华南理工大学《电机及拖动》第六章20140526.pptVIP

由工作点 ， （1）低速时采用转速反向， 代入 可得 解得 ， 则 （舍去） （2）高速时采用两相电源反接， 由工作点 ， 代入 可得 解得 ， （舍去） 则 6.3.4 异步电动机的四象限运行 异步电动机的四象限运行 与 同向，电动机从电网吸收电能，转变为机械能从轴上输出。 Ⅰ象限 ， ，正向电动状态； Ⅲ象限 ， ，反向电动状态。 电动运行状态——Ⅰ、Ⅲ象限 制动运行状态——Ⅱ、Ⅳ象限 与 反向，电动机从轴上输入机械功率转变为电功率，消耗在转子回路或回馈给电网。有能耗制动、反接制动和回馈制动。 6.4 三相异步电动机的调速 直流调速系统与交流调速系统的比较 直流电机的换向器由若干铜片组成，铜片之间用云母片隔离绝缘，制造工艺复杂，增加了直流电机成本。与同等重量的鼠笼型异步电动机相比，直流电机要贵几倍，单位重量的功率少一倍。 换向器的换向能力限制了直流电机的容量和速度，直流电机的极限容量和速度之积约为106kW?r/min，许多大型机械的传动电机已接近或超过该值，设计制造困难。 电刷火花和环火限制了直流电机的安装环境，易燃、易爆、多尘等恶劣环境不能使用直流电机。 直流调速系统与交流调速系统的比较 直流电机的大部分功率（除励磁以外）都是通过换向器流入电枢的，转子发热多，电机效率低。由于转子散热条件差，中大功率电机需要强迫风冷或水冷。 换向器和电刷易于磨损，需要经常更换，降低了系统可靠性，增加了维修和保养的工作量。 与上述分析相对应，交流电机虽然控制比较复杂，但结构简单、成本低、安装环境要求低，适于易燃、易爆、多尘的条件，尤其在大容量、高转速应用领域，发展迅速。 直流调速系统与交流调速系统的比较 直流电机优于交流电机之处在于转矩控制简单，但是随着交流电机调速理论及技术的进步，交流调速系统的性能已经能达到直流调速系统的水平，获得了越来越广泛的应用。 在对“功率/重量”比、“功率/体积”比要求高的领域，如电动自行车、电动汽车、飞机中的电机拖动等，永磁同步电机已成为主流。 交流同步电机与异步电机的变压变频调速方法 异步电机 同步电机 基于稳态模型 恒压频比控制 单位电流最大转矩控制 速度闭环的转差频率控制 基于动态模型 按转子磁链定向的矢量控制 按定子磁链控制的直接转矩控制 正弦波驱动同步电机 直接转矩控制 功率因数控制、单位电流最大 转矩控制等 无刷直流电机 恒压频比控制（梯形波电压） 按转子磁链定向的矢量控制 6.4 三相异步电动机的调速 6.4.1 调速方法 调速方法有：改变定子极对数 p 、改变电源频率 、 改变转差率 s 调速。 改变转差率调速可分为： 转速表达式 降低电源电压调速； 转子回路串电阻调速（仅对绕线异步机）； 串级调速； 转差离合器调速。 适用范围：笼型异步电动机 变极原理：通过改变定子绕组的接线方式，改变极对数， 如图所示，由 变为 ，同步转速 会升高一倍。 6.4.2 改变极对数调速 注意事项：为保证调速前后电动机转向不变，应同时改变 定子绕组两相电源相序。 四极定子一相绕组 两极定子一相绕组 (1) 保持 为常数，降频调速。 6.4.3 变频调速——由基频向下调速(运动控制课程讲） 为常数，恒磁通调速方式。 机械特性 有 ， ， 、 与 无关，各条机械特性 曲线工作段相互平行，硬度相同。 属恒转矩调速，适用于恒转矩负载。 (2) 保持 为常数，降频调速。 6.4.3 变频调速——由基频向下调速(运动控制课程讲） 由于感应电动势难测量，而 ，保持 为常数， 磁通 近似为常数。 机械特性 有 最大转矩 随着 的降低而减小。恒转矩调速方式。 保持 为额定值不变，随 的升高，气隙磁通 减小。 6.4.3 变频调速——由基频向上调速(运动控制课程讲） 调速机械特性 ，有 越高， 与 越小， 不变，各机械特性运行段近似平行。基频向上变频调速属恒功率调速。 6.4.3 变频调速——特点(运动控制课程讲） 设备结构复杂，价格较贵，容量有限。随着电力电子技术的发展，变频器向着性能优异，价格便宜，操作方便等趋势发展； 变频器具有机械特性较硬，静差率小，转速稳定性