机电传动控制资料课件

第五章异步电动机的电气制动

一、概述1、电力拖动系统的制动方式机械制动——用于停车制动；电气制动——用于减速制动、限速制动；2、交流异步电机的电气制动方式

发电反馈制动；反接制动；

动力制动；§5-1异步电动机电气制动的种类1机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、概述1、电力拖动系统的第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动1、基本原理1）基本原理当n>n0时，S<0，使F与n方向相反;2）基本方法

（1）在重力载荷作用下，使n>n0时，产生制动——限速制动；（2）采用调频电源（f↓→n0↓），使n>n0=60f/p时，产生制动力（称低频制动）——减速制动；§5-1异步电动机电气制动的种类2机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动1、基本原§5-1异步电动机电气制动的种类二、发电反馈制动第五章异步电动机的电气制动

基本原理分析：如图5-1重物下放拖动系统(n0-n)Fnn0电动机状态n<n0S>0(n-n0)Fnn0制动状态n>n0S<03机电学院机电工程系§5-1异步电动机电气制动的种类二、发电反馈制动第五章第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动2、工作特性特性方程主要特点：制动时，n>n0，S<0，(S为负值)

制动特性，位于第2象限；§5-1异步电动机电气制动的种类4机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动2、工作特第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动1）在恒频电源下，通过重力负载实现限速制动。主要特点：勿需改变正常接线方式；

不增加任何设备;节能效果好——向电网反馈电能;

使用条件：

——用于重力负载的限速制动，

n>n0。3、实际应用§5-1异步电动机电气制动的种类5机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动1）在恒频第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动3、实际应用2）采用变频电源，通过调频实现制动；

主要特点：采用变频电源；制动力矩可调，制动效果好；但不能向电网反馈电能，只能消耗在电阻中。使用条件：用于减速或限速制动，n<n0§5-1异步电动机电气制动的种类6机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动3、实际应第五章异步电动机的电气制动

三、反接制动1.制动方式1）两相反接制动;

改变φ(n0)方向，M<0，n>0;2）反转反接制动

改变n方向，n<0，M>0;§5-1异步电动机电气制动的种类7机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、反接制动1.制动方式第五章异步电动机的电气制动

基本原理①改变定子三相电源任意两相相序使n0

<0→S>1,M<0，产生制动。②在转子绕组中串入电阻进行限流增加,并调节制动力。主要应用：减速制动；三、反接制动1）两相反接制动;

改变φ(n0)方向,M<0,n>0;§5-1异步电动机电气制动的种类8机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动基本原理①改变定子三相电源任第五章异步电动机的电气制动

基本原理：①在转子绕组中串入电阻R2，使M<ML，转速n<0,S>1;②n与M方向相反，产生制动力。主要应用：限速制动；三、反接制动2）反转反接制动

改变n方向,n<0,M>0;§5-1异步电动机电气制动的种类9机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动基本原理：①在转子绕组中串第五章异步电动机的电气制动

三、反接制动2.主要应用1）两相反接制动——减速制动；2）反转反接制动——限速制动；重力提升重力提升重力下放§5-1异步电动机电气制动的种类10机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、反接制动2.主要应用1第五章异步电动机的电气制动

三、反接制动3.主要特点优点：方法简单、制动力矩大，能实现减速和限速制动；

缺点：S>1，能量损耗较大；§5-1异步电动机电气制动的种类11机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、反接制动3.主要特点优第五章异步电动机的电气制动

四、动力制动动力制动——也称为能耗制动；主要应用——减速制动和低速限速制动。基本原理制动时，定子接直流电源，使f1=0，n0=0；当n0=0时，Δn=n0-n<0，I2<0，M<0，产生制动；§5-1异步电动机电气制动的种类12机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动四、动力制动动力制动——也第五章异步电动机的电气制动

基本原理——将定子的三相交流激磁改成直流激磁，使定子的旋转磁场变成静止磁场，转子在负载力矩作用下进行发电制动。动力制动--需要解决的问题：1）三相交流激磁与直流激磁的等效关系及其接线方式；

2）直流励磁方式对动力制动机械特性的影响；

§5-2动力制动的工作原理13机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动基本原理——将定子的三相交流第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

等效关系--需要解决的主要问题：①如何将三相定子绕组与直流电源进行连接？②在定子绕组中应通入多大的直流激磁电流？基本要求：保证三相交流激磁与直流激磁的磁势平衡关系；主要因素：取决于电动机三相定子的连接方式（Y或△连接）；§5-2动力制动的工作原理14机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

1、三相绕组星形（Y）接法的等效关系设：任意时刻t，定子线圈三相绕组的相电流为：1）三相交流励磁的变化规律§5-2动力制动的工作原理15机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

1、三相绕组星形（Y）接法的等效关系（1）当t=0瞬时，定子的三相交流电为：

=0=-1.23I1=+1.23I1交-直流的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理16机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

1、三相绕组星形（Y）接法的等效关系（2）当ωt=π/2时，定子的三相交流电为：=+1.41I1=-0.707I1=-0.707I1交-直流的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理17机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

2、三相绕组三角形（Δ）接法的等效关系设：三相绕组的相电流为：电源线电流与绕组相电流的关系1）三相交流励磁的变化规律§5-2动力制动的工作原理18机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

2、三相绕组三角形（Δ）接法的等效关系（1）当ωt=π/2时，电源三相线电流：交-直流励磁的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理19机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

2、三相绕组三角形（Δ）接法的等效关系（2）当ωt=π/3时，电源三相线电流：交-直流励磁的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理20机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

各种接线方式与等效电流的关系如表5-1§5-2动力制动的工作原理21机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路等值电路——将转子回路的电源参数（I2、E2）和电路参数（R2、X2）按一定的等效折算原则，折算到定子一侧的电路。基本定义：§5-2动力制动的工作原理22机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路等值电路的实际意义：

可利用电路原理及其计算方法，对异步电机的定子与转子工作参数进行定量计算和分析，并得出电机在动力制动状态下的机械特性方程和特性。§5-2动力制动的工作原理23机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路等值电路的等效折算关系1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理3、定子回路的电势平衡关系24机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

§5-2动力制动的工作原理25机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

1）电动机状态下当U1一定，φ恒定；I1随I/2变化；§5-2动力制动的工作原理26机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

2）动力制动状态下定子磁势W1I1——恒定（直流励磁）合成气隙磁通φ，随I2变化。§5-2动力制动的工作原理27机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系（5-21）§5-2动力制动的工作原理其中28机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理（5-21）（5-21）29机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理（5-21）（5-21）各参数的等效关系磁势平衡等效原则视在功率不变铜耗不变无功功率不变30机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理31机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路3、定子回路的电势平衡关系根据φ→W1→产生E1电磁作用关系，φ=kI0因此，E1可以用励磁电流I0表示：式中：xm——电动机的磁励电抗。§5-2动力制动的工作原理32机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路得定子电路的等效过程：§5-2动力制动的工作原理3、定子回路的电势平衡关系33机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路4、电机的等值电路根据定子电动势E1和转子开路等效电动势E20的基本关系，可得：定子回路a、b两点与转子回路c、d两点的电位相同。§5-2动力制动的工作原理34机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路4、电机的等值电路§5-2动力制动的工作原理35机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性分析方法电磁力矩为：同步电磁功率：求出转子电流I/2，可求§5-2动力制动的工作原理36机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性1）求出转子电流（5-24）§5-2动力制动的工作原理（5-22）37机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性2）动力制动特性方程§5-2动力制动的工作原理（5-25）38机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性（5-26）2）动力制动特性方程特性方程：式中：若不考虑铁心的磁饱和，励磁电抗xm为常数，上式可简化成为：§5-2动力制动的工作原理39机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性3）动力制动特性曲线特性方程：§5-2动力制动的工作原理定子励磁电流I1一定，Mm一定；转子电阻R2一定，Sm一定；40机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性与电动机特性的不同点：动力制动状态电动机状态3）动力制动特性曲线§5-2动力制动的工作原理①最大力矩Mmax41机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性与电动机特性的不同点：动力制动状态电动机状态其中：故，动力制动时，Sm非常小，需要串电阻R2增大Sm

3）动力制动特性曲线§5-2动力制动的工作原理②临界转差率Sm42机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性与电动机特性的不同点：动力制动状态电动机状态3）动力制动特性曲线§5-2动力制动的工作原理③转差率S的意义与表示转差率的意义相同，表示方式不同。43机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动一.计算方法及步骤1.计算方法

1）先计算I/2；2）然后计算电磁功率Ps；3）计算制动转矩M，

得出机械特性

§5-3动力制动机械特性的计算44机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一.计算方法及步骤1.计算方第五章异步电动机的电气制动1）计算I/2

（5-24）考虑铁心的磁饱和，励磁电抗xm为I0的函数；xmI0§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤45机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动1）计算I/2（5-24）第五章异步电动机的电气制动将5-24式两边平方得：由式(5-22)(5-23)得：（5-29）化简后得：或（5-30）

§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤1）计算I/2

46机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动将5-24式两边平方得：由式(第五章异步电动机的电气制动根据：（5-30）在I1给定的条件下，设定一个I0值，在磁化曲线上找到相对应的xm或E/20值，然后利用式（5-30）计算出I/2。§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤1）计算I/2

47机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动根据：（5-30）第五章异步电动机的电气制动2）计算转差率S在I/2、R/2、x/2已知的条件下，由式（5-29）得：

（5-31）§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤48机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2）计算转差率S在I/2第五章异步电动机的电气制动3）计算电磁功率Ps得出I/2、R/2、S的条件下：4）制动转矩M计算或（5-32）5）制动特性的绘制设定一个I0，可算出一点S和M，作特性上的一个点;再改变I0值，可得另一点S和M，通过逐点计算，得出特性曲线。§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤49机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动3）计算电磁功率Ps第五章异步电动机的电气制动2.计算步骤已知条件1）异步电动机磁化曲线或2）定子绕组与转子绕组的变比3）转子绕组电阻r2和漏电抗x2，及转子附加电阻R2；4）定子给定的励磁电流Id或I1。（见表5-1）§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤50机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2.计算步骤已知条件1）异步第五章异步电动机的电气制动1）根据定子绕组的连接方式，按表5-l由，励磁电流Id得出I12）设定一个I0，在磁化曲线上查到对应的E/20=xmI0。3）根据式(5-30)计算I/

2；4）根据式(5-31)计算S；5）根据式(5-32)计算M；6）逐点计算出若干组（S，M），将数据绘出机械特性曲线。（5-30）（5-31）（5-32）§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤2.计算步骤51机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动1）根据定子绕组的连接方式，按第五章异步电动机的电气制动二.实用计算方法1、简化计算式忽略1）定子侧的简化计算令：x/2=0，式（5-30）（5-31）和（5-32）可简化为：（5-34）（5-35）（5-36）§5-3动力制动机械特性的计算52机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二.实用计算方法1、简化计算第五章异步电动机的电气制动2）转子侧的简化计算用变比系数KT，将I/2、E/20、R/2还原成转子原电路参数，得：（5-37）（5-38）（5-39）§5-3动力制动机械特性的计算二.实用计算方法1、简化计算式忽略53机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2）转子侧的简化计算用变比系数第五章异步电动机的电气制动2、万用磁化曲线——特定系列电动机的通用磁化曲线。横座标——相对励磁电流纵座标——转子相对电势§5-3动力制动机械特性的计算二.实用计算方法54机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2、万用磁化曲线——特定系列第五章异步电动机的电气制动§5-3动力制动机械特性的计算二.实用计算方法55机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动§5-3动力制动机械特性的第五章异步电动机的电气制动3、磁化曲线应用

1）已知：定子额定励磁电流I0N

2）设定I0，得

3）由I*0和万用磁化曲线，得E*20

4）已知：转子额定电压E2N，由E*20=E20/E2N，可得；E205）利用式（3-34）（3-35）（3-36）求S、M，作曲线；

§5-3动力制动机械特性的计算二.实用计算方法56机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动3、磁化曲线应用1）已知：定第五章异步电动机的电气制动三.计算举例〔例5-1〕计算某异步电动机的动力制动特性Mmr2R21R22令：x/2=0x/2≠0§5-3动力制动机械特性的计算57机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三.计算举例〔例5-1〕计算第五章异步电动机的电气制动〔例5-1〕计算某异步电动机的动力制动特性计算结果分析：1）在转子回路无附加电阻时，Sm=0.026;2）当R2=R21=0.309=11×r2时，Sm=0.33；3）当R2=R22=1.719=61×r2时，Sm=1.64；4）当Sm=0.33时，电动机状态下：附加电阻R2=1.5r2；动力制动状态：附加电阻R21=11×r2；5）考虑x/2时，最大力矩较简化计算下降约小5%。三.计算举例§5-3动力制动机械特性的计算58机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动〔例5-1〕计算某异步电动机的第五章异步电动机的电气制动四.直流励磁电流的估算工程问题：已知：制动力矩M；求Id、Ud；(电源容量)计算依据：直流励磁电流Id与最大制动转矩Mmax的关系曲线，图5-14示计算方法：见〔例5-2〕§5-3动力制动机械特性的计算59机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动四.直流励磁电流的估算工程问第五章异步电动机的电气制动例5-2计算步骤：1)由PN，nN求额定转矩MN;2)由制动力矩M，求Mmax;一般取M=75%Mmax3)由MN，Mmax，图5-14求Id;4)求激磁直流电源的电压Ud：四.直流励磁电流的估算§5-3动力制动机械特性的计算60机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动例5-2计算步骤：四.直流励第五章异步电动机的电气制动1、励磁电源及容量的确定；2、减速制动、限速制动的控制方式；3、减速控制中的失速问题：失速原因、解决方法。4、动力制动的补偿控制方法：电流补偿、速度补偿；主要问题：§5-4动力制动的应用61机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动1、励磁电源及容量的确定；2、第五章异步电动机的电气制动1.励磁电源及容量的确定；电源类型：可调电压直流电源电源容量：不超过拖动电动机容量的5%(一般为3%)主要问题：§5-4动力制动的应用62机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动1.励磁电源及容量的确定；电第五章异步电动机的电气制动2.减速制动与限速制动的控制方式；选用电阻固定，调节激磁电流大小，控制制动力矩；随转速变化，改变电阻，提高平均制动力矩；调节激磁电流，控制制动力大小主要问题：§5-4动力制动的应用63机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2.减速制动与限速制动的选用第五章异步电动机的电气制动3.减速控制中的失速问题：失速原因、解决方法。①失速的原因：

在减少转子回路电阻后，电动机的工作点落在制动特性的不稳定段。②解决方法：电流补偿；转速补偿。主要问题：§5-4动力制动的应用64机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动3.减速控制中的失速问题：第五章异步电动机的电气制动4.动力制动的补偿控制：电流补偿、速度补偿；1）转子电流补偿的控制原理如图5-18a2）速度补偿的控制系统，如图5-l8b主要问题：§5-4动力制动的应用65机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动4.动力制动的补偿控制：1）第五章异步电动机的电气制动

一、概述1、电力拖动系统的制动方式机械制动——用于停车制动；电气制动——用于减速制动、限速制动；2、交流异步电机的电气制动方式

发电反馈制动；反接制动；

动力制动；§5-1异步电动机电气制动的种类66机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、概述1、电力拖动系统的第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动1、基本原理1）基本原理当n>n0时，S<0，使F与n方向相反;2）基本方法

（1）在重力载荷作用下，使n>n0时，产生制动——限速制动；（2）采用调频电源（f↓→n0↓），使n>n0=60f/p时，产生制动力（称低频制动）——减速制动；§5-1异步电动机电气制动的种类67机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动1、基本原§5-1异步电动机电气制动的种类二、发电反馈制动第五章异步电动机的电气制动

基本原理分析：如图5-1重物下放拖动系统(n0-n)Fnn0电动机状态n<n0S>0(n-n0)Fnn0制动状态n>n0S<068机电学院机电工程系§5-1异步电动机电气制动的种类二、发电反馈制动第五章第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动2、工作特性特性方程主要特点：制动时，n>n0，S<0，(S为负值)

制动特性，位于第2象限；§5-1异步电动机电气制动的种类69机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动2、工作特第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动1）在恒频电源下，通过重力负载实现限速制动。主要特点：勿需改变正常接线方式；

不增加任何设备;节能效果好——向电网反馈电能;

使用条件：

——用于重力负载的限速制动，

n>n0。3、实际应用§5-1异步电动机电气制动的种类70机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动1）在恒频第五章异步电动机的电气制动

二、发电反馈制动3、实际应用2）采用变频电源，通过调频实现制动；

主要特点：采用变频电源；制动力矩可调，制动效果好；但不能向电网反馈电能，只能消耗在电阻中。使用条件：用于减速或限速制动，n<n0§5-1异步电动机电气制动的种类71机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、发电反馈制动3、实际应第五章异步电动机的电气制动

三、反接制动1.制动方式1）两相反接制动;

改变φ(n0)方向，M<0，n>0;2）反转反接制动

改变n方向，n<0，M>0;§5-1异步电动机电气制动的种类72机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、反接制动1.制动方式第五章异步电动机的电气制动

基本原理①改变定子三相电源任意两相相序使n0

<0→S>1,M<0，产生制动。②在转子绕组中串入电阻进行限流增加,并调节制动力。主要应用：减速制动；三、反接制动1）两相反接制动;

改变φ(n0)方向,M<0,n>0;§5-1异步电动机电气制动的种类73机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动基本原理①改变定子三相电源任第五章异步电动机的电气制动

基本原理：①在转子绕组中串入电阻R2，使M<ML，转速n<0,S>1;②n与M方向相反，产生制动力。主要应用：限速制动；三、反接制动2）反转反接制动

改变n方向,n<0,M>0;§5-1异步电动机电气制动的种类74机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动基本原理：①在转子绕组中串第五章异步电动机的电气制动

三、反接制动2.主要应用1）两相反接制动——减速制动；2）反转反接制动——限速制动；重力提升重力提升重力下放§5-1异步电动机电气制动的种类75机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、反接制动2.主要应用1第五章异步电动机的电气制动

三、反接制动3.主要特点优点：方法简单、制动力矩大，能实现减速和限速制动；

缺点：S>1，能量损耗较大；§5-1异步电动机电气制动的种类76机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、反接制动3.主要特点优第五章异步电动机的电气制动

四、动力制动动力制动——也称为能耗制动；主要应用——减速制动和低速限速制动。基本原理制动时，定子接直流电源，使f1=0，n0=0；当n0=0时，Δn=n0-n<0，I2<0，M<0，产生制动；§5-1异步电动机电气制动的种类77机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动四、动力制动动力制动——也第五章异步电动机的电气制动

基本原理——将定子的三相交流激磁改成直流激磁，使定子的旋转磁场变成静止磁场，转子在负载力矩作用下进行发电制动。动力制动--需要解决的问题：1）三相交流激磁与直流激磁的等效关系及其接线方式；

2）直流励磁方式对动力制动机械特性的影响；

§5-2动力制动的工作原理78机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动基本原理——将定子的三相交流第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

等效关系--需要解决的主要问题：①如何将三相定子绕组与直流电源进行连接？②在定子绕组中应通入多大的直流激磁电流？基本要求：保证三相交流激磁与直流激磁的磁势平衡关系；主要因素：取决于电动机三相定子的连接方式（Y或△连接）；§5-2动力制动的工作原理79机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

1、三相绕组星形（Y）接法的等效关系设：任意时刻t，定子线圈三相绕组的相电流为：1）三相交流励磁的变化规律§5-2动力制动的工作原理80机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

1、三相绕组星形（Y）接法的等效关系（1）当t=0瞬时，定子的三相交流电为：

=0=-1.23I1=+1.23I1交-直流的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理81机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

1、三相绕组星形（Y）接法的等效关系（2）当ωt=π/2时，定子的三相交流电为：=+1.41I1=-0.707I1=-0.707I1交-直流的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理82机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

2、三相绕组三角形（Δ）接法的等效关系设：三相绕组的相电流为：电源线电流与绕组相电流的关系1）三相交流励磁的变化规律§5-2动力制动的工作原理83机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

2、三相绕组三角形（Δ）接法的等效关系（1）当ωt=π/2时，电源三相线电流：交-直流励磁的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理84机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

2、三相绕组三角形（Δ）接法的等效关系（2）当ωt=π/3时，电源三相线电流：交-直流励磁的等效关系：2）三相交流励磁的瞬时等效关系§5-2动力制动的工作原理85机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

一、交-直流励磁电流的等效关系

各种接线方式与等效电流的关系如表5-1§5-2动力制动的工作原理86机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一、交-直流励磁电流的等效关第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路等值电路——将转子回路的电源参数（I2、E2）和电路参数（R2、X2）按一定的等效折算原则，折算到定子一侧的电路。基本定义：§5-2动力制动的工作原理87机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路等值电路的实际意义：

可利用电路原理及其计算方法，对异步电机的定子与转子工作参数进行定量计算和分析，并得出电机在动力制动状态下的机械特性方程和特性。§5-2动力制动的工作原理88机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路等值电路的等效折算关系1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理3、定子回路的电势平衡关系89机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

§5-2动力制动的工作原理90机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

1）电动机状态下当U1一定，φ恒定；I1随I/2变化；§5-2动力制动的工作原理91机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路1、定子磁势与转子磁势的平衡关系

2）动力制动状态下定子磁势W1I1——恒定（直流励磁）合成气隙磁通φ，随I2变化。§5-2动力制动的工作原理92机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系（5-21）§5-2动力制动的工作原理其中93机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理（5-21）（5-21）94机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理（5-21）（5-21）各参数的等效关系磁势平衡等效原则视在功率不变铜耗不变无功功率不变95机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路2、转子回路的电势平衡关系§5-2动力制动的工作原理96机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路3、定子回路的电势平衡关系根据φ→W1→产生E1电磁作用关系，φ=kI0因此，E1可以用励磁电流I0表示：式中：xm——电动机的磁励电抗。§5-2动力制动的工作原理97机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路得定子电路的等效过程：§5-2动力制动的工作原理3、定子回路的电势平衡关系98机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路4、电机的等值电路根据定子电动势E1和转子开路等效电动势E20的基本关系，可得：定子回路a、b两点与转子回路c、d两点的电位相同。§5-2动力制动的工作原理99机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

二、交流异步电机的等效电路4、电机的等值电路§5-2动力制动的工作原理100机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二、交流异步电机的等效电路第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性分析方法电磁力矩为：同步电磁功率：求出转子电流I/2，可求§5-2动力制动的工作原理101机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性1）求出转子电流（5-24）§5-2动力制动的工作原理（5-22）102机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性2）动力制动特性方程§5-2动力制动的工作原理（5-25）103机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性（5-26）2）动力制动特性方程特性方程：式中：若不考虑铁心的磁饱和，励磁电抗xm为常数，上式可简化成为：§5-2动力制动的工作原理104机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性3）动力制动特性曲线特性方程：§5-2动力制动的工作原理定子励磁电流I1一定，Mm一定；转子电阻R2一定，Sm一定；105机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性与电动机特性的不同点：动力制动状态电动机状态3）动力制动特性曲线§5-2动力制动的工作原理①最大力矩Mmax106机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性与电动机特性的不同点：动力制动状态电动机状态其中：故，动力制动时，Sm非常小，需要串电阻R2增大Sm

3）动力制动特性曲线§5-2动力制动的工作原理②临界转差率Sm107机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动

三、动力制动状态下的机械特性与电动机特性的不同点：动力制动状态电动机状态3）动力制动特性曲线§5-2动力制动的工作原理③转差率S的意义与表示转差率的意义相同，表示方式不同。108机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动三、动力制动状态下的机械特性第五章异步电动机的电气制动一.计算方法及步骤1.计算方法

1）先计算I/2；2）然后计算电磁功率Ps；3）计算制动转矩M，

得出机械特性

§5-3动力制动机械特性的计算109机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动一.计算方法及步骤1.计算方第五章异步电动机的电气制动1）计算I/2

（5-24）考虑铁心的磁饱和，励磁电抗xm为I0的函数；xmI0§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤110机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动1）计算I/2（5-24）第五章异步电动机的电气制动将5-24式两边平方得：由式(5-22)(5-23)得：（5-29）化简后得：或（5-30）

§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤1）计算I/2

111机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动将5-24式两边平方得：由式(第五章异步电动机的电气制动根据：（5-30）在I1给定的条件下，设定一个I0值，在磁化曲线上找到相对应的xm或E/20值，然后利用式（5-30）计算出I/2。§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤1）计算I/2

112机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动根据：（5-30）第五章异步电动机的电气制动2）计算转差率S在I/2、R/2、x/2已知的条件下，由式（5-29）得：

（5-31）§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤113机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2）计算转差率S在I/2第五章异步电动机的电气制动3）计算电磁功率Ps得出I/2、R/2、S的条件下：4）制动转矩M计算或（5-32）5）制动特性的绘制设定一个I0，可算出一点S和M，作特性上的一个点;再改变I0值，可得另一点S和M，通过逐点计算，得出特性曲线。§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤114机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动3）计算电磁功率Ps第五章异步电动机的电气制动2.计算步骤已知条件1）异步电动机磁化曲线或2）定子绕组与转子绕组的变比3）转子绕组电阻r2和漏电抗x2，及转子附加电阻R2；4）定子给定的励磁电流Id或I1。（见表5-1）§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤115机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动2.计算步骤已知条件1）异步第五章异步电动机的电气制动1）根据定子绕组的连接方式，按表5-l由，励磁电流Id得出I12）设定一个I0，在磁化曲线上查到对应的E/20=xmI0。3）根据式(5-30)计算I/

2；4）根据式(5-31)计算S；5）根据式(5-32)计算M；6）逐点计算出若干组（S，M），将数据绘出机械特性曲线。（5-30）（5-31）（5-32）§5-3动力制动机械特性的计算一.计算方法及步骤2.计算步骤116机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动1）根据定子绕组的连接方式，按第五章异步电动机的电气制动二.实用计算方法1、简化计算式忽略1）定子侧的简化计算令：x/2=0，式（5-30）（5-31）和（5-32）可简化为：（5-34）（5-35）（5-36）§5-3动力制动机械特性的计算117机电学院机电工程系第五章异步电动机的电气制动二.实用计算方法1、简化计算第五章异步电动机的电气制动2）转子侧的简化计算用变比系数KT，将I/2、E/20、R/2还原成转子原电路参数，得：（5-37）（5-38）（5-39）§5-3动力制动机械特性的计算二.实用计算方法1、简化计算式忽略118机电学院