交流电动机的拖动

1、 以交流流电动机为原动机的电力拖动为交流电力拖动以交流流电动机为原动机的电力拖动为交流电力拖动系统。系统。由于感应电动机结构简单、价格便宜，而且其性能由于感应电动机结构简单、价格便宜，而且其性能良好、运行可靠，因此交流电力拖动系统中的电动机主要良好、运行可靠，因此交流电力拖动系统中的电动机主要是三相感应电动机。三相感应电动机电力拖动主要是研究是三相感应电动机。三相感应电动机电力拖动主要是研究电动机的起动、制动及调速的各种方法与控制方法。电动机的起动、制动及调速的各种方法与控制方法。第三篇第三篇 三相感应电动机的电力拖动三相感应电动机的电力拖动任务一任务一 认识常用低压电器认识常用低压电器任务二

2、任务二 学习三相感应电动机的机械特性学习三相感应电动机的机械特性 任务三任务三 三相感应电动机的起动及控制三相感应电动机的起动及控制任务四任务四 三相感应电动机的反转及控制三相感应电动机的反转及控制 任务五任务五 三相感应电动机的调速三相感应电动机的调速任务六任务六 三相感应电动机的制动及控制三相感应电动机的制动及控制 由基本方程可以作出等效电路由基本方程可以作出等效电路: :任务二任务二 学习三相感应电动机的机械特性学习三相感应电动机的机械特性一、功率转换过程和功率平衡方程式一、功率转换过程和功率平衡方程式异步电动机的功率和损耗有：异步电动机的功率和损耗有：输入功率输入功率11111cosI

3、UmP 定子铁损定子铁损mFeRImp201 电磁功率电磁功率sRImppPPFecuem222111 定子铜损定子铜损12111RImpcu 转子铜损转子铜损cuRImRImp222122222 输出功率输出功率 P2= =P- -（p+ps）机械功率机械功率 P= =Pem- -pcu2功率平衡方程式功率平衡方程式P1=Pem+pcu1+pFePem=P +pcu2P =P2+p +ps两个重要关系式两个重要关系式pcu2= =sPemP= =（1-1-s）Pem 可见，从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一小部分可见，从气隙传递到转子的电磁功率分为两部分，一小部分变为转子铜损耗，绝大部

4、分转变为总机械功率。转差率越大，转变为转子铜损耗，绝大部分转变为总机械功率。转差率越大，转子铜损耗就越多，电机效率越低。因此正常运行时电机的转差率子铜损耗就越多，电机效率越低。因此正常运行时电机的转差率均很小。均很小。从等效电路分析可知从等效电路分析可知: :;,I ,Rss,s ,nn,)电电机机相相当当于于开开路路总总机机械械功功率率近近似似为为零零理理想想空空载载时时0102220 ;, 01, 1, 0,) 12短路状态电机处于总机械功率为零电机不转时Rsssn3)3)三相异步电动机的功率因数永远滞后；三相异步电动机的功率因数永远滞后；4)4)附加电阻不能用电感或电容来代替；附加电阻不

5、能用电感或电容来代替；5)5)在等效电路中负载的变化是用转差率在等效电路中负载的变化是用转差率s s来体现的。来体现的。二、转矩平衡方程式二、转矩平衡方程式3 3）由电动机所拖动的负载的反作用转矩）由电动机所拖动的负载的反作用转矩T T2 2。以上公式也可以表示为：以上公式也可以表示为：当电动机稳定运行时，作用在电动机转子上有三个转矩。当电动机稳定运行时，作用在电动机转子上有三个转矩。1 1）使电动机旋转的电磁转矩）使电动机旋转的电磁转矩Tem。2 2）由电动机的机械损耗和附加损耗引起的空载制动转矩）由电动机的机械损耗和附加损耗引起的空载制动转矩T T0 0。显然：显然： Tem = = T2

6、 + + T0110220PemsPemTemTTTemppPP 电磁转矩从转子方面看，电磁转矩从转子方面看，它等于总机械功率除以转子机它等于总机械功率除以转子机械角速度；从定子方面看，它械角速度；从定子方面看，它又等于电磁功率除以同步机械又等于电磁功率除以同步机械角速度。角速度。三、电磁转矩公式三、电磁转矩公式（一）电磁转矩的物理表达式（一）电磁转矩的物理表达式2pmcospmcos121K1N1T22111111CmIKN222其中或TemmfpPTemIEem称为转矩常数，对制造好的电机称为转矩常数，对制造好的电机为一定值。为一定值。 三相感应电动机的机械特性是指在一定的条件下，电三相感

7、应电动机的机械特性是指在一定的条件下，电动机的转速动机的转速 与电磁转矩与电磁转矩 之间的关系之间的关系 。由于。由于感应电动机的转速与转差率感应电动机的转速与转差率s s之间存在一定的关系之间存在一定的关系, ,所以感所以感应电动机的机械特性也常用应电动机的机械特性也常用 的形式表示。的形式表示。emTfn emT sfTemn机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式2212112123XXsRRfsRpUTrrem（二）电磁转矩的参数表达式（二）电磁转矩的参数表达式四、固有机械特性的分析四、固有机械特性的分析l在在0 0s s1 1时，即在时，即在 00的范围内，特性在第一的范围内，特性在

8、第一象限，电磁转矩象限，电磁转矩 与与 都为都为正，电动机工作在电动运行正，电动机工作在电动运行状态；状态；1nnnemTl在在s s0 0时，即时，即 ，特性，特性在第二象限，在第二象限， 为正值，电磁为正值，电磁转矩转矩 为负值，表现为制动性为负值，表现为制动性转矩，电磁功率转矩，电磁功率 也是负值，也是负值，电动机工作在发电运行状态；电动机工作在发电运行状态；n1nnemTemPl在在s s1 1时，即时，即 0 0，特性在第四象限，特性在第四象限， 0 0，电动机工作在制动，电动机工作在制动运行状态。运行状态。nemT1.H-P1.H-P部分部分（转矩由（转矩由0 0T Tm m，转差

9、率由，转差率由0 0S Sm m）电动机的转速随着）电动机的转速随着电磁转矩的增加而减低，电磁转矩的增加而减低，这一部分为电动机的稳定这一部分为电动机的稳定工作部分，特性曲线为一工作部分，特性曲线为一条直线。条直线。2.PA2.PA部分部分（转矩由（转矩由T Tm mT Tstst，转差率，转差率由由S Sm m1 1）在这部分随着）在这部分随着转矩的减小，转速也减小，转矩的减小，转速也减小，特性为一曲线。称为电机特性为一曲线。称为电机的非工作部分。的非工作部分。3.3.同步转速点同步转速点H H（理想空载点）（理想空载点） 此时此时 = = 、电磁转矩、电磁转矩 =0 =0、转子电流、转子电

10、流 =0 =0、定子电、定子电流流 。H H点为理想空载点，在没有外界转矩的作用下，点为理想空载点，在没有外界转矩的作用下，感应电动机本身不可能达到同步转速点。感应电动机本身不可能达到同步转速点。1nnemT2I01II 4.4.额定运行点额定运行点B B 电动机运行在该点时，电磁转矩与转速均为额定值，电动机运行在该点时，电磁转矩与转速均为额定值，感应电动机可长期运行在额定状态感应电动机可长期运行在额定状态。5.5.最大转矩点最大转矩点P P 此时此时 （临界转差率）（临界转差率）, , （最大转矩）（最大转矩）。mss memTT22121112143XXRRfpUTm22121XXRRsr

11、m 感应电动机的临界转差率仅与电动机感应电动机的临界转差率仅与电动机本身的参数本身的参数有关，有关，而与电源电压无关；感应电动机的最大电磁转矩而与电源电压无关；感应电动机的最大电磁转矩与电源与电源电电压的平方成正比压的平方成正比，与转子电阻无关，与转子电阻无关，但临界转差率与转子但临界转差率与转子电阻成正比。电阻成正比。过载倍数过载倍数NmmTT反映了电动机短时反映了电动机短时过载过载的极限的极限6.6.起动点起动点A A此时此时 =0=0，s=1s=1， = =nemTstTstT 称为称为起动转矩起动转矩。它是感应电动机接通电源开始起动时的。它是感应电动机接通电源开始起动时的电磁转矩电磁转

12、矩。2212112123XXRRfRpUTrrst起动转矩倍数起动转矩倍数NstmTTK表征电动机的起动能力表征电动机的起动能力l起动转矩与电源电压平方成正比；起动转矩与电源电压平方成正比；l频率越高，起动转矩越小；频率越高，起动转矩越小；l漏抗越大，起动转矩越小漏抗越大，起动转矩越小; ;l绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。绕线式电动机，转子回路电阻越大，起动转矩先增后减。机械特性的实用表达式机械特性的实用表达式ssssTTmmmem/2 只要知道最大转矩只要知道最大转矩 和临界转差率和临界转差率 ，就可以求出，就可以求出电磁转矩电磁转矩 与转差率与转差率s s之间的关系之间

13、的关系mTmsemT五、人为机械特性五、人为机械特性 人为机械特性人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。而得到的机械特性。1.1.降低定子电压时的人为机械特性降低定子电压时的人为机械特性snsm10TLUN0TstTmTemn1 下降后下降后, , 和和 均下降均下降, , 但但 不变不变, , 和和 均减少。均减少。1UmTstTmsmmk0.8UN0.64Tst0.64Tm如果电动机在额定负载下如果电动机在额定负载下运行运行, , 下降后下降后, , 下降下降, , 增大增大, ,转子电流因转子电流因 增大而增大增大而增大, ,导致电

14、机过载。导致电机过载。长期欠压过载运行将使电长期欠压过载运行将使电机过热，减少使用寿命。机过热，减少使用寿命。1Uns22sEsE 2.2.转子回路中串接对称电阻时的人为机械特性转子回路中串接对称电阻时的人为机械特性转子串对称电阻后转子串对称电阻后, , 、 不变，不变， 增大增大1nmTms1 0TstTmTems n0n1smR2TstsmR2+Rs在一定范围内增加电阻，可在一定范围内增加电阻，可以增加以增加 。当。当 时，若再时，若再增加电阻，增加电阻， 减小。减小。stT1ms stT串电阻后，机械特性线性段串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。斜率变大，特性变软。六六、生产机械

15、的负载转矩特性、生产机械的负载转矩特性 生产机械的负载转矩生产机械的负载转矩 与转速的关系与转速的关系 ，称为生，称为生产机械的负载转矩特性，简称为负载性质。产机械的负载转矩特性，简称为负载性质。zT nfTz 1 1恒转矩负载恒转矩负载 负载转矩负载转矩 的大小为一定值，的大小为一定值，而与转速无关的而与转速无关的称为恒转矩负载。称为恒转矩负载。恒转矩负载又分恒转矩负载又分为两大类。为两大类。zT2 2恒功率负载恒功率负载 负载功率负载功率 为一为一定值，负载转矩定值，负载转矩 则则与转速与转速 成反比。成反比。zPzTn车床车削工件，粗车床车削工件，粗加工时，切削量大，加工时，切削量大，切

16、削阻力大，用低切削阻力大，用低速；精加工时，切速；精加工时，切削量小，为保证加削量小，为保证加工精度，用高速。工精度，用高速。3 3通风机负载通风机负载负载转矩与转速的平负载转矩与转速的平方成正比方成正比，即即 。 2knTz属于通风机负载的属于通风机负载的生产机械有鼓风机、生产机械有鼓风机、水泵、液压泵等水泵、液压泵等。任务三任务三 三相感应电动机的起动控制三相感应电动机的起动控制 起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程。状态的过程。对电动机的起动性能要求：对电动机的起动性能要求：l起动电流小起动电流小l起动转矩大起动转矩大一、

17、一、三相感应电动机直接起动三相感应电动机直接起动及控制线路及控制线路 直接起动也叫全压起动，起动时，电动机定子绕组直直接起动也叫全压起动，起动时，电动机定子绕组直接承受额定电压。这种起动方法最简单，也不需要复杂的接承受额定电压。这种起动方法最简单，也不需要复杂的起动设备，但起动电流较大，一般可达到额定电流的起动设备，但起动电流较大，一般可达到额定电流的4 47 7倍，但起动转矩并不大。对电动机的稳定运行不利。倍，但起动转矩并不大。对电动机的稳定运行不利。1.1.三相感应电动机直接起动三相感应电动机直接起动 一般只允许在小功率电动机（一般只允许在小功率电动机（P PN N7.5kW7.5kW）中

18、采用直）中采用直接起动。对于大容量的电动机应满足下列要求接起动。对于大容量的电动机应满足下列要求（1 1）起动电流大的原因）起动电流大的原因 起动时起动时, , ,转子感应电动势大转子感应电动势大, ,使转子电流大使转子电流大, ,根据磁动势平衡关系根据磁动势平衡关系, ,定子电流必然增大定子电流必然增大. .1, 0sn（2 2）起动转矩不大的原因）起动转矩不大的原因 起动时起动时, , ,远大于运行时的远大于运行时的 , ,转子漏抗转子漏抗 很大很大, , 很低很低, ,尽管尽管 很大很大, ,但但 并不大。并不大。1ss22sXXs2cos2I22cosI 由于起动电流大由于起动电流大,

19、 ,定子漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大, ,使定子感应电动使定子感应电动势减小势减小, ,对应的气隙磁通减小。对应的气隙磁通减小。kwkvAIINst起动电动机的额定功率电源总容量/3413.3.三相感应电动机直接起动控制线路三相感应电动机直接起动控制线路二、三相笼型感应电动机的减压起动及控制线路二、三相笼型感应电动机的减压起动及控制线路 起动时，通过起动设备使定子绕组承受的电压小于额起动时，通过起动设备使定子绕组承受的电压小于额定电压，待电动机转速达到某一数值时，再使定子绕组承定电压，待电动机转速达到某一数值时，再使定子绕组承受额定电压，使电动机在额定电压下稳定工作。受额定电压，使电动机在额定

20、电压下稳定工作。降压起动降压起动的目的是限制起动电流。的目的是限制起动电流。1 1定子串接电阻或电抗器起动定子串接电阻或电抗器起动 起动时起动时，将电阻或电抗器将电阻或电抗器串接在串接在定子定子绕组与电源之间，绕组与电源之间，通过电阻或电抗器的通过电阻或电抗器的分压作用分压作用来降低定子绕组上的起动电来降低定子绕组上的起动电压，从而减低起动电流。电动机起动后，切除电阻或电抗压，从而减低起动电流。电动机起动后，切除电阻或电抗器，进入正常运行。器，进入正常运行。 由于起动时在外串的电阻上有较大的有功功率损耗，由于起动时在外串的电阻上有较大的有功功率损耗，很不经济，现已很少采用。很不经济，现已很少采

21、用。定子串电阻或电抗器减压起动控制线路定子串电阻或电抗器减压起动控制线路2 2YY减压减压起动起动 起动时，电动机的定子绕组起动时，电动机的定子绕组Y Y接；运行时接；运行时接。接。适用适用于正常运行时定子绕组为三角形接线，且有于正常运行时定子绕组为三角形接线，且有6 6个引出端的个引出端的电动机。电动机。 起动电压降为直接起动的起动电压降为直接起动的 ，起动相电流减为直接，起动相电流减为直接起动的起动的 。起动线电流减为直接起动的。起动线电流减为直接起动的 ，起动转矩，起动转矩为全压时的为全压时的 。这种起动操作方便，设备简单，应用广这种起动操作方便，设备简单，应用广泛。泛。31313131

22、YY减压减压起动起动控制线路控制线路3 3自耦变压器（起动补偿器）降压起动自耦变压器（起动补偿器）降压起动 自耦变压器降压起动利用自耦变压器来降低定子绕组自耦变压器降压起动利用自耦变压器来降低定子绕组电压以实现减小起动电流的目的。电压以实现减小起动电流的目的。起动用的自耦变压器二次绕组有起动用的自耦变压器二次绕组有40% 40% 、60% 60% 、80% 80% 等不同的等不同的抽头可供选择。抽头可供选择。起动时，起动时，选择合适选择合适的抽头位置的抽头位置开关开关K K投向起动一边，投向起动一边，电动机的定子绕组通过自耦变压器电动机的定子绕组通过自耦变压器接到三相电源上。当转速升高到一接到

23、三相电源上。当转速升高到一定程度后，开关定程度后，开关K K投向运行边，自投向运行边，自耦变压器被切除，电动机定子直接耦变压器被切除，电动机定子直接在电源上，电动机进入正常运行。在电源上，电动机进入正常运行。NUNUNU电动机起动电动机起动时定子绕组的时定子绕组的电压为电压为 ，与直接起动时电压，与直接起动时电压 的关系为的关系为UNU12NNUUN电动机电动机定子绕组定子绕组起动电流为起动电流为 ，与直接起动时的起动电流与直接起动时的起动电流 之间关系之间关系为为SISI12NNUUIINss 自耦变压器原边的起动电流为自耦变压器原边的起动电流为 , ,与直接起动与直接起动是的电流是的电流

24、之间的关系为之间的关系为SISI212NNIIss电机的起动转矩为电机的起动转矩为 ，与直接起动时起动转矩，与直接起动时起动转矩 之间的关之间的关系为系为stTstT2122NNUUTTNstst自耦变压器降压起动，比起定子串电抗起动，当限定的起自耦变压器降压起动，比起定子串电抗起动，当限定的起动电流相同时，起动转矩损失的较少；比起动电流相同时，起动转矩损失的较少；比起Y-Y-起动，有起动，有几种抽头供选用比较灵活，并且几种抽头供选用比较灵活，并且 较大时，可以拖动较大较大时，可以拖动较大的负载起动。但是自耦变压器体积大，价格高，不能带重的负载起动。但是自耦变压器体积大，价格高，不能带重负载起

25、动。自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼式感应电负载起动。自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼式感应电动机上广泛应用。动机上广泛应用。12NN自耦变压器降压起动控制线路自耦变压器降压起动控制线路4 4延边三角形降压起动延边三角形降压起动 这种起动方法适用于这种起动方法适用于电动机定子绕组每相有三个出电动机定子绕组每相有三个出线端：线端：首端、尾端和中间抽头首端、尾端和中间抽头。且正常运行为且正常运行为接的三接的三相笼形感应电动机。相笼形感应电动机。 采用延边三角形起动的鼠笼式感应电动机，除了简单采用延边三角形起动的鼠笼式感应电动机，除了简单的绕组接线切换装置之外，不需要其他专用起动设备，很的绕组接线切

26、换装置之外，不需要其他专用起动设备，很简单。但是，电动机的定子绕组不但为简单。但是，电动机的定子绕组不但为接，有抽头，而接，有抽头，而且需要专门设计，制成后抽头又不能随意变动，因此限制且需要专门设计，制成后抽头又不能随意变动，因此限制了延边三角形起动方法的使用。了延边三角形起动方法的使用。延边三角形降压起动控制线路延边三角形降压起动控制线路三、三相绕线型感应电动机的起动三、三相绕线型感应电动机的起动 在转子回路中串联适当的在转子回路中串联适当的电阻电阻, ,既能限制起动电流，又既能限制起动电流，又能增大起动转矩。能增大起动转矩。1.1.转子串电阻分级起动转子串电阻分级起动 为了有较大的起动转为

27、了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入多级对在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻。高，逐渐切除起动电阻。起动过程起动过程电动机由电动机由a a点点开始起动，经开始起动，经bcdebcdef ghf gh，完成起动过程完成起动过程时间原则控制转子串电阻起动控制线路时间原则控制转子串电阻起动控制线路2.2.转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动频敏变阻器是一铁损很频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器大的三相电抗器l起动时，起动时，S2S2断开，转子串断开，转子串入频敏变阻器入频敏变阻器,S1,S1闭合，电闭合，

28、电机通电开始起动。机通电开始起动。l起动时起动时, , ,频敏变阻器铁频敏变阻器铁损大损大, ,反映铁损耗的等效电阻反映铁损耗的等效电阻 大大, ,相当于转子回路串入一个相当于转子回路串入一个较大电阻。随着较大电阻。随着 上升上升, , 减减小小, ,铁损减少铁损减少, ,等效电阻减小等效电阻减小, ,相当于逐渐切除相当于逐渐切除 , ,起动结起动结束束,S2,S2闭合，切除频敏变阻器，闭合，切除频敏变阻器，转子电路直接短路。转子电路直接短路。21ff mRn2fmR转子串频敏变阻器降压起动的机械特性转子串频敏变阻器降压起动的机械特性四、三相感应电动机的软起动四、三相感应电动机的软起动 三相感

29、应电动三相感应电动机的软起动是通过机的软起动是通过固态减压起动器实固态减压起动器实现的。现的。固态减压起固态减压起动器是一种集电动动器是一种集电动机软起动、软停车、机软起动、软停车、轻载节能和多种保轻载节能和多种保护功能于一体的新护功能于一体的新颖电机控制装置。颖电机控制装置。1.1.利用交流调压开关实现的软起动利用交流调压开关实现的软起动交流调压开关可以是交流调压开关可以是由双向晶闸管组成或由双向晶闸管组成或由两只普通晶闸管反由两只普通晶闸管反并联组成并联组成起动时电压改变，频率不变起动时电压改变，频率不变2.2.利用变频器实现的软起动利用变频器实现的软起动 通过改变变频器通过改变变频器中电

30、力电子器件中电力电子器件（GTRGTR或或IGBTIGBT）的开）的开关时间，改变加在电关时间，改变加在电动机定子绕组上电源动机定子绕组上电源的频率和电压的大小，的频率和电压的大小，从而控制电动机的起从而控制电动机的起动电流和起动转矩。动电流和起动转矩。起动时既改变电压又改变频率起动时既改变电压又改变频率软起动特性软起动特性三相感应电动机用软起动器控制的起动控制线路三相感应电动机用软起动器控制的起动控制线路任务五任务五 三相感应电动机的调速三相感应电动机的调速由异步电动机的转速公式由异步电动机的转速公式116011fnn (s)(s)p 可知，异步电动机有下列三种基本可知，异步电动机有下列三种

31、基本调速方法调速方法：（1 1）改变定子极对数）改变定子极对数 调速。调速。p称为变极调速。称为变极调速。（2 2）改变电源频率）改变电源频率 调速。调速。1f称为变频调速。称为变频调速。（3 3）改变转差率）改变转差率 调速。调速。s转子串电阻调速和串级调速。转子串电阻调速和串级调速。（4 4）利用转差离合器调速。）利用转差离合器调速。一、调速的性能指标一、调速的性能指标1 1调速范围调速范围 生产机械可能达到的最高转速生产机械可能达到的最高转速 与最低转速与最低转速 之比，之比，用用D D表示。表示。maxnminnminmaxnnD 2 2静差率（相对稳定性）静差率（相对稳定性） 相对稳

32、定性是指负载转矩变化时，转速变化的程度。相对稳定性是指负载转矩变化时，转速变化的程度。转速变化小，相对稳定性就好。相对稳定性的程度用静差转速变化小，相对稳定性就好。相对稳定性的程度用静差率率表示。表示。%1001nnN静差率和调速范围是互相联系的两项指标静差率和调速范围是互相联系的两项指标1maxNnnD 最低转速决定于低速时的静差率，调速范围必然受到最低转速决定于低速时的静差率，调速范围必然受到低速时静差率的制约低速时静差率的制约。3 3调速的平滑性调速的平滑性相邻两级转速之比称为平滑系数相邻两级转速之比称为平滑系数 1iinn=1=1时，称为无时，称为无级级调速调速4 4调速的经济性调速的

33、经济性l调速所需的设备投资和调速过程中的能量损耗调速所需的设备投资和调速过程中的能量损耗要小要小l电动机在调速时能否得到充分利用电动机在调速时能否得到充分利用二、二、三相感应电动机变极调速三相感应电动机变极调速 利用改变定子绕组的接法来改变极数，这种电动机利用改变定子绕组的接法来改变极数，这种电动机称为多速电动机。多速电动机均采用笼型转子，因为这时称为多速电动机。多速电动机均采用笼型转子，因为这时转子的极数能自动地与旋转磁场的极数相适应。转子的极数能自动地与旋转磁场的极数相适应。U U相两个线圈，相两个线圈，顺向串联顺向串联，定子，定子绕组产生绕组产生4 4极磁极磁场：场：反向串联反向串联和和

34、反向并联反向并联，定子，定子绕组产生绕组产生2 2极磁场：极磁场：1.YYY1.YYY联结方式联结方式Y-YYY-YY后后, ,极数减少一极数减少一半半, ,转速增大一倍转速增大一倍, ,即即 ，保持每，保持每一绕组电流为一绕组电流为 , ,则则输出功率和转矩为输出功率和转矩为2YYYnn NI2Y YYY YYPPTT Y-YYY-YY联结联结变极调速属于恒转矩调速，它适用于恒转矩负载。变极调速属于恒转矩调速，它适用于恒转矩负载。变极调速时变极调速时, ,转速几乎是成倍变化的转速几乎是成倍变化的, ,调速的平滑性较差调速的平滑性较差, ,但具有较硬的机械特性但具有较硬的机械特性, ,稳定性好

35、稳定性好, , 可用于恒功率和恒转可用于恒功率和恒转矩负载。矩负载。2.2./YY/YY联结方式联结方式-YY-YY后后, ,极数减少一半极数减少一半, ,转速增大一倍转速增大一倍, ,即即 ，保持每一，保持每一绕组电流为绕组电流为 , ,则输出功则输出功率和转矩为率和转矩为2YYnn NI1 1 50 5 8Y YY YP.PT.T -YY-YY联结变极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负联结变极调速属于恒功率调速，它适用于恒功率负载。载。三、三、变频调速变频调速 变频调速是改变电源频率从而使电动机的同步转速变频调速是改变电源频率从而使电动机的同步转速变化达到调速的目的。变化达到调速的目的。

36、为了为了使电动机使电动机在变频调速时能在变频调速时能得到充分利用得到充分利用，且，且保证电动保证电动机运行的稳定性机运行的稳定性。在变频调速时希望。在变频调速时希望u气隙磁通维持额定值不变；气隙磁通维持额定值不变； 常数常数或或 常数常数u电动机的过载能力不变电动机的过载能力不变11Ef11UfNmmTT常数常数NNTTffUU1111变频调速特别适用于恒转矩负载变频调速特别适用于恒转矩负载 额定频率称为基频额定频率称为基频。从基频向下变频调速从基频向下变频调速，降低电源降低电源频率，同时降低电源电压的调速。频率，同时降低电源电压的调速。为恒转矩调速方式。为恒转矩调速方式。从从基频向上变频调速

37、基频向上变频调速，将频率由基频向上调节，但升高电源将频率由基频向上调节，但升高电源电压是不允许的。因此升高频率调速时，只能保持电压不电压是不允许的。因此升高频率调速时，只能保持电压不变，磁通将发生变化，频率越高，磁通越低变，磁通将发生变化，频率越高，磁通越低。近似为恒功近似为恒功率调速方式率调速方式。 变频调速对三相鼠笼式感应电动机和变频调速对三相鼠笼式感应电动机和绕线式感应电动机均适用绕线式感应电动机均适用四、改变转差率调速四、改变转差率调速改变转差率调速适用于绕线式转子感应电动机改变转差率调速适用于绕线式转子感应电动机1.1.绕线式感应电动机转子回路串电阻调速绕线式感应电动机转子回路串电阻

38、调速 从机械特性看，转子串从机械特性看，转子串电阻时，同步转速和最大转电阻时，同步转速和最大转矩不变，但临界转差率增大。矩不变，但临界转差率增大。当恒转矩负载时，电机的转当恒转矩负载时，电机的转速随转子串联电阻的增大而速随转子串联电阻的增大而减小。减小。 调速的平滑性较差，转调速的平滑性较差，转子铜耗增加，多用于断续工子铜耗增加，多用于断续工作的生产机械上。作的生产机械上。2.2.串级调速串级调速 在绕线转子电动机的转在绕线转子电动机的转子回路串接一个与转子电动子回路串接一个与转子电动势势 同频率的附加电动势同频率的附加电动势 。sE2fE通过改变通过改变 的幅值和相位，的幅值和相位，既可以实

39、现调速，又可以既可以实现调速，又可以使电动机的功率因数发生使电动机的功率因数发生变化。变化。fE 与与 同相时，转子电流增同相时，转子电流增加，电动机加速；加，电动机加速； 与与 反反相，转子电流减小，电动机相，转子电流减小，电动机减速。减速。 与与 相差相差角，既可调速，又可改变功率因数。角，既可调速，又可改变功率因数。 fEfEsE2sE2sE2fE五、电磁调速电动机（滑差电动机）五、电磁调速电动机（滑差电动机） 电磁调速感应电动机也称为滑差电动机，从原理上看，电磁调速感应电动机也称为滑差电动机，从原理上看，它就是一台带有电磁滑差离合器的普通笼型感应电动机。它就是一台带有电磁滑差离合器的普

40、通笼型感应电动机。滑差离合器滑差离合器电枢电枢磁极磁极与电动机同轴联接与电动机同轴联接与负载同轴联接与负载同轴联接主动部分主动部分从动部分从动部分 电枢随感应电动机以转速电枢随感应电动机以转速n n旋转，滑差离合器无励磁电旋转，滑差离合器无励磁电流时，负载转速为零；有励磁流时，负载转速为零；有励磁电流时，负载将以小于电流时，负载将以小于n n的转的转速转动。速转动。任务六任务六 三相感应电动机的制动控制三相感应电动机的制动控制一、能耗制动一、能耗制动 电磁转矩的方向与电动机的转向相反时，电动机就处电磁转矩的方向与电动机的转向相反时，电动机就处于制动状态。于制动状态。实现的方法实现的方法：制动时

41、，：制动时，S1S1断开断开, ,电机脱离电网，电机脱离电网，同时同时S2S2闭合闭合, ,在定子绕组在定子绕组中通入直流励磁电流。中通入直流励磁电流。 直流励磁电流产生一个恒定的磁场，直流励磁电流产生一个恒定的磁场，因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，导体中感应电动势和电流。感应电流与导体中感应电动势和电流。感应电流与磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，转速迅速下降，当转速为零时，感应电转速迅速下降，当转速为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。动势和电流为零，制动过程结束。 制动过程中，转子的动能转变为制动过程中，转子的动

42、能转变为电能消耗在转子回路电阻上电能消耗在转子回路电阻上能耗能耗制动。制动。nTemAn1C1B23 曲线曲线1 1、2 2是转子电阻是转子电阻相同，曲线相同，曲线2 2的直流励磁的直流励磁大于曲线大于曲线1 1。曲线。曲线1 1、3 3是是直流励磁相同，曲线直流励磁相同，曲线3 3的的转子电阻大于曲线转子电阻大于曲线1 1。 对笼型异步电动机，对笼型异步电动机，可以增大直流励磁电流可以增大直流励磁电流来增大初始制动转矩。来增大初始制动转矩。 对绕线型异步电动对绕线型异步电动机，可以增大转子回路机，可以增大转子回路电阻来增大初始制动转电阻来增大初始制动转矩矩 。若磁场相同，转子电阻越大，制动转矩越大若磁场相同，转子电阻越大，制动转矩越大若转