电机与拖动基础第2版汤天浩第09章节－交流电机拖动基础.ppt

-*- 第九章 交流电机拖动基础 由此可见，在恒功率调速时，如按 控制定子电压的变化，能使电机的过载能力保持不变，但磁通将发生变化；若按 控制定子电压的变化，则磁通?m将基本保持不变，但电机的过载能力保持将在调速过程中发生变化。 2） 基频以上调速 频率f1从额定频率f1N往上增加，若仍保持Us/f1 =常数，势必使定子电压Us超过额定电压UN，这是不允许的。这样，基频以上调速应采取保持定子电压不变的控制策略，通过增加频率f1，使磁通?m与f1成反比地降低，这是一种类似于 直流电机弱磁升速的调速方法。 设保持定子电压Us=UN，改变频率时异步电动机的电磁转矩 （9-43） -*- 第九章 交流电机拖动基础 由于f1较高，可忽略定子电阻Rs，故最大转矩为 其对应的最大转差与转速降落同式（9-39）和式（9-40），为常数。这样，保持定子电压Us不变，升高频率调速时，最大转矩随频率的升高而减小，而最大转矩对应的转速降落是常数，因此对应的机械特性是平行的，硬度也相同的。但频率越高，最大转矩Tem越小，如右图所示。 -*- 基频以上变频调速过程中，异步电动机的电磁功率为 在异步电动机的转差率s 很小时，由于 上式中的Rs、 均可忽略，即基频以上变频调速时，异步电动机的电磁功率可近似为 （9-44） 由于变频调速过程中，若保持Us不变，转差率s变化也很小，故可近似认为调速过程中Pem是不变的，即在基频以上的变频调速，可近似为恒功率调速。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 把基频以下和基频以上两种情况综合起来，可得到异步电动机变频调速控制特性，如图9-27所示。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 要实现变频调速必须有专用的变频电源，随着新型电力电子器件和半导体变流技术、自动控制技术等的不断发展，变频电源目前都是应用电力电子器件构成的变频装置。 图9-28所示为采用电力电子变频器供电的异步电动机变频调速系统。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 综上所述，三相异步电动机变频调速具有优异的性能，调速范围大，调速的平滑性好，可实现无极调速；调速时异步电动机的机械特性硬度不变，稳定性好；变频时Us按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。但是，要实现变频调速必须有专用的变频电源。随着新型电力电子器件和半导体变流技术、自动控制技术等的不断发展，变频电源目前都是应用电力电子器件构成的变频装置。关于变频电源及其变频调速的具体控制线路将在本专业后续课程中介绍，有兴趣的同学也可参考有关的专著或文献。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 第四节 异步电动机的制动 与直流电动机一样三相异步电动机也可以工作在制动运转状态。制动状态时，电动机的电磁转矩方向与转子转动方向相反，起着制止转子转动的作用，电动机由轴上吸收机械能，并转换成电能。电动机制动作用有制动停车、加快减速过程和变加速运动为等速运动等三种，制动的方法主要有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 一、异步电动机的能耗制动 1. 能耗制动的原理 如下图所示，是将转子的动能转换成电能，消耗在转子回路中，所以称为能耗制动。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 2. 等效交流电流与直流励磁电流的关系 为了分析异步电动机能耗制动的特性，可将直流电流产生的不对称励磁系统用磁动势幅值与它等效的对称三相交流电流系统来代替。右图为定子绕组为Y形联接时， 在定子绕组中通入直流电流 Id 所 产生的磁动势 为Fd，此磁势相当于C相电流为零的瞬间，三相电流通入定子绕组所产生的磁势。所不同的是通入直流电所产生的磁场在空间是静止的，而通入三相交流电 所产生 的磁场 在空间是 旋转的。但在切换电源的瞬间，站在转子上看定子磁势，它们相对于转子，都是旋转的。 第九章 交流电机拖动基础 -*- 设定子绕组Y形联接时，通入定子电流为Id，在A相和B相绕组产生的磁动势分别FA和FB，其合成磁动势为Fd （9-46） （9-45） 假如通入三相交流电时，每相交流电流的有效值为Is ，所产生的定子磁势Fs大小为 （9-47） 按等效原则，应有Fs=Fd，所以 （9-48） 第九章 交流电机拖动基础 -