三相异步电机的电力拖动讲义.ppt

C、回馈制动 概念: 所谓回馈制动是指三相异步电动机转子实际转速超过同步速的一种制动状态。 图7.42 三相异步电动机的回馈制动 图7.42a中，若在位能性负载（或重物）作用下，转子转速 超过同步速 ，则相应的转差率为： (7-49) 此时，转子轴上输出的总机械功率为： (7-50) 上式负号表明，此时电机将从机械轴输入机械功率，该机械功率是由拖动系统的机械势能转变而来的。 通过气隙传递到转子的电磁功率可由下式给出： (7-51) 式（7-50）、（7-51）表明，在回馈制动过程中，电机轴上输入的机械势能被转换为电能，并由转子传递到定子侧。 对于转子侧的功率因数，由于 ，于是有： 故相应的电磁转矩为： ，因此，电磁转矩为制动性的。同时，由于 （ ），由此画出异步电机回馈制动时的相量图如图7.43所示。 图7.43 三相异步电动机回馈制动时的相量图 - 由图7.43可见，定子电压 与定子电流 之间的相位角，即定子功率因数角 ，相应的定子侧输入功率为： (7-52) 上式表明，由转子传递到定子侧的电功率最终被回馈至电网。此时，三相异步电机工作在三相异步发电状态，回馈制动由此而得名。 回馈制动有时也发生在变极调速由少极向多极的转换过程中，或变频调速由高频向低频的转换过程中，上述两种情况下，均可能造成转子的实际转速超过同步速。 需要说明的是：回馈制动时电机尽管工作发电制动状态，向电网输出有功功率，但仍需从电网吸收滞后无功。 因为尽管 ，但定子侧输入的无功功率仍有： (7-53) 7.4 三相异步电动机的四象限运行状态  分析 将三相异步电动机的各种运行状态：电动运行、能耗制动、反接制动（包括转速反向的反接制动）以及回馈制动（即四象限运行状态）所对应的机械特性绘制在同一张曲线上如图7.44所示。 图7.44 三相异步电动机各种运行状态下的机械特性 当电机正转时，特性1和1‘位于第I、II、IV象限。其中，第I象限对应于电动机运行状态；第II象限对应于回馈制动状态；第IV象限对应于转速反向的反接制动状态； 当电机反转时，特性2和2’位于第III、II、IV象限。其中，第III象限对应于电动运行状态；第II象限对应于转速反向的反接制动状态；第IV象限对应于回馈制动状态。能耗制动时的机械特性位于第II、IV象限。其中，第II象限对应于电机正转运行情况，而第IV象限则对应于电机反转运行情况。 图7.44中，特性1、2对应于转子未串联电阻时的情况，而特性 、 则对应于转子串电阻时的情况。 作业与思考 思考： 7.2，7.6，7.7，7.11，7.12，7.15，7.18 练习： 7.1，7.3，7.5，7.6 (7-18) 式（6-125）稍加变形得最大电磁转矩为： (7-19) 根据式（7-18）绘出保持 =常数时变频调速的典型机械特性如图7.17所示。为便于比较，图7.17还同时绘出了 常数时的机械特性，如图7.17中的虚线所示。 图7.17 三相异步电动机变频调速时的机械特性( =常数) 由图7.17可见，保持 =常数，当 减小时，最大电磁转矩 将有所降低。 若忽略定子绕组电阻即 令 ，则式（7-28）变为： 由上式可见， 的降低是由定子绕组电阻 的影响所致。尤其是当 低到使得 可以与 相比较时， 下降严重。 解决措施： 可以对 的线性关系加以修正，提高低频时的 ，以补偿低频时定子绕组电阻压降的影响（见图7.18）。 图7.18 具有低频补偿的 协调关系 低频段调速，降低f1时，少降一点U1 调速性质的分析： 假定变频调速过程中电机的功率因数 、效率 均不变，为了充分利用电动机，每相绕组中的电流应保持额定值 不变。此时，三相异步电动机的输出功率和输出转矩分别满足下列关系： （7-20） （7-21） 结论： 由于基频以下的调速过程中保持 =常数，基频以下的变频调速属于恒