异步电机的电力能源拖动知识概述

大连理工大学电气工程系第4章异步电机的电力拖动4.1三相异步电动机的机械特性4.2

电力拖动系统的稳定运行4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速4.5三相异步电动机的制动第4章异步电机的电力拖动4.1三相异步电动机的机械特性4.2

电力拖动系统的稳定运行4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速4.5三相异步电动机的制动电机与拖动返回主页大连理工大学电气工程系4.1三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩公式1.电磁转矩的物理公式

Pe=m2E2I2cos2E2=4.44f1

kw2N2ΦmT

=PeΩ060Pe2n0

=T=CTΦm

I2cos2※转矩常数:

p

Pe2

f1

=4.44pm2kw2N2

2

CT=第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系m2p2f1

=

E2sE2√R22＋(sX2)2R2√R22＋(sX2)22.电磁转矩的参数公式pPe2f1

T

=m2p2

f1

=E2I2cos2

m2p2f1

=sR2E22R22＋(sX2)2(4.44f1kw2N2Φm)2m2p2f1

=sR2R22＋(sX2)24.44f1kw2N2m2p2f1

=sR2R22＋(sX2)2()U14.44f1kw1N124.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系()2m22

=spR2U12f1［R22＋(sX2)2］kw2N2kw1N1令

()2m22

KT

=kw2N2kw1N1

T

=KTspR2U12f1［R22＋(sX2)2］4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3.电磁转矩的实用公式由=0，得dTds

最大（临界）转矩

TM=KTpU12

2f1X2

临界转差率

R2X2sM=由此可见：①T(TM)∝U12，

sM与U1无关。②sM∝R2，

TM与R2无关。额定电磁转矩

最大转矩倍数

TMTNMT=4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系

若忽略

T0，则602TN=PNnNT=+2TM

sMs

ssM整理上面各式，得［］=±－1ssMTMT(

)2TMT4.1三相异步电动机的机械特性解上述方程，可得

|s

|<|sM|时取负号,|s

|>|sM|时取负号。大连理工大学电气工程系

当T=TN

时，则=ssM4.1三相异步电动机的机械特性(MT

±

MT2－1)大连理工大学电气工程系

【例

4.1.1】

Y132M－4型三相异步电动机带某负载运行，转速n=1455r/min，试问该电动机的负载转矩TL是多少？若负载转矩TL=45N·m，则电动机的转速n是多少？

由电工手册查到该电机的PN=7.5kW，

n0=1500r/min，nN=1440r/min，MT=2.2。由此求得n0－nn0s

===0.031500－14551500n0－nNn0sN===0.041500－144015004.1三相异步电动机的机械特性解：大连理工大学电气工程系sM=sN(MT＋

MT2－1)=0.04(2.2

＋

2.22－1)=0.166602TN=PNnN602=×N·m=49.76N·m75001440TM

=MTTN=2.2×49.76N·m=109.47N·m4.1三相异步电动机的机械特性忽略

T0，则TL

=T2

sMs=T=＋2TM

ssM=N·m=38.32N·m+2×109.470.030.1660.1660.03大连理工大学电气工程系当

TL

=T2=T=

45N·m时=0.166×－－1(

)2109.4745109.47454.1三相异步电动机的机械特性=0.036n=(1－s)n0=(1－0.036)×1500r/min=1446r/minTMTs=sM

－－1TMT(

)2大连理工大学电气工程系OTs二、固有特性

当U1、f1、R2、X2=常数时：

T=f(s)——转矩特性

n=f(T)——机械特性当U1L=

U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外串电阻或电抗时的特性称为固有特性。1n0TnOMSNNM

S4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系

额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。N点：n=nN，s=sN

，

T=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。1.额定状态（N点）nNTNn0TnON

sN=0.01~0.09很小，

T

增加时，n下降很少——硬特性。工作段4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系

临界转速2.

临界状态（M

点）n0nTOM

对应s=sM，T=

TM的状态。nMTM

临界状态明了电动机的短时过载能力。

过载倍数αMT=TMTNY系列三相异步电动机

MT

=2~2.24.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3.堵转状态（S

点）

对应s=1，n=0的状态。

——又称为起动状态。

堵转状态说明了电动机直接起动的能力。

起动条件

(1)TS>(1.1~1.2)TL。

(2)IS＜允许值。

起动转矩倍数n0TnOSTSST=TSTN

起动电流倍数SC=ISIN

Y系列三相异步电动机

ST=1.6~2.2

SC=5.5~7.04.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系

【例

4.1.2】一台Y225M－2型三相异步电动机，若TL=200N·m，试问能否带此负载：(1)长期运行；(2)短时运行；(3)直接起动（设Is在允许范围内）。解：

查电工手册得知该电机的PN=45kW，nN=2970r/min，MT=2.2，ST=2.0。

(1)电动机的额定转矩602TN=PNnN602×3.14

=N·m=145N·m45×1032970由于TN＜TL，故不能带此负载长期运行。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系(2)电动机的最大转矩

TM=MT

TN=2.2×145N·m=319N·m由于TM＞TL

，故可以带此负载短时运行。(3)电动机的起动转矩

TST=STTN=2.0×145N·m=290N·m由于TST＞TL，且超过1.1倍TL，故可以带此负载直接起动。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系U1'＞U1"三、人为特性1.降低定子电压时的人为特性sMTsOU1'U1"U1'＞U1"sMnTOU1'U1"SM与U1无关

T

正比于

U124.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系2.增加转子电阻时的人为特性sM正比于

R2，TM与R2

无关。4.1三相异步电动机的机械特性TMTsOR2'<R2"R2'R2"nTOTMR2'R2"R2'<R2"大连理工大学电气工程系R2=X2TsOTMsM＜1sM=1sM＞1R2＜X2R2＞X2R2'

＜R2"

当R2＜X2时，sM＜1，R2→TST。当R2=X2时，sM=1，TS=

TM。当R2＞X2时，sM＞1，R2→TST。R2增加后，TST大小则与R2和

X2的相对大小有关。

4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3.改变定子频率时的人为特性(1)f1＜fNE14.44

f1

kw1N1Φm=≈U14.44

f1

kw1N1为保持Φm

=常数=常数U1f1

因为n0∝f1,sM∝1f1所以

△n

=n0－nM=sMn0（不变）TM=KTpU12

2f1X2R2X2sM=()因为

TM∝U1f12所以

TM

不变。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系f1＜fNn0'f1n0TnOfNTMTM=KTpU12

2f1X2R2X2sM=(2)f1＞fN，U1=UN（不变）调频时：f1→

Φm因为

n0∝f1，sM∝1f1所以△n

=n0－nM=sMn0(不变)TM∝1f12而且：f1＞fNn0'f1n0TnOfN4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系4.改变磁极对数时的人为特性U1U2U3U4××(a)p=2SNNSU1U2U3U4NS(b)p=14.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系Y(2p)YY(p)(2p)

定子绕组常用的接法4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系1.Y－YY变极(1)

2p→p

，n0→2n0。(2)

N1→N1/2，KT→4KT

。(3)

sM不变，U1不变。(4)n

=n0－nM=sMn0→2sMn0。(5)

TM(TS)→2TM(TS)。

KT=()2m22kw2N2kw1N1TM=KTpU12

2f1X2n0TnOYYY0.5n04.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系2.△－YY变极(1)2p→

p，n0→2n0。(2)

N1→N1/

2，KT→4KT

。(3)

sM不变，U1→

U1/

3。n0TnOYY0.5n0(4)△n

=n0－nM=sMn0→2sMn0。(5)

TM(TT)→2/3TM(TT)。

KT=()2m22kw2N2kw1N1TM=KTpU12

2f1X24.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系4.2电力拖动系统的稳定运行一、负载的机械特性

n=f(TL)

转速和转矩的参考方向：OTLn+TL－TL1.恒转矩负载特性(1)反抗性恒转矩负载nT(T2)TL(T0)由摩擦力产生的。当

n＞0，TL＞0。当

n＜0，TL＜0。如机床平移机构、压延设备等。第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系OTLnOTLn(2)位能性恒转矩负载

由重力作用产生的。当

n＞0，TL＞0。当

n＜0，TL＞0。如起重机的提升机构和矿井卷扬机等。2.恒功率负载特性

TL

n=常数。

如机床的主轴系统等。

TL∝1n4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系3.通风机负载特性OTLn

TL∝n2

TL

的方向始终与n的方向相反。

如通风机、水泵、油泵等。实际的通风机负载OTLnT0TL=T0＋kn2

实际的机床平移机构OTLn4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系二、稳定运行条件工作点：在电动机的机械特性与负载的机械特性的交点上。稳定运行:即：T－TL=0运动方程:T－TL=JdΩd

tT－TL＞0→加速T－TL＜0→减速n=常数过渡过程:4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOTLab

干扰使TL

a

点:T＜TLn

→Ta'→a'点。→a

点。→n

→T

干扰过后T＞TL→T=TL4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOTLaba"

干扰使TL

a

点:T＜TLn

→T

→a'点。干扰过后T＞TL→n

→T

→T=TL→a

点。

干扰使TL

n

T＞TL→T

→a"

点。→T=TL干扰过后T＜TL

→n

→T

→T=TL→a点。4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOabTLb

点:

干扰使TL

→n

→n=0→堵转。→T

n

T＜TL干扰过后T＜TL，不能运行。b'4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOabTLb

点:

干扰使TL

n

→T

→n

→n=0→堵转。T＜TL干扰过后T＜TL，不能运行。

干扰使TL

n

T＞TL→T

→b'点。→n

b'干扰过后T＜TL→n→T

→a

点。4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系

稳定运行的充分条件:dTdn＜dTLdnn0TnOabTL

稳定运行点

不稳定运行点4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnO

电动机的自适应负载能力

电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。

自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点。如:柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。a点→TL

新的平衡TL

→a'点aa'T－TL＜0→n

→I2

→T

I1→P14.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系4.3三相异步电动机的起动一、电动机的起动指标1.起动转矩足够大

TST

＞TL

TST

≥

(1.1~1.2)TL2.起动电流不超过允许范围。异步电动机的实际起动情况起动电流大：IST=SCIN=(5.5～7)IN

起动转矩小：TST=StTN=(1.6～2.2)TN

第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系

不利影响(1)大的IST使电网电压降低，影响自身及其他负载工作。(2)频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。二、笼型异步电动机的直接起动1.小容量的电动机（PN

≤7.5kW）2.电动机容量满足如下要求：ISTINSC=≤14〔〕3+电源总容量(kV·A)电动机容量(kW)4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系三、笼型异步电动机的减压起动1.定子串联电阻或电抗减压起动M3~3~RSQ1FUQ2起动运行M3~XSQ1FUQ23~4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系适用于：正常运行为△形联结的电动机。2.星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNQ1FUQ2U1U2V1V2W1W24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系适用于：正常运行为△形联结的电动机。2.星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNQ1FUQ2U1U2V1V2W1W2Y

起动4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系适用于：正常运行为△形联结的电动机。2.星形－三角形减压起动（Y－起动）起动Q23~UNQ1FUU1U2V1V2W1W2

定子相电压比U1PYU1P△UN

3UN==13

定子相电流比I1PYI1P△U1PYU1P△==13

起动电流比ISTYIST△I1PY3I1P△==134.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系

电源电流比

起动转矩比TSTYTST△U1PYU1P△==13()24.3三相异步电动机的起动IYI△ISTYIST△==13大连理工大学电气工程系(2)ISTY＜Imax（线路中允许的最大电流）。(3)TSTY＞(1.1～1.2)TL。

Y－起动的使用条件4.3三相异步电动机的起动(1)

正常运行时应采用形连接的电动机。

【例4.3.1】三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求：（1）接法时的启动电流Ist

（2）若启动时改为Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A解：（2）IstY=Ist/3=140/3=47A大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动TA3~UNQ1FUQ2M3~4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动3~UNQ1FUQ2TAM3~起动4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动TA3~UNQ1FUQ2M3~运行4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动3~UNQ1FUQ2TAM3~起动U降压比

定子线电压比U1LaU1LbUUN==KA

定子相电压比U1PaU1Pb==KAU1LaU1Lb

定子相电流比I1PaI1Pb==KAU1PaU1Pb4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动TAM3~3~UNQ1FUQ2起动ISTaKAISTa

起动电流比ISTaISTbI1PaI1Pb==KA

电源电流比IaIbKAISTaISTb==KA2

起动转矩比=KA2TSTaTSTbU1PaU1Pb=()24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系

降压比KA可调

QJ2型三相自耦变压器：

KA=0.55、0.64、0.73QJ3型三相自耦变压器：

KA=0.4、0.6、0.84.3三相异步电动机的起动(1)ISTa＜Imax（线路中允许的最大电流）(2)TSTa＞(1.1～1.2)TL

自耦变压器减压起动的使用条件

4.延边三角形换接降压启动优点：延边三角形启动可以获得比“星形—三角形”启动更大的启动转矩，而且设备简单，只需一转换开关。缺点：定子绕组的抽头较多。大连理工大学电气工程系

【例

4.3.2】

一台

Y250M－6型三相笼型异步电动机，UN=380V，联结，PN=37kW，

nN=985r/min，IN=72A，ST=1.8，SC=6.5。如果要求电动机起动时，起动转矩必须大于250N·m，从电源取用的电流必须小于360A。试问：(1)能否直接起动？(2)能否采用Y－起动？(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动？解：(1)能否直接起动602TN=PN

nN=×N·m=359N·m602×3.1437×103985直接起动时起动转矩和起动电流为

TST=STTN=

1.8×359N·m=646N·mIST=SCIN

=

6.5×72A=468A4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系

虽然TST＞250N·m，但是

IST＞360A，所以不能采用直接起动。(2)能否采用Y－起动TSTY=TST13=×646

N·m=215N·m13ISTY=IST13=×468

A=156A13

虽然ISTY＜360A，但是

TSTY＜250N·m，所以不能采用Y－起动。

(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动

TSTa=KA2TST

=

0.82×646N·m=413N·mISTa=KA2IST

=

0.82×468A=300A4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系

由于TSTa＞250N·m，而且

ISTa＜360A，所以能采用

KA=0.8

的自耦变压器起动。4.3三相异步电动机的起动

1)解:【例4.3.3】一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：PN=45kW,nN=1480r/min，UN=380V,N=92.3%,cosN=0.88,KC=7.0,Ks=1.9,KM=2.2求：1)额定电流IN?2)额定转差率sN?

3)额定转矩TN

、最大转矩TM

和起动转矩TS

。4.3三相异步电动机的起动

2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动机）

3）4.3三相异步电动机的起动2023/6/7大连理工大学电气工程系57【例4.3.4】在上例中如果负载转矩为

510.2N•m,试问:（1）在U=UN

和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-

换接起动时，求起动电流和起动转矩。（3）当负载转矩为额定转矩的80%和50%时，电动机能否

Y-

换接起动？解：(1)在U=UN时

TS=551.8N·m>510.2N·m

在U´=0.9UN时能起动不能起动4.3三相异步电动机的起动2023/6/7大连理工大学电气工程系58（3）在80%额定负载时:在50%额定负载时:（2）

Ist=KCIN=784.2=589.4A不能起动能起动4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系5.软起动器起动UNtstuOU0ILitOIRts限压起动模式的起动过程限流起动模式的起动过程4.3三相异步电动机的起动M3~3~Q×

×

×软起动器大连理工大学电气工程系四、绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动1.

无级起动3~

Q定子电刷滑环起动变阻器转子4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系n0TnOT1TNTM

nNnM1NnM2M1abcdM2由几何关系求得起动变阻器的最大值为R2=sNU2N√3I2N由铭牌数据求得转子每相绕组电阻的公式为RST=(－1)TNsNT1R24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系RST1RST23~M3~Q1Q2Q(1)起动过程分析①串联RST1和RST2起动（特性a）总电阻R22=R2+RST1+RST2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除

RST24.3三相异步电动机的起动2.

有级起动大连理工大学电气工程系b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2②

合上Q2，切除RST2（特性b）总电阻R21=R2+RST13~M3~Q1Q2RST1RST2Q切除

RST14.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系③合上Q1，切除RST1（特性c）总电阻:

R20＝R2

c(R20)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2p3~M3~Q1Q2RST1RST2Q4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系(2)起动电阻的计算①选择T1和T2

起动转矩：T1=(0.8~0.9)TM

切换转矩：T2=(1.1~1.2)TL②

求出起切转矩比

=T1T2③

确定起动级数m

根据相似三角形的几何关系来推导。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系T1n0－nc1TMn0－nMc==sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2pT2n0－nc2TMn0－nMc==sc2sMc同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因为

sa2

=

sb1，sb2

=

sc1sM∝R2

=T1T2=sMasMb=R22R21所以

=T1T2=sMbsMc=R21R24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系因此有下面的关系R21=βR2R22=βR21=β2R2对于m级起动，有

R2m=βmR2式中R2m=R2＋RST1＋RST2＋···＋RSTm于是得到下式：β=

R2m

R2

m因为sMcsMasc1=sa1=R2R22=1×R2R224.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系对于m级起动，则有sc1=R2R2m在固有特性c上，有关系T1TN=sc1sN=

TN

sNT1

m因此可得β=

R2m

R2

mm=TNsNT1

lgβ

lg④

重新计算，校验是否在规定范围内。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系⑤

求出各级起动电阻RSTi

=(βi

－βi-1

)R24.3三相异步电动机的起动i=1,2,3…大连理工大学电气工程系

【例

4.3.5】

JR41－4型三相绕线型异步电动机拖动某生产机械。已知电动机的PN=40kW，nN=1435r/min，MT=2.6，

U2N=290V，I2N=86A。已知起动时的负载转矩TL=

200N·m，采用转子电路串电阻起动。起动级数初步定为三级。求各级应串联的起动电阻。解：(1)选择起动转矩T1602TN=PN

nN=×N·m=266.32N·m602×3.1440×1031435TM=MTTN=

2.6×266.32N·m=692.43N·mT1=(0.8~0.9)TM

=

(553.94~623.19)N·m取T1=580N·m4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系(2)求出起切转矩比

(3)求出切换转矩T2T2=T1β=N·m=263.64N·m

5802.2由于T2

>1.1TL，所以所选m和β合适。(4)求出转子每相绕组电阻R2==2.2266.320.0433×5803n0－nNn0sN=1500－14351500==0.0433β

=

TN

sNT1

m4.3三相异步电动机的起动R2=sNU2N

3I2N=

=0.08440.0433×290

1.732×86大连理工大学电气工程系4.3三相异步电动机的起动(5)求出各级起动电阻

RST1=(β－1)R2

=(2.2－1)×0.0844=0.1RST2=(β2－

β)R2

=(2.22－2.2)×0.0844=0.22RST3=(β3－

β2)R2

=(2.23－2.22)×0.0844=0.49大连理工大学电气工程系

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，

TST'大，IST'小。转子电路正常运行时

f2低，电阻小，自动切除变阻器。※五、绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动

频敏变阻器4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系※六、改善起动性能的三相笼型异步电动机1.深槽型异步电动机槽深h与槽宽b之比为：h/b=8~12漏电抗小↑漏电抗大增大↑电流密度

起动时，f2高，漏电抗大，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，漏电抗很小，集肤效应消失，R2→

。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系2.双笼型异步电动机电阻大漏抗小电阻小漏抗大上笼（外笼）下笼（内笼）

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。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速1.改变磁极对数p2.改变转差率s

3.改变电源频率f1(变频调速)调速方法：

n=(1－s)n0=(1－s)60f1

p——

有级调速。无级调速。第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系一、电动机的调速指标1.调速范围2.调速方向3.调速的平滑性——平滑系数4.调速的稳定性——静差率

D、δ、nN的关系

(nN=nmax)

D=nmax

nminσ=ni

ni－1δ=×100%n0－nn0

TnOn01n02△nN△nND=nNδ

nN(1－δ)4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系例如：nN

=1430r/min，△nN=115r/min，要求δ≤30%、则D=5.3。

要求δ≤20%、则D=3.1。再如：nN

=1430r/min，

D=20，δ≤5%，则nN=3.76r/min。5.调速的经济性6.调速时的允许负载不同转速下满载运行时：输出转矩相同——恒转矩调速。输出功率相同——恒功率调速。4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系二、笼型异步电动机的变频调速

U、f可变M3~3~整流电路逆变电路50Hz控制电路

直流n0TnOn0'f1＞fNU1L=UNn0TnOn0'f1＜fN，=常数U1f1

TLTL4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系1.

调速方向

f1＜fN时：n

。2.调速范围

D较大。3.调速的平滑性平滑性好（无级调速）。4.调速的稳定性稳定性好。5.调速的经济性初期投资大；运行费用不大。6.

调速时的允许负载f1＞fN时：n。4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速=常数

U1f1

因为→Φm基本不变，基本不变。所以

T

=

CTΦm

I2Ncos2

(1)f1＜fN时——恒转矩调速。

P2=T2ΩU14.44f1

kw1N1Φm=≈TΩ

(2)f1＞fN时因为

U1L=

UN所以

T

=

CTΦmI2Ncos2

∝1f1∝1n∝1n∝Tn

=常数——恒功率调速。大连理工大学电气工程系

变频器4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速

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~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。

电机变频器一体化产品大连理工大学电气工程系

【例

4.4.1】

某三相笼型异步电动机，PN=15kW，UN=380V，形联结，nN=2930r/min，fN=50Hz，MT=2.2。拖动一恒转矩负载运行，T

=

40N·m。求：(1)f1=50Hz，U1=UN

时的转速；(2)f1=40Hz，U1=0.8UN时的转速；(3)f1=60Hz，U1=UN

时的转速。解：(1)602TN=PN

nN=×N·m=48.91N·m602×3.1415×1032930TM=MTTN=

2.2×48.91N·m=107.61N·mn0－nNn0sN=3000－29303000==0.02334.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系

n

=(1－s)n0

=(1－0.0187)×3000r/min=2944r/min(2)sM=sN/(MT－MT2－1)=0.0233/(2.2－2.22－1)=0.0969=0.0969×－－1=0.0187(

)2107.6140107.6140U1f1成比例减小时，TM不变，sM与f1成反比，故T'M=TM=107.61N·m

s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系s'M=sMf1

f'1=×0.0969

=0.121

50

40

n'

=(1－s')n'0

=(1－0.0233)×2400r/min=2344r/min=0.121×－－1=0.0233(

)2107.6140107.6140s'=s'M

－－1(

)2T'MTT'MTn'0=60f'1

p=r/min

=2400r/min

60×4014.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系(3)f1增加，U1

不变时，sM∝。1f1TM∝,1f12=×107.61N·m=74.73N·m

50

602=×0.0969

=0.08075

50

60=r/min

=3600r/min

60×6014.4三相异步电动机的调速s"=sM

－－1(

)2TMTTMT=0.0234""""n0=60f

1

p"

n"=(1－s")n0"=(1－0.0234)×3600r/min=3516r/minTM=TMf1

f

12""sM=

sMf1

f

1""大连理工大学电气工程系TL三、笼型异步电动机的变极调速n0TnOYYY0.5n0n0TnO△YY0.5n0TL1.调速方向

Y(△)→YY：n

YY→Y()：n2.调速范围D=2~44.4三相异步电动机的调速3.调速的平滑性平滑性差。4.调速的稳定性稳定性好。大连理工大学电气工程系

静差率：5.调速的经济性经济性好。6.调速时的允许负载①YY－Y

满载输出功率：满载输出转矩：(基本不变）δ=×100%n0－nn0

nn0

=P2=

3UNINcos1T2=P2=，12INYINYY因为=12

YYY4.4三相异步电动机的调速——恒转矩调速。大连理工大学电气工程系如果cos1、η不变，则=12P2YP2YY=1T2YT2YY（恒转矩调速）(2)YY－

因为=

3IPN2IPNININYY=32=12

YY如果cos1、

η不变，则P2

P2YY=

32≈1（恒功率调速）T2

T2YY=×2=1.732

324.4三相异步电动机的调速——（近似）恒功率调速。大连理工大学电气工程系

【例

4.4.2】

某三相多速电动机，PN=2.2/3.8kW，nN=1440/2880r/min，

MT=2.0/2.0。拖动TL

=

10N·m的恒转矩负载。求在两种不同磁极对数时的转速。解：(1)p=2时n0－nNn0sN=1500－14401500==0.044.4三相异步电动机的调速602TN=PN

nN=×N·m=14.6N·m602×3.142.2×1031440TM=MTTN=

2×14.6N·m=29.2N·m大连理工大学电气工程系

n

=(1－s)n0

=(1－0.0263)×1500r/min=1460.55r/min(2)p=1时sM=sN/(MT－MT2－1)=0.04/(2－22－1)=0.149=0.149×－－1=0.0263(

)229.21029.210s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相异步电动机的调速n0－nNnNsN=3000－28803000==0.04大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速602TN=PN

nN=×N·m=12.61N·m602×3.143.8×1032880TM=MTTN=

2×12.61N·m=25.22N·m

n

=(1－s)n0

=(1－0.0308)×3000r/min=2907.6r/min=0.149×－－1=0.0308(

)225.221025.2210s=sM

－－1TMT(

)2TMT大连理工大学电气工程系n0TnOnMUNTLTL四、笼型异步电动机的变压调速TL1.调速方向

U1(＜UN)↓→n↓2.调速范围D较小。U1n0TnOnMUNU14.4三相异步电动机的调速3.调速的平滑性若能连续调节U1，n

可实现无级调速。大连理工大学电气工程系4.调速的稳定性稳定性差。5.调速的经济性经济性较差。(1)需要可调交流电源。(2)cos1和均较低。6.调速时的允许负载既非恒转矩调速，又非恒功率调速。因为T∝U1P2所以U1

→T(n)→P24.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系

【例

4.4.3】

三相笼型异步电动机，PN=15kW，UN=380V，nN=960r/min，MT=2。试求：(1)U1=380V，TL=120N·m时的转速；(2)U1=300V，TL=100N·m时的转速。解：(1)U1=380V，TL=120N·m时n0－nNn0sN=1000－9601000==0.044.4三相异步电动机的调速602TN=PN

nN=×N·m=149.28N·m602×3.1415×103960TM=MTTN=

2×149.28N·m=298.56N·m大连理工大学电气工程系

n

=(1－s)n0

=(1－0.031)×1000r/min=969r/minsM=sN(MT＋MT2－1)=0.04×(2＋22－1)=0.149=0.149×－－1=0.031(

)2298.56120298.56120s=sM

－－1TMT(

)2TMT4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系

n

=(1－s)n0

=(1－0.044)×1000r/min=956r/min=0.149×－－1=0.044(

)21861001861004.4三相异步电动机的调速(2)U1=300V，TL=100N·m时

sM不变，Tm∝U12，故

sM=0.149TM=×298.56N·m=186N·m

300

3802s=sM

－－1TMT(

)2TMT大连理工大学电气工程系n0TnOTMR2R2+Rr五、绕线型异步电动机转子串联电阻调速TLM3~3~RrKM1.调速方向

n2.调速范围

D较小。4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系Φm不变，3.调速的平滑性取决于Rr的调节方式。4.调速的稳定性稳定性差。Rr

→δ

。5.调速的经济性初期投资不大，但运行效率较低。6.调速时的允许负载因为

调速前后U1、

f1不变，4.4三相异步电动机的调速

I2N

=sNE2R22＋(sNX2)2=E2

＋(sNX2)2R22

sN调速前——恒转矩调速。大连理工大学电气工程系调速后可见调速前调速后4.4三相异步电动机的调速

I2N

=sE2

(R2＋Rr)2＋(sX2)2=E2

＋X22R2＋Rr2

s

R2＋Rr

sR2

sN=

cos2

=R2R22＋(sNX2)2=R2/sN

＋X22R22

sN

cos2

=R2＋Rr

(R2＋Rr)2＋(sX2)2大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速