电机及拖动基础第五章 三相异步电动机的电力拖动.ppt

本章基本教学要求 1.熟悉分析三相异步电动机的机械特性及各种运行状态的基本方法； 2.掌握三相异步电动机的起动、制动； 3.了解三相交流电动机的调速方法。 重点： 机械特性、调速、起制动。 认为 ，一般异步电动的 ， 在任何s值时都有： ， ，而 ，都可以忽略，上式化简后得： 能耗制动时, 由于只接一路直流电源，因此定子的三相绕组通常有几种接入直流电源的方法： 5.4.2 反接制动 1．电源反接制动 电源反接制动过程: 处于正向电动运行的三相绕线式异步电动机，当改变三相电源的相序时，电动机便进入了反接制动过程。 反接制动过程中，电动机电源相序为负序。实现的方法是将三相异步电动机任意两相定子绕组的电源进线对调, 同时在转子电路串入制动电阻。 动画 从反接制动的电原理图看：反接制动前, 电动机处于正向电动状态,以转速 n 逆时针旋转。电源反接制动时, 把定子绕组的两相电源进线对调, 同时在转子电路串入制动电阻 Rbk , 由于电源反 接后, 旋转磁场方向改变, 但转子的转速和转向由于机械惯性来不及变化, 因此转子绕组切割磁场的方向改变, 转子电动势 E2s 改变方向, 转子电流 I2 和电磁转矩 T 也随之改变方向, 使 T 与 n 反向, T 成为制动转矩, 电动机便进入反接制动状态。 从机械特性曲线看：反接制动前, 电动机拖动恒转矩负载稳定运行于固有机械特性曲线1的 a 点。电源反接后, 旋转磁场的转向改变, 转速变为 -n1 , 机械特性曲线应该过（0 , －n1）点, 其中曲线 2 是转子电路不串电阻时的机 械特性, 曲线 3 是转子电路串入电阻 Rbk 时的机械特性。电源反接瞬间, 系统的工作点从 a 点水平跳 变到曲线 2 的 b 点或曲线 3 的 b′点, 进入反接制动状态, 在制动的电磁转矩 T 和负载转矩 TL 的共同作用下, 转速很快下降, 到 n = 0 时, 制动过程结束。对于反抗性恒转矩负载, 若要停车, 制动到 n = 0 时应快速 切断电源, 否则电动机可能会反向启动。可见上述过程是一个电源反接制动过程,机械特性位于第二象限, 实际上就是反向电动状态的机械特性在第二象限的延长部分。 反接制动时，理想空载转速n1变为-n1 电动机的转差率为 ＞1 从机械特性曲线上不难看出：转子电路不串电阻时, 制动瞬间（b点）的制动转矩较小而制动电流过大, 制动效果不佳。若转子电路串入电阻 Rbk , 则可使制动瞬间（b′点）的制动转矩增大，同时也可减小制动电流。 当电动机工作在机械特性的线性段时制动电阻 Rbk 的近似计算可采用以下关系式： 式中：sg ——固有机械特性线性段上对应任意给 定转矩T 的转差率, sg=sN (T/TN) ；  s——转子串电阻Rbk 的人为机械特性线性段 上与 sg 对应相同转矩 T 的转差率。 三相异步电动机的电源反接制动具有以下特点：  制动转矩即使在转速降至很低时, 仍较大, 因此制动强烈而迅速。 能够使反抗性恒转矩负载快速实现正反转, 若要停车, 需在制动到转速为零时立即切断电源 (3) 由于电源反接制动时 s 1 , 从电源输入的电功率 , 从电动机轴上输出的机械功率 P2≈Pm=TΩ0。这说明制动时, 电动机既要从电网吸取电能, 又要从轴上吸取机械能并转换为电能, 这些电能全部消耗在转子电路的电阻上, 因此制动时能耗大、经济性差。 2．倒拉反接制动 实现倒拉反接制动的方法是在转子电路串一足够大的电阻。这种制动类似于直流电动机的倒拉反接制动。 条件: 适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。 左图为倒拉反接制动原理图 最大特点是在转子回路串联适当大的三个大电阻Rbk 。 动画 从机械特性曲线看出： 设电动机原来拖动位能性恒转矩负载 制动前电动机稳定运行于固有机械特性曲线的a点。如果在其转子电路串入足够大的电阻 Rbk ,在串电阻的瞬间,由于机械惯性, 电动机的工作点从a点水平跳变到人为机械特性的b 点, 此时 因为转子串入较大的电阻, 使电动机的转子电流减小, 电磁转矩 T 减小, T TL , 使电动机从 b点开始沿着人为机械特性减速运行, 到达 c 点时, 转速降零。 但此时仍然有 T TL , 因此位能性负载（重物）便迫使电动机转子反转, 电动机开始进入倒拉反接制动状态。 在重物的作用下, 电动机反向加速, 电磁转矩逐渐增大, 直到 d 点, T = TL 时为止, 电动机处于稳定的倒拉反接制动运行状态, 电动机以较