电机与拖动-第6章三相异步电动机电力拖动运行

第6章三相异步电动机电力拖动运行6.1三相异步电动机的机械特性6.3三相异步电动机的调速6.2三相异步电动机的起动6.4三相异步电动机的制动6.5异步电动机的各种运行状态2023/2/52三相异步电机电磁转矩物理表达式

Pem=m2E2I2cos2E2=4.44f1

kW2N2mTem

=

Pem160Pem2n1

=

Tem=CTm

I2cos2※电磁转矩常数:

p

Pem2

f1

=4.44pm2kw2N2

2

CT

==pm2kW2N2122023/2/53三相异步电机转矩－转差特性（参数表达式）R2sPem=

m1I22，

2πf1

p

1

=根据:

Tem

=，Pem1

U1I2

=R1＋

＋(X1＋X2)2R2s2m1p2f1

U1

Tem

=R1＋

＋(X1＋X2)2R2s2R2s

22023/2/54

Tem

~s曲线1MSOTem

s-1发电机电动机制动s0s=0n=

n1

n=0nn1

n0n02023/2/551.最大（临界）转矩

Tm

临界转差率：

电动状态取“＋”，发电状态取“－”。sm

=±

R1

＋(X1＋X2

)2R22当

R1

(X1＋X2

)时：

sm≈±

R2X1＋X2

Tｍ≈±

pm1U1

4f1

(X1＋X2)

2Tm=±

±R1＋

R1＋(X1＋X2

)2U1m1p

4f1222023/2/56结论：①当f1和电机参数不变时，异步电机的Tm与电源相电压U1的平方成正比。②当U1

和f1一定时，Tm

近似与定、转子漏抗之和成反比。③

Tm与R2无关，而

sm与R2成正比。如R2变大时，Tm不变，但sm则随之增大。④如忽略R1，Tm与成正比。

U1f1

2

过载倍数(最大转矩倍数)KT

：

TmTN

KT=2023/2/572.起动转矩

Tst

s=1时：

m1p2f1U1

R2Tst

=

(R1＋

R2)2

＋(X1＋X2)22结论：①当f1和电机参数不变时，异步电机的Tst与电源相电压

U1的平方成正比。②当U1

和f1一定时，Tst

近似与定转子漏抗之和成反比。③在一定的范围内增加R2时，可增大Tst

。当sm=1时，Tst=Tm，Tst最大。起动转矩倍数TstTN

Kst

=2023/2/58三相异步电动机的主要性能指标1.额定效率N

N

=72.5%~96.2%（Y系列）2.额定功率因数cosN

cosN=0.7~0.9（Y系列）3.最大转矩倍数km

kT=1.8

~2.2（Y系列）4.堵转转矩倍数kst

kst

=1.6

~2.2（Y系列）5.堵转电流倍数kI

kI

=5

~7（Y系列）2023/2/596.1三相异步电动机的机械特性6.1.1固有机械特性当U1L=

U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外串任何电路参数时的机械特性。n1Tem

nOSM同步点：

n=n1，s=0，Tem=0起动点：

n=0，s=1，Tem=Tst临界工作点：

s=sm，n=(1－sm)n1，Tem=TmTm(1－sm)n12023/2/510n1Tem

nOSM1.稳定运行区域工作段NnM稳定运行条件：

＜dTLdndTemdn

额定运行点N：

n=nN，s=sN

，

Tem

=TN，P2=PN。

额定状态说明了电动机长期运行的能力：

TL≤TN，P2≤PN，I1≤IN。

sN=0.01~0.06很小，

Tem

增加时，n下降很少

——硬特性。硬特性TL2023/2/5112.固有机械特性的实用表达式

忽略R1的影响，则sm=

R2X1＋X2

Tｍ=

pm1U1

4f1

(X1＋X2)

2m1p2f1

U1

Tem

=＋(X1＋X2)2R2s2R2s22023/2/512将Tem与Tm相除得：=＋(X1＋X2)2R2s2R2sTemTm2(X1＋X2)

=smss

sm

2＋

Tem=smss

sm

2Tm＋即

sms=解上述方程，可得

※

根据s

和sm的相对大小，取“＋”或取“－”。

(

)2=±－1ssmTmTem

TmTem2023/2/513若忽略T0，则在额定负载时

sN=sm(kT－

kT－1)2sm=sN(kT＋

kT－1)2※实用公式计算简单、使用方便，但只适用于一定的范围内，即0<s<sm

。2023/2/514

【例6-1】

Y280M-4型三相异步电动机，额定功率PN=90kW，额定频率fN=50Hz，额定转速nN=1480r/min，最大转矩倍数KT=2.2。试求：(1)该电动机的电磁转矩实用公式；(2)当转速n=1487r/min时的电磁转矩；(3)当负载转矩TL=450Nm时的转速。n1－nN

n1sN===0.0133

1500－14801500解：(1)额定转差率为额定转矩为TN=9.55PNnN最大转矩为

Tm

=kTTN=2.2×580.7Nm=1277.5N·m=9.55×N·m=580.7N·m

9000014802023/2/515=0.0133×(2.2

＋

2.22－1

)=0.0553实用电磁转矩公式为

s

0.0553Tem=＋

2555

0.0553s

Tem=N·m=392.3N·m+2555

0.05530.00870.00870.0553sm=sN(km＋

km－1)2临界转差率为(2)当转速n=1487r/min时转差率为

n1－nn1s

===0.0087

1500－14871500电磁转矩为2023/2/516(3)当TL

=Tem

=

450N·m时的转差率为转速为

n=(1－s)n1=(1－0.0101)×1500r/min=1485r/min(

)2s=sm

－－1TmTem

TmTem=0.0553×－－1=0.0101(

)2

1277.5450

1277.54502023/2/5176.1.2人为机械特性1.降低定子端电压时的人为机械特性降低U1转速稳定后

若TL=TN，则

s＞sN

，n＜nN

结论：

sm

不变；稳定运行段的特性变软了；起动能力和过载能力显著降低。

1sNI2N

=I2，1s22m1

R21sTem

=

I2

2TmI2＞I2N

smnTem

OUNn10.8UN0.64Tm2023/2/518解：(1)在额定电压下的额定转矩为

【例6-2】

Y315S-6型三相异步电动机的额定功率PN=75kW，额定转速nN=990r/min，起动转矩倍数Kst＝1.6，过载能力KT=2.0。求：(1)在额定电压下的Tst和Tm；(2)当电网电压降为额定电压的80％时，该电动机的Tst和Tm

。TN

=9.55PNnN=9550×N·m=723.5N·m75990起动转矩和最大转矩分别为

Tst=KstTN=1.6×723.5.7Nm=1157.6NmTm=KTTN=2.0×723.5.7Nm=1447.0Nm(2)当U1L

=80%UN时，起动转矩和最大转矩分别为Tst=0.82Tst=0.82×1157.6

Nm=740.9NmTm=0.82Tm=0.82×1447.0

Nm=928.1Nm2023/2/5192.转子回路串对称电阻的人为机械特性

设串联电阻为Rs

：

Tm不变。sm=

R2＋RsX1＋X2

Rs3＞Rs2＞Rs1TmR2＋Rs1R2＋Rs2nTem

OR2

n1smsm1sm3R2＋Rs3

结论：①当sm＜1时，

Rs→sm

→Tst。②当sm

=1时，

Tst

=

Tm。③当sm＞1

时，

Rs→sm

→Tst

。2023/2/520

【例6-3】一台绕线型三相异步电动机带恒转矩负载运行，当转子回路不串电阻时，n=1440r/min，若在转子回路串入电阻使转子电路每相电阻增加一倍，试问这时电机的转速是多少？

解：因为TL不变，由电磁转矩公式可知

R2s=R2＋Rss，故串联电阻后的转差率为

s=s=2sR2＋RsR2

而转速n=1440r/min时转差率为

n1－nn1s

===0.04

1500－14401500故

s=2s=2×0.04=0.08

则

n=(1－s)n1=(1－0.08)×1500r/min=1380r/min2023/2/521P165【例5-2】

一台绕线型三相四极异步电动机，nN

=1460r/min，PN=150kW，fN1=50Hz，UN1=380V，KT=2。求：（1）固有机械特性表达式；（2）起动转矩；（3）当负载转矩TL=755N.m时的转速。

2023/2/5223.定子回路串对称电阻或电抗的人为机械特性

结论

：①定子回路串对称Rf

或Xf

不改变n1

。②

Rf

(Xf

)↑→Tm、Tst

↓。③

Rf

(Xf

)↑→sm↓，使临界点上移。nTem

O

Rf=0(Xf=0)n1Tstm1p2f1

U1

Tem

=R1＋＋(X1＋X2)2R2s2R2s2sm

=

R1

＋(X1＋X2

)2R22Tm=

R1＋R1＋(X1＋X2

)2U1pm14f122

Rf(Xf)Tstsmsm2023/2/5236.2三相异步电动机的起动

电动机的起动指标①

起动电流倍数kI

=

Ist/IN。②

起动转矩倍数kst

=Tst/TN。③

起动时间。④

起动时绕组中消耗的能量和绕组的发热。⑤起动时的过渡过程。⑥

起动设备的简单性和可靠性。2023/2/5241.直接起动

Ist=kIIN=(5～7)IN（较大）

Tst=kstTN=(1～2)TN（较小）6.2.1笼型异步电动机的起动若变压器SN

相对电动机PN不算大时，Ist

会

使变压器输出电压短时下降幅度较大。

不利影响：①影响自身的起动，当负载较重时，可能无法起动。②影响同一台变压器供电的其他负载工作。③频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。

2023/2/525

直接起动的使用条件(1)

小容量的电动机（PN≤7.5kW）。(2)

电动机容量满足如下要求：IstINKI=≤3＋14电源总容量(kV·A)电动机容量(kW)

如果不满足上述使用条件，则要采用降压起动，把Ist

限制到允许的数值。

2023/2/5262.减压起动(1)定子串联电阻或电抗器减压起动XstKM1KM23~M3~3~RSKM1KM2M3~2023/2/527(2)自耦变压器减压起动M3~TA3~UNKM1KM2KM3UN/kaIst/kaIsta

设TA的电压比为ka

U1L=UN/ka

I1L=Ist/ka

起动电流为Ista=Istka2

起动转矩为TstaTstUN/kaUN=2Tsta=Tstka22023/2/528

优点：电压比ka可调。

QJ2型三相自耦变压器：

N2/N1=0.55、0.64、0.73ka=1.82、1.56、1.37

QJ3型三相自耦变压器：

N2/N1=0.4、0.6、0.8ka=2.5、1.67、1.25

缺点：自耦变压器体积大，价格高。适用：较大容量笼型异步电动机的起动。

使用条件：

Ista＜Imax与Tsta＞TL。2023/2/529适用：正常运行为△联结的电动机。(3)星－三角降压起动（Y－△降压起动）U1V1W13~UNKM1KM2KM3U2V2W2

起动电流（定子线电流）为IstP3Ist3

3=IstY=Ist132023/2/530ABCAZBXYCBCAXYZ定子线电压比定子相电压比定子相电流比

起动电流比电源电流比2023/2/531

起动转矩为TstY=Tst13TstYTst=2UN3

UN

IstY＜Imax与TstY＞TL。

Y－△减压起动的使用条件

优点：起动设备简单、价格低、维修方便。

2023/2/532【例6－3】三相笼型异步电动机，PN=60kw，UN=380v，定子Δ联结，IN＝136A，Kst＝1.1，KI＝6.5，供电变压器允许的最大起动电流为500A。若拖动负载转矩TL＝0.3TN(要求Tst=1.1TL)，能否采用星－三角起动法？2023/2/533故不允许直接起动。

(2)Y－△减压起动计算

因为

【例6-4】

一台Y280S-4型三相异步电动机，额定容量PN=75kW，三角形联结，全压起动电流倍数kI＝7.0，起动转矩倍数Kst＝1.9，电源容量为1250kVA。若电动机带额定负载起动，试问应采用什么方法起动?解：(1)直接起动计算电源允许的起动电流倍数为＜KI

3＋14电源总容量(kV·A)电动机容量(kW)=3＋=4.921412507513

=KI=IstY

IN73＜4.9213TstY=Tst=KstTN13=TN

1.93＜TN

2023/2/534所以不能采用Y－△起动。

(3)自耦变压器起动计算

Tsta=Tstka2=kI

ka2IstaIN＜4.92＞TN

=TN

1.9ka

21.193＜ka＜1.38=7ka

2所以可以选用QJ3型三相自耦变压器，取

ka=1.25。2023/2/535VT1VT2VT3M3~3~

起动之初，晶闸管的触发角很大，电动机的线电压很低。起动过程中，逐渐减小触发角，

电动机的线电压逐渐升高。(1)软起动器的原理3.异步电动机的软起动软起动的特点：①

无冲击电流。②

有软停车功能，即平滑减速、逐渐停机。③

起动参数可根据不同负载进行调整，有很强的负载适应性。④

具有轻载节能和多种保护功能。2023/2/5366.2.2高起动转矩的异步电动机1.深槽转子异步电动机槽深h与槽宽b之比为：

h/b=8~12X2

小↑X2大

起动时，f2高，

X2大，电流的集肤效应使导条的等效面积减小，即R2

，

使Tst

。

运行时，f2很低，

X2很小，集肤效应消失，R2→

。jhO2023/2/537深槽式异步电动机的机械特性nOTen112凸形槽刀形槽2023/2/538

起动时，f2高，漏抗大，起主要作用，

I2主要集中在外笼，外笼R2大→Tst大。外笼——起动笼。

运行时，f2很低，漏抗很小，R2起主要作用，

I2主要集中在内笼。内笼——工作笼。2.双笼型异步电动机R2

大X2小R2小X2

大2023/2/539双笼型异步电动机的机械特性nOTen11323.高转差率异步电动机转子电阻比一般笼型异步电动机的大：①

转子导条采用电阻率较高的合金铝(如锰铝或硅铝)浇注而成。2023/2/540国产YH系列高转差率异步电动机：

sN

=(7~14)%，Kst

=2.4~2.7，kI

=4.5~5

。适用于拖动飞轮转矩大和不均匀冲击负载以及频繁正、反转的工作场合。如锤击机、剪刀机、冲压机和锻冶机等

。②采取改变转子槽形，减小导条截面积等措施。高转差率异步电动机的机械特性nOTen1YH系列YZ系列Y系列2023/2/5416.2.3绕线型异步电动机的起动1.转子串电阻起动Rst1Rst23~M3~KM1KM2Q起动过程①串联Rst1和Rst2起动（特性a）总电阻R22=R2+Rst1+Rst2n1TenOa(R22)TLTs2a1a2Ts1切除

Rst22023/2/542n1TenOa(R22)TLTs2a1a2Ts1(1)起动过程b(R21)b1b2②合上KM2，切除Rst2（特性b）总电阻R21=R2+Rst1切除

Rst11.转子串电阻起动3~M3~KM1KM2Rst1Rst2Q2023/2/543③合上KM1，切除Rst1（特性c）总电阻:R2c(R2)c1c2起动过程p1.转子串电阻起动3~M3~KM1KM2Rst1Rst2Qn1TenOa(R22)TLTs2a1a2Ts1b(R21)b1b22023/2/544

频敏变阻器频率高：损耗大，电阻大。频率低：损耗小，电阻小。

转子电路起动时

f2高，电阻大，2.转子串频敏变阻器起动频敏变阻器转子电路正常运行时

f2低，电阻小，自动切除变阻器。Tst

大，Ist小。2023/2/545

频敏变阻器起动的特点：①

起动设备结构简单，低格低廉。②

运行可靠，坚固耐用，使用维护方便。③

控制系统简单，便于实现自动控制。④

能获得接近恒转矩的机械特性，减少冲击，实现电动机的平稳起动。⑤

cos较低，一般为

0.5~0.75，使

Tst

的增大受到限制。⑥

适用于频繁起动、对Tst

要求不高的生产机械。2023/2/5466.3三相异步电动机的调速(1)

变极调速(2)

变频调速

(3)

变转差率调速异步电动机的转速公式

n=(1－s)n1=(1－s)60f1

p①调压调速②转子串电阻调速③串级调速改变n1不改变n1调速方法：2023/2/5476.3.1变极调速n1=60f1

p变极调速为有级调速：

f1=50Hz时：

p123456

n1/(r/min)300015001000750600500变极调速适用于笼型异步电动机：因为笼型转子的极对数能自动随定子磁场的极对数改变而改变，而绕线型转子的极对数则不能自动随定子磁场极对数的改变而改变。改变定子绕组的极对数有两种方法：

(1)

双绕组变极

(2)

单绕组变极2023/2/548U1U2U1U2U1U2U1U21.变极原理××p=2SNNSNS

p=1N

S

N

SU1U2U1U2U1U2U1U2U1U2U1U2N

SU1U2U1U2U1U2N

S结论：

对于由两个半相绕组构成的一相绕组，只要改变其中一个半相绕组的电流方向，就可将极对数增加一倍(正串)或减少一半(反串或反并)。2023/2/549

(a)YY(p)

(b)Y(2p)

(c)△(2p)2.两种典型的变极方法2023/2/550变极时必须把三相绕组中任意两相的出线端对调再接到电源上，保证电动机的转向不变。

因为电角度=电机极对数p×机械角度设当p=1时，U－V－W互差120o——正序；当p=2时，U－V－W互差240o——负序。对调为U－V(W)－W(V)——正序。

(1)YY－Y变极

p对磁极

2p对磁极①调速方向：

YY→Y：n

Y→YY：n②

调速范围：D=2~4③调速的平滑性：差④调速的稳定性：好静差率：2023/2/551(2)YY－△变极

p对磁极

2p对磁极①调速方向：

YY→△：n

△→YY：n②

调速范围：D=2~4③调速的平滑性：差④调速的稳定性：好静差率：=×100%

n1－nn1

nn1

=（基本不变）2023/2/5523.变极调速电机的种类(1)双速电动机

采用Y－YY和△－YY方式变极。其极对数成倍地变化，如2/4极、4/8极等。

(2)多速电动机

如国产YD250M-4/6/8/12型多速电机，有4极、6极、8极、12极四种极数。

4.变极调速电机的特点

①操作简单方便、机械特性硬、效率高。②只能有级调速，可获得恒转矩和恒功率调速。5.变极调速的应用场合

Y－YY应用于起重机、运输传送带等恒转矩负载；△－YY应用于如各种机床切削等恒功率负载。

2023/2/5536.3.2变频调速

1.从基频往下调节(f1＜fN)

E14.44

f1

kw1N1m=≈

U14.44

f1

kw1N1——恒磁通控制方式(1)保持为常数E1f1

Tem=Pem

1=2

f1

p

R2

s

3I2

2

=3p2

f1E2

R2

s

2

R2

s

＋X2

2

2

=3p

f122

R2

s

＋

2

E1f1sX2R2

12023/2/554在不同频率下，产生最大转矩时的转速降落为

nm=smn1对上式进行求导，并令=0，可得dTemdsTm=3p42

E1f1

f1X2

=3p42

E1f1

1

2L2

sm=R2

X2

=R2

2L2f1

60f1

p

=R2

2L2f1

=R2

2L2

60p

∝1f1结论：当保持恒电动势频率比调速时，Tm和nm是与频率无关的常数。2023/2/555f1＜fNf1n1TemnOfNTmn1

恒电动势频率比调速时的机械特性采用恒电动势频率比控制方式具有以下优点：①电动机的机械特性硬、调速范围宽且稳定性好。②由于正常运行时转差率

s较小，转差功率小，电动机的

高。③由于Tm不变，这种控制方式适合于带恒转矩负载调速。2023/2/556(2)保持为常数U1f1

sm=R1＋(X1＋X2)2R2

2结论：当保持恒压频比调速时，Tm已不是常数，

Tm随着频率降低而减小。3p2f1

Tem

=R1＋

＋(X1＋X2)2R2s2R2s2

U1f1R1＋

R1＋(X1＋X2)2Tm

=3p4f1

22

U1f12023/2/557恒压频比调速时的机械特性f1＜fNf1n1TemnOfNTmn1

结论：①基频以下恒压频比调速近似为恒磁通控制方式，同样适用于恒转矩负载调速。②为了使电动机在低频时仍保持足够大的过载能力，通常可将U1

适当抬高一些，以补偿一些定子阻抗压降。2023/2/558

f1＞fN，U1L=

UN（保持不变）

f1→m，类似于直流电动机的弱磁调速。当f1＞fN

时，

2.从基频向上调节(f1＞fN)R1(X1＋X2)，

忽略R1

，则Tm

=3pU14f1(X1＋X2)2

3pU14

(L1＋L2)1f1

2=2

2sm=R2

X1＋X2

R22

(L1＋L2)f1=nm=smn1R22

(L1＋L2)60p

=

2023/2/559②sm∝；1f1③nm保持不变。

f1＞fNn1TemnOfN基频向上调速时的机械特性结论：①

Tm∝；1f12

n1f1结论：

在基频以上调速时，由于m

与

f1成反比地降

低，使得

Tem也与

f1近似成反比变化，故电动

机近似为恒功率运行。

2023/2/560①调速范围宽，D=100。②调速平滑性好，可实现无级调速。③机械特性硬，静差率小，转速稳定性好。④基频以下为恒转矩调速，基频以上为恒功率调速。⑤调速时转差率小，转差功率小，运行效率高。⑥变频器结构复杂，价格昂贵。

U、f可变M3~3~

整流电路

逆变电路

50Hz

控制电路

直流3.变频调速的特点2023/2/561变频器电机变频器一体化产品优点：(1)一体化的通用变频器和电动机的组合可以提供最大效率。(2)变速驱动，输出功率范围宽（如从120W到7.5kW）。(3)在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走。(4)高起动转矩。2023/2/562nmn1TemnOUNTL1TL26.3.3调压调速TL3U1n1TemnOU1＜UNU1U1UN

U1＜U1＜UNTL1改变U1

调速是一种比较简便的调速方法，但低速时PCu2

大，

低，电机散热差，发热严重。异步电动机调压调速高转差率异步电动机调压调速2023/2/563结论：①调速方向：U1(＜UN)↓→n↓②调速范围：D较小。③

调速的平滑性：若能连续调节U1，n

可实现无级调速。④调速的稳定性：稳定性差。对于恒转矩负载不宜长期在低速下工作，比较适合于风机类负载的调速。⑤调速的经济性：经济性较差。需要可调交流电源，cos1和均较低。⑥调速时的允许负载：既非恒转矩又非恒功率调速。所以U1

→Tem

(n)→P2因为Tem∝U1

，22023/2/564

【例6-5】一台Y280S-4型三相异步电动机，其额定值为PN=75kW，UN=380V，nN=1480r/min，三角形联结，最大转矩倍数KT＝2.2，电动机带额定负载运行，若采用调压调速，将定子电压调为0.8UN，求此时电机的转速。解：额定转差率和临界转差率分别为

n1－nNn1sN===0.0133

1500－14801500sm=sN(KT

＋

KT－1)2=0.0133×(2.2＋

2.22－1)=0.0553因为Tm∝U1，故调压后的最大转矩为2Tm=Tm=0.64Tm

0.8UNUN2=0.64KTTN=1.408TN2023/2/565因此调压后额定负载时的转差率为n

=(1－s)n1=

(1－0.023)

×1500r/min=1465.5r/min因为sm与U1无关，即sm=sms=sm

－－1(TmTN

TmTN)2=0.0553×(1.408＋

1.4082－1)=0.023调压后的转速为2023/2/566n1Te

nOTmR2R2+Rr6.3.4绕线转子异步电动机转子串电阻调速TLM3~3~RrKM2023/2/567结论：①调速方向：n②调速范围：D较小。D=2~3。③调速的平滑性：取决于Rr

的调节方式。一般为有级调速

④调速的稳定性：稳定性差。Rr

→

。⑤调速的经济性：初期投资不大，但运行效率较低。

属于转差功率消耗型调速方法，低速运行时PCu2大，故不宜长期低速运行。多用于对调速性能要求不高且断续工作的生产机械上，如桥式起重机、轧钢机的辅助机械等。⑥为恒转矩调速：因为调速前后U1、

f1不变，m不变。2023/2/568

【例6-6】

一台YR280M-4型异步电动机带额定负载恒转矩运行，已知PN＝75kW，nN＝1480r/min，U1N=380V，三角形联结，I1N=140A，E2N＝354V，I2N=128A，KT

=3.0。试求：(1)当在转子回路串入0.1电阻时，电机的运行转速；(2)要求把转速降至1000r/min，转子回路每相应串多大电阻？解：(1)额定转差率和转子电阻值分别为

n1－nNn1sN===0.0133

1500－14801500R2=

sNE2N

3I2N

0.0133×354

3×128=

=0.0212电机带恒转矩负载运行时有关系R2

sN

R2＋Rs

s=2023/2/569电机转速为所以当串入电阻Rs=0.1时电机的转差率为

转子每相应串电阻为

0.0212＋0.10.0212=×0.0133

=0.076

R2＋Rs

R2

s

=sN(2)当

n

=1000r/min时的转差率为

=

(1－0.076)

×1500r/min=1386r/minn

=(1－s)n1

n1－n

n1s

===0.3333

1500－10001500Rs=－

1R2

ssN=－

1×0.0212=0.510.33330.01332023/2/5706.4三相异步电动机的制动制动方法：回馈制动、反接制动、能耗制动。6.4.1回馈制动1.实现回馈制动的条件及电动机中的能量传递

|

n|

＞|

n1|，s＜0；电机处于异步发电机状态；将机械能量转变为电能反馈回电网；

电磁转矩与旋转方向相反，起制动作用。

2023/2/5712.回馈制动的机械特性n1Temn

sOsmTmMH－sm－TmM回馈制动2023/2/572Tem

nO

fN

f1fN

f1

调速过程中的回馈制动TLabcd

TenOYYYTLabcd?变频调速过程中的回馈制动

变极调速过程中的回馈制动

2023/2/573s=n1－nn1——第二象限＜0(n1＜n)＜0——定子发出电功率向电源回馈电能。Pem=m1I22R2＋Rb

s

——轴上输入机械功率

(位能负载的位能)。Pm=(1－s)Pem＜0

pCu2=Pem－Pm|Pem

|=|Pm|－pCu2

——机械能转换成电能

(减去转子铜损耗等)。2.异步电动机回馈制动的功率2023/2/5746.4.2反接制动1.改变电源相序的反接制动——迅速停车(1)制动原理制动前

KM1合，KM2断，

一般Rb

=0。制动时

KM1断，KM2合。转子串入

Rb

。2023/2/575－TLTL制动前：正向电动状态。制动时：定子相序改变，

n1变向。OnTem1n12－n1

bs=－n1

－n－n1=

n1＋nn1ac即

s＞1(第二象限)。因s＞1，使E2s、I2

反向，Tem

反向。a点b点(Tem＜0，制动开始)惯性n↓c点(n=0，Tem≠0)，到

c点时，若未切断电源，电机将可能反向起动。制动结束。dR2Rb＋R22023/2/576取决于Rb的大小。(2)制动效果aOnTe1n12－n1bc(3)制动时的功率＜0Pm

=(1－s)Pem三相电能电磁功率Pem转子机械功率Pm定子转差功率＞0Pem=m1I22R2＋Rb

s

=Pem－Pm=Pem＋|Pm|pCu2=m1(R2＋Rb

)

I22

R2Rb＋R22023/2/577

【例6-7】

一台YR280M-8型绕线异步电动机，PN=45kW，nN＝735r/min，E2N＝359V，I2N=76A，KT

=2.4，如果电动机拖动额定负载运行时，采用反接制动停车，要求制动开始时最大制动转矩为2TN，求转子每相串入的制动电阻值。解：额定转差率和固有特性的临界转差率为

n1－nNn1sN===0.02

750－735750sm=sN(KT＋

KT－1)2=0.02×(2.4＋

2.42－1)=0.0916转子每相电阻值为R2=

sNE2N

3I2N0.02×359

3×76=

=0.05452023/2/578在反接制动时瞬间，Tem=2TN，由于转速来不及变化，但旋转磁场的转向相反，所以，此时的转差率为

sm=s

＋－1TmTL

TmTL2s

===

1.98－n1－nN－n1

－750－735－750=1.98×＋－1=3.68942.422.422转子每相应串电阻为Rb=－

1R2

smsm=－

1×0.0545=2.141.05190.09162023/2/5792.倒拉反接制动——下放重物OnTem

1n12bcTLad(1)制动原理定子相序不变，转子电路串联对称电阻Rb。制动运行状态a点b点(Tb＜TL)，惯性n↓c点(n=0，Tc＜TL)在TL作用下M反向起动d点(

nd＜0，Td

=TL)(2)制动效果改变Rb的大小，改变特性2的斜率，改变下方速度nd。3低速提升重物e

R22023/2/580(3)制动时的功率s=

n1－nn1——第四象限＞1(n＜0)＞0＜0Pm=(1－s)Pem——定子输入电功率——轴上输入机械功率（位能负载的位能）=Pem－Pm=Pem＋|Pm|pCu2=m1(R2＋Rb

)

I22

Pem=m1I22R2＋Rb

s

——电功率与机械功率均消耗在转子电路中。2023/2/581

【例6-11】

某起重机由一台绕线型三相异步电动机拖动，已知PN＝30kW，UN＝380V，Y联结，nN＝730r/min，E2N＝390V，I2N=50A，KT

=3.0。电动机轴上的负载转矩TL＝0.8TN。(1)如果电动机以500r/min的速度反接下放重物，求转子每相串入的电阻值。(2)如果转子每相串入3.2的电阻，电动机的转速是多大，运行在什么状态？(3)如果转子每相串入6.2的电阻，电动机的转速是多大，运行在什么状态？解：额定转差率和固有特性的临界转差率为

n1－nNn1sN===0.0267

750－730750sm=sN