电机与拖动基础——三相感应电动机得电力拖动.ppt

第五章 三相感应电动机的电力拖动 中国石油大学（华东）信控学院 赵仁德 小结1：——关于降压运行 感应电机带恒转矩负载或恒功率负载，当端电压下降时，电机的转 速将下降，主磁通减少，励磁电流减少，铁耗减少，而转子电流增 大，转子铜耗增大。 定子铜耗是否增大，取决于励磁电流的减少与转子电流的增大，哪一个因素占主导，在空载或轻载时，前者占主导，定子铜耗减少，电机效率提高，而如果带额定负载，则后者占主导，定子铜耗增加，电机效率下降。 关于功率因数，则取决于电机的参数和转速下降的范围，在S较小的情况下，转子支路呈阻性，转子电流为有功分量，而励磁电流则视为无功分量，功率因数提高。 小结2：——关于降压起动 直流电动机降压起动可以达到很好的效果，在允许的电流情况下产 生较大的电磁转矩，为什么感应电机的降压起动，限制电流，但转 矩会变得更小？ 笼型感应电机降压起动不宜带满载起动。在以前变频器没有大规模 应用，要带满载起动，是没有办法的。只能采用绕线式感应电机， 利用转子串电阻的方法。 感应电机降压起动中要限制的电流是电机从电网吸收的电流，而不 是电机的定子电流。 主要原因是感应电机降压时，主磁通也降低，而直流电机则不是这 样。那么可不可以在降压的过程中使主磁通不降低？ 可以，根据4.44公式，只要在成比例地降压和降频，就可以实现主 磁通基本不变，这就是变频起动。可带满载起动，但成本较高。 §5-3 三相感应电动机的制动 回馈制动是指直流电源与感应电动势产生的直流电压反串。转速 实际方向与理想空载转速相同，且绝对值高于理想空载转速。机 械能变换为电能一部分消耗在电枢回路中，另一部分回馈到直流 电源。 反接制动是指直流电源与感应电动势产生的直流电压顺串。转速实际方向与理想空载转速相反。机械能变换为电能消耗在电枢回路中。分为两种，一种是电压反向的反接制动，另一种是 电动势反向的反接制动。 能耗制动，则是没有外接电源，机械能所发出的电能消耗在电枢 回路的电阻上。 学习制动部分的关键是转速与理想空载转速的关系、能量 流动关系。 二、感应电动机的回馈制动 同他励直流电机的回馈制动类似，感应电动机也有两类回馈制动： 转速反向的回馈制动和转速不反向的回馈制动。 根据直流电机的回馈制动可以推测出这两类回馈制动的特点是： (1)实际转向与理想空载转速即基波气隙旋转磁场的转向相同，且转 速的绝对值比理想空载转速大。 (2)电机将轴上的机械能变为电能，一部分消耗在电机中，一部分返 回到电网。 此时S为正还是负？ 负 1.转向不变的回馈制动 相当于直流电机中电压不反向的回馈制动 对应于两类物理过程：一类是电车下坡， 另一类是变频降速的瞬态过程。 系统原来运行于A点，下坡， 初瞬，负载转矩T’z0，转速 不变，电磁转矩不变。 系统到达新的平衡点B 二者方向相同，所以S0 对应于他励直流电机的降压降速，理相 空载转速小于电机实际转速的情况，感 应电机在什么情况下才会有理想空载转 速降低？ 理想空载转速由定子端电压的频率决定， 所以降低频率可以使理想空载转速降低， 而电机的转速在降频初瞬来不及改变，有 可能高于理想空载转速。 这整个过程都是回馈制动吗？ 只有Cn’1段时，n’1D段属于正向电动。 仅仅降频可不可以？为什么？ 不可以，根据4.44公式，端电压不变，只降低频率，主磁通将增大 铁芯将饱和，根据电机磁化曲线，励磁电流将增大，有可能烧坏电 机。所以在降频时，应降压。 有功功率流动关系 转子轴上的机械功率变为电功率，一部分消耗在转子电阻上，另一 部分为电磁功率，通过电磁感应作用传递到定子侧。 当PM较大时，P1为负，向电网回馈能量。 三、感应电动机的能耗制动 回顾直流电机能耗制动，电枢串电阻， 切掉端电压。反映在理想空载转速上， 就是理相空载转速为零。电机轴上的 机械能转换为电能，消耗在电枢回路 的电阻上。 感应电动机的能耗制动，如果切掉电 源，则主磁通没有了，也就不会有电 磁转矩来制动。如何得到一个空载转 速为零的磁场？ 如果在一相或任两相定子绕组通入直 流电流，就会形成一个空载转速为零 的磁场。 无论电机转向如何，转速如何，电磁转矩总起制动作用。所以可以用于反抗性负载完全停机而不会反向起动。 此时，电机定子绕组只起直流励磁作用，类似于直流电机的主磁极， 并没有向转子传递电磁功率。转子从轴上吸收的机械能全部消耗在 转子回路中，所以称为能耗制动。 §5-4 三相感应电动机的调速 为什么要调速？ 系统功能的需要、节能的需要。电动车、空调、风扇、抽油机、 恒压供水等等 对于目前工业应用最广的感应电机，如何来调速？ 两种途径：即改变同步速n1，改变转差率S 改变同步速n1，有两种方法，一种是变频，一种是改变极对数。 改变转差率S，最主要的也有两种方法，即降低定子端电压，