《異步電機拖動——制動和四象限運行 反接、能耗、回饋制動和四象限運行[業(yè)界薈萃]》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《異步電機拖動——制動和四象限運行 反接、能耗、回饋制動和四象限運行[業(yè)界薈萃]（48頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、三相異步電動機的制動1行業(yè)知識nTs=0s=0電動電動n0TLs=0s=0s1反向電動反向電動2行業(yè)知識電動狀態(tài)下n電磁轉(zhuǎn)矩為拖動性轉(zhuǎn)矩，即Tem與n同向n正向電動運行 I象限n反向電動運行III象限制動狀態(tài)下n電磁轉(zhuǎn)矩為阻力矩，即Tem與n反向n有無正、反向制動運行呢？3行業(yè)知識1、反接制動2、回饋制動3、能耗制動三相異步電動機的制動的方法4行業(yè)知識1、反接制動 1)條件： 轉(zhuǎn)子實際旋轉(zhuǎn)方向與定子磁場旋轉(zhuǎn)方向相反：n與n0方向相反。 轉(zhuǎn)差率：1nnns00 5行業(yè)知識3 M 33 M 3Rb制制動動前前的的電電路路制制動動時時的的電電路路6行業(yè)知識 2)功率平衡關(guān)系： 電動機輸入功率為： 反

2、接制動時，電動機既從軸上吸入機械功率，也從電網(wǎng)輸入電功率，并全部消耗在轉(zhuǎn)子繞組電阻中。 因此轉(zhuǎn)子回路必須串入大電阻，減小I2。0sRI3P222em 0Rss1I3PP222M2 222em2RI3PP 7行業(yè)知識 3）機械特性 電源反接制動nTs=0反接制動電動n0TLn0快速停車s=0s18行業(yè)知識 倒拉反轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)向反向反接制動） 繞線轉(zhuǎn)子回路接入電阻（位能轉(zhuǎn)矩）nTs01電動n0反接TLTLT重載低速下放反接制動（繞線轉(zhuǎn)子）TNSNSL1s19行業(yè)知識 反接制動的產(chǎn)生兩個條件：電源反接適用于反抗性負載快速停機倒拉反轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)向反接或繞線轉(zhuǎn)子回路接入電阻） 適用于位能負載的勻低速下放 10行業(yè)知

3、識TLTL制動前：正向電動狀態(tài)。制動前：正向電動狀態(tài)。 制動時：定子相序改變，制動時：定子相序改變， n n0 0 變向。變向。OnT1 n02n0 b s = n0 n n0= n0n n0即即：s 1 (第第II象限象限)。 同時同時：E2s、I2 反向，反向，Tem 反向。反向。ac a 點點 b 點點(T0，制動開始，制動開始)慣性慣性 n c 點點(n = 0，T 0)， 制動結(jié)束。制動結(jié)束。 d 4）電源反接制動過程快速停車制動過程制動過程11行業(yè)知識若到若到 c 點時，若未切斷電源：點時，若未切斷電源：（a）若為反抗性負載）若為反抗性負載TLTLOnT1 n02n0 b ac d

4、 若若|Tc|TL|，則反向起動，則反向起動進入進入III象限，穩(wěn)定運行象限，穩(wěn)定運行在在d點，此時為反向電動點，此時為反向電動狀態(tài)狀態(tài)12行業(yè)知識若到若到 c 點時，若未切斷電源：點時，若未切斷電源：（b）若為位能性負載）若為位能性負載TLTLOnT1 n02n0 b ac d 進入進入III象限，象限，Tem和和TL均為拖動轉(zhuǎn)矩，均為拖動轉(zhuǎn)矩，使電機反向起動，使電機反向起動，直到進入直到進入IV象限，象限，穩(wěn)定運行在穩(wěn)定運行在e點，點，此時此時Tem0，ne|-n0|,電機發(fā)電運行電機發(fā)電運行狀態(tài)，為回饋制動狀態(tài)狀態(tài)，為回饋制動狀態(tài)e 13行業(yè)知識取決于取決于 Rb 的大小。的大小。 制動

5、效果制動效果aOnT1n02n0b c 制動時的功率制動時的功率 Pem = 3I22 R2Rb s0 PCu2 = 3(R2Rb ) I22 = PemPM = Pe|PM|0 PM = (1s ) Pem 三相電能三相電能 電磁功率電磁功率Pem轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子機械功率機械功率PM定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子電阻電阻消耗消耗掉掉14行業(yè)知識On T 1n02b c TLad 制動過程制動過程 定子相序不變，轉(zhuǎn)子定子相序不變，轉(zhuǎn)子 電路串聯(lián)對稱電阻電路串聯(lián)對稱電阻 Rb。a 點點 b 點點(TbTL)， 慣性慣性 n c 點點 ( n = 0，TcTL ) 在在TL 作用下作用下 電機電機 反向起動反向起動d

6、點點( nd0，Td = TL ) 制動運制動運 行狀態(tài)行狀態(tài) 制動效果制動效果 改變改變 Rb 的大小，的大小， 改變特性改變特性 2 的斜率，的斜率， 改變改變 nd 。3e 低速提低速提 升重物升重物 5）倒拉反轉(zhuǎn)過程LT15行業(yè)知識 制動時的功率制動時的功率s =n0n n0第第IV象限：象限： 1 (n0)Pem = 3I22R2Rb s0 PCu2 = 3(R2Rb ) I22 = PemPM = Pem|PM|0 PM = (1s ) Pem 定子輸入電功率定子輸入電功率 軸上輸入機械功率軸上輸入機械功率 （位能負載的位能）（位能負載的位能） 電功率與機械功率均電功率與機械功率均

7、 消耗在轉(zhuǎn)子電路中。消耗在轉(zhuǎn)子電路中。16行業(yè)知識倒拉反轉(zhuǎn)運行與反接制動運行的異同n功率關(guān)系相同nn與n0反向，s1q倒拉反轉(zhuǎn) n00，n1q電源反接 n00，s1n倒拉反轉(zhuǎn)運行時的負載向電動機送入機械功率是靠負載貯存的位能的減??；而反接制動是靠電機慣性。17行業(yè)知識2、回饋制動 1）條件： 0nnnsnn000 ,18行業(yè)知識2）功率平衡關(guān)系：（電動機發(fā)電運行）PemP1PMP0P2轉(zhuǎn)差功率輸入有功功率電磁功率機械功率軸上輸出功率=風摩損耗雜散損耗（含各諧波損耗）回饋IsIm2cufemppsPFep1Cup12EE2I2(1) s Rs2R0fvppp19行業(yè)知識 3）機械特性：22122

8、211232emRpUsTRfRXXsnTs01回饋制動電動n0S020行業(yè)知識T n O f1 f1f1 f11. 調(diào)速過程中的回饋制動（轉(zhuǎn)向不變）調(diào)速過程中的回饋制動（轉(zhuǎn)向不變）TL a b c d T n O Y YY TL a b c d 4）回饋制動的產(chǎn)生21行業(yè)知識2. 位能性負載拖動電機高于同步轉(zhuǎn)速回饋制動位能性負載拖動電機高于同步轉(zhuǎn)速回饋制動（轉(zhuǎn)向不變）（轉(zhuǎn)向不變）如：電車下坡如：電車下坡nTs01回饋制動電動n0S n0)25行業(yè)知識M 33S1 制動前制動前 S1 合上，合上，S2 斷開，斷開， 電機為電動狀態(tài)。電機為電動狀態(tài)。 n U S2 Rb3、能耗制動 1)條件：

9、將需制動的三相異步電動機斷開交流電源后，立即在定子繞組中通入直流，建立一恒定磁場。 26行業(yè)知識M 33S1 制動前制動前 S1 合上，合上，S2 斷開，斷開， 電機為電動狀態(tài)。電機為電動狀態(tài)。 制動時制動時 S1 斷開，斷開，S2 合上。合上。 定子定子: U IZ 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子: n E2 I2 電機為制動狀態(tài)。電機為制動狀態(tài)。n U S2 RbIZFFT T 3、能耗制動 1)條件： 將需制動的三相異步電動機斷開交流電源后，立即在定子繞組中通入直流，建立一恒定磁場。 T與與n反向反向27行業(yè)知識2) 能耗制動過程 迅速停車TLOnT12 制動過程制動過程 制動前：特性制動前：特性 1。 制動

10、時：特性制動時：特性 2。原點原點 O (n = 0，T = 0)，a 點點 b 點點慣性慣性 ab (T0，制動開始，制動開始)n制動過程結(jié)束制動過程結(jié)束 制動效果制動效果 Rb IZ T 制動快。制動快。 制動時的功率制動時的功率 定子輸入：定子輸入：P1 = 0，軸上輸出：軸上輸出：P2 = T0 。 動能動能 P2 轉(zhuǎn)子電路的電能轉(zhuǎn)子電路的電能 PCu2消耗掉消耗掉28行業(yè)知識 3)定子等效電流電磁轉(zhuǎn)矩Tem的產(chǎn)生，僅與定子磁動勢的大小以及它與轉(zhuǎn)子之間的相對運動有關(guān)。可以用三相交流電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁動勢F等效代替直流磁動勢FZ。等效原則：a）保持磁動勢幅值不變b）保持磁動勢與轉(zhuǎn)子之間相對

11、轉(zhuǎn)速不變，為0-n=-n。0nn能耗制動轉(zhuǎn)差率29行業(yè)知識Y接，輸入直流電流IZ，則A相和B相繞組分別產(chǎn)生,ABFF1ABZFFN I合成磁動勢133ZAZFFN I三相繞組中通過三相交流電流，合成磁動勢F1111322FI NIN定子相電流的有效值定子每相繞組匝數(shù)133ZAZFFN I30行業(yè)知識由F=FZ得11133322ZAZFFN II NF123ZII即定子Y接方式，IZ產(chǎn)生的磁動勢可以由定子繞組通入大小為 的三相交流電流產(chǎn)生的磁動勢等效。123ZII31行業(yè)知識2221222222222cos(90)2sinmmmmIIII IIII I122222222mmmmmEEI ZIXX

12、XIRXX222222sinXRX從相量圖中，由余弦定理得忽略鐵損 4)電磁轉(zhuǎn)矩及機械特性mI32行業(yè)知識222122222()mmI XIRXX2222221200220233() mememmRRII XPTRXX由前式得到電磁轉(zhuǎn)矩33行業(yè)知識2222221200220233() mememmRRII XPTRXX由上式可知，異步電動機能耗制動時的轉(zhuǎn)矩決定于等效電流I1，并且還是轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子回路電阻R2的函數(shù)。令0emdTd可求得能耗制動時的最大轉(zhuǎn)矩Tm及對應的臨界相對轉(zhuǎn)速m22mmRXX2210232()mmmI XTXX34行業(yè)知識機械特性圖：nTs01能耗制動電動n0TL0Tm

13、ax35行業(yè)知識機械特性圖：nTs01能耗制動電動n0TL0Tmax變電阻變勵磁36行業(yè)知識能耗制動時的機械特性特點： OnT 因因T 與與 n 方向相反，方向相反， nT 曲線在第二、曲線在第二、 四象限。四象限。 因因 n = 0 時，時， T = 0， nT 曲線過原點。曲線過原點。 制動電流增大時，制動電流增大時， 制動轉(zhuǎn)矩也增大；制動轉(zhuǎn)矩也增大； 產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變。I1 I1 37行業(yè)知識n采用能耗制動停車，既要有較大的制動轉(zhuǎn)矩，又不要使定、轉(zhuǎn)子回路電流過大而使繞組過熱，根據(jù)經(jīng)驗：對鼠籠式異步電動機：對繞線式異步電動機：0(4 5)ZII0(2 3)ZI

14、I222(0.2 0.4)3NsNERRI222NNEIR轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時兩集電環(huán)間的感應電動勢轉(zhuǎn)子額定電流轉(zhuǎn)子每相繞組回路電阻2223NNNs ERI01(0.2 0.5)NII38行業(yè)知識5) 能耗制動運行 下放重物TLOnT12a a 點點 b 點點 慣性慣性 (T0，制動開始，制動開始)b n 原點原點 O (n = 0，T = 0)在在TL作用下作用下 n 反向增加反向增加 c c 點點(T = TL), 制動運制動運行狀態(tài)行狀態(tài)以速度以速度 nc 穩(wěn)定下放重物。穩(wěn)定下放重物。 a）若為反抗性負載）若為反抗性負載電動機停車電動機停車b）若為位能性負載）若為位能性負載39行業(yè)知識三相異步電動

15、機四象限運行40行業(yè)知識nTs=0s=0反接制動反接制動電動電動n0TL快速停車快速停車s=0s=0s1能耗制動能耗制動回饋制動回饋制動反向電動反向電動反接制動反接制動| |倒拉反轉(zhuǎn)倒拉反轉(zhuǎn)能耗制動能耗制動41行業(yè)知識42行業(yè)知識n例：某起重機吊鉤由一臺繞線式三相異步電動機拖動，例：某起重機吊鉤由一臺繞線式三相異步電動機拖動，電動機額定數(shù)據(jù)為：電動機額定數(shù)據(jù)為：PN=40kW，nN=1464r/min，T=2.2，R2=0.06。電動機的負載轉(zhuǎn)矩。電動機的負載轉(zhuǎn)矩TL的情況是，的情況是，提升重物提升重物TL1=261Nm，下放重物，下放重物TL2=208Nm。n（1）提升重物，要求有低速、高速

16、兩檔，且高速時）提升重物，要求有低速、高速兩檔，且高速時轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nA為工作在固有特性上的轉(zhuǎn)速，低速時轉(zhuǎn)速為為工作在固有特性上的轉(zhuǎn)速，低速時轉(zhuǎn)速為nB=0.25nA，工作與轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩，工作與轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子回路應串入的電阻值。檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子回路應串入的電阻值。n（2）下放重物，要求有低速、高速兩檔，且高速時）下放重物，要求有低速、高速兩檔，且高速時轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速nC為工作在負序電源的固有機械特性上的轉(zhuǎn)速，為工作在負序電源的固有機械特性上的轉(zhuǎn)速，低速時轉(zhuǎn)速低速時轉(zhuǎn)速nD=-nB，仍然工作于轉(zhuǎn)子回路串電阻的特，仍然工作于轉(zhuǎn)子回路串電阻的特性上。求兩檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子應串入

17、的電阻值。說明電動性上。求兩檔轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)子應串入的電阻值。說明電動機運行在哪種狀態(tài)。機運行在哪種狀態(tài)。43行業(yè)知識解：首先首先根據(jù)題意畫出該電動機運行時的機械特性0nTABDC-n0n0TL2TL1A、B為提升重物時的兩個工作點C、D為下放重物時的兩個工作點其次其次計算固有機械特性相關(guān)數(shù)據(jù)額定轉(zhuǎn)差率00150014640.0241500NNnnsn固有特性臨界轉(zhuǎn)差率22(1)0.024(2.22.21)0.1mNTTss額定轉(zhuǎn)矩6040()9550261Nm21464NNNPTn44行業(yè)知識（1）提升重物時負載轉(zhuǎn)矩1261LNTT即高速點A點為額定工作點1464 / minANnnr低速點B點0

18、.25366 / minBAnnrB點轉(zhuǎn)差率0015003660.7561500BBnnsn過B點機械特性臨界轉(zhuǎn)差率22(1)0.756(2.22.21)3.145mBBTTss低速時每相串入電阻RsB22mmBsBsRsRR23.145(1)(1)0.061.8270.1mBsBmsRRs45行業(yè)知識（2）下放重物時負載轉(zhuǎn)矩22080.8LNTT負載轉(zhuǎn)矩為0.8TN，在固有機械特性上運行的轉(zhuǎn)差率s，20.8TNNmmTTssss得01500281528 / minCnnnr 相應轉(zhuǎn)速降落為0.0188()s 另一解不合理舍去22.20.80.10.1ss負向序電源高速下放重物時，電動機處于反向回饋制動狀態(tài)：00.0188 150028 / minnsnr46行業(yè)知識低速下放重物時，電動機處于倒拉反轉(zhuǎn)制動狀態(tài)，轉(zhuǎn)速為366 / minDBnnr 相應的轉(zhuǎn)差率001500( 366)1.2441500DDnnsn 過D點機械特性臨界轉(zhuǎn)差率222212.22.21.244(1)6.6080.80.8TNTNmDBLLTTssTT低速時每相串入電阻RsD22mmDsDsRsRR26.608(1)(1)0.063.9050.1mDsDmsRRs47行業(yè)知識謝 謝 ！48行業(yè)知識