。如圖：最大轉矩Tm為：從上式可以看出，當頻率降低時,Tm減小，最171電機拖動基礎課件172（）與f1成正比變化，r1與f1無關。因此在f1接近額定頻率時，隨著f1的減小，Tm減少得不多，但是，當f1較低時，（）比較小，r1相對變大了。這樣一來，隨著f1的降低，Tm就減小了。顯然此時的機械特性上面的機械特性，低頻低速的機械特性變壞;保持U1/f1=常數降低頻率調速近似為恒轉矩調速方式。（）與f1成正比變化，r11732.從基頻向上變頻調速

升高電源電壓是不允許的，因此升高頻率向上調速時，只能保持電壓為UN不變，頻率越高，磁通Φm越低，是一種降低磁通升速的方法，類似他勵直流電動機弱磁升速情況。此時，電動機電磁轉矩為：2.從基頻向上變頻調速174電機拖動基礎課件175因此，頻率越高時，Tm越小，Sm也減小，最大轉矩對應的轉速降落為根據電磁轉矩方程式畫出升高電源頻率的機械特性，其運行段近似平行，如圖所示。因此，頻率越高時，Tm越小，Sm也減小，最大轉矩對應的176電機拖動基礎課件177電動機的電磁功率為：正常運行時S很小，忽略r1和

x1+

x2，，電磁功率可表示為：運行時若U1=UN不變，則不同頻率下S不大，電磁功率近似常數，可近似認為很恒功率調速方式電動機的電磁功率為：正常運行時S很小，忽略r1和x1+178三相異步電動機變頻調速特點：①基頻向下調速，為恒轉矩調速方式；從基頻向上調速，近似為恒功率調速方式；②調速范圍大；③轉速穩定性好；④運行時損耗小，效率高；⑤頻率可以連續調節，變頻調速為無級調速。三相異步電動機變頻調速特點：179

四、改變定子電壓調速

機械特性:轉子電阻較小.帶風機類負載時

四、改變定子電壓調速機械特性:轉子電阻較小.帶風機類180機械特性:轉子電阻較大.帶恒轉矩負載時

機械特性:轉子電阻較大.帶恒轉矩負載時181閉環系統示意圖

閉環系統示意圖182閉環機械特性

閉環機械特性183轉子電路串電阻調速電路原理圖機械特性

轉子電路串電阻調