电机原理与拖动第6章课件(二)

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1 N1 自耦变压器变比： k A = U′ = UN kA N2 U′ 1 减压系数： α = = UN kA 1 电机电流： I = αI I KN (I 2 : 变压器副侧) st KN = kA 1 1 ′ I st = I st = 2 I KN = α 2 I KN (I1 : 原侧) kA kA 1 忽略变压器空载电流： I1 = ′ I2 kA
电机原理及拖动（ 电机原理及拖动（下）
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边春元 2007.8
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内容介绍
三相异步电动机原理 三相异步电动机的电力拖动 同步电动机 控制电机 电力拖动系统中电动机的选择
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第二节 笼型异步电动机的起动
关于起动
绕线式： 绕线式：起动可调到最佳 笼型： 电网可能不允许； 不大，降压时T 更小（ 笼型：Ik大，电网可能不允许； Tk不大，降压时 st更小（满足电 网），适于轻载起动。 （直接起动） ），适于轻载起动。 直接起动） 适于轻载起动 特殊笼型：深槽、双笼、高滑差。（起动转矩大） 特殊笼型：深槽、双笼、高滑差。（起动转矩大） 。（起动转矩大
定子串电阻、电抗 减压Υ − ∆起动 自耦变压器
负载对起动转矩的要求 要求： 要求： Tmin > TL 如果不满足要求，应加大起动电流。 如果不满足要求，应加大起动电流。 问题： 图6-6 问题：蠕动 要求： ′ 要求： Tmin
2 = Tmin KV ≥ K S TL max
KV：电压波动系数（0.85~0.95）； s：加速转矩系数（1.15~1.2）。 电压波动系数（ ）； K 加速转矩系数（ ）。
教材P210 图6-20 高起动转矩笼型异步电动机的机械特性 教材
深槽，双笼异步电动机（看一下） 深槽，双笼异步电动机（看一下） 挤流效应（趋表效应） 挤流效应（趋表效应）
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第三节 绕线转子异步电动机的起动
分级起动
理想起动特性（ 理想起动特性（图6-24 ） 内容： 内容： 什么是理想起动特性 函数公式 起动级数已知和未知，转子电阻算法 习题6-39 习题
N1
′ E ′ p ′N 1 k ω 1 TY T ′ Bδ = ≈ = 1 =1 ′ TYY T Bδ E 1 p N 1′k ω 1
′ Bδ p PY P′ 1 = ≈ = ′ 2 PYY P Bδ p
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YY/D联结（图6-31 ：改变相序 接近恒功率调速 改变相序）
YY → D : U 1 = C ′ E1 = 3 , E1 ′ kω1 = 1, p′ p
笼型电机起动的要求
满足：电网（希望 和负载（希望T 满足：电网（希望Ik小）和负载（希望 k大）。 电网对起动电流的要求
经常起动 ⇒ 电流冲击造成压降 ≤ 10%U N 电网要求 偶尔起动 ⇒ 电流冲击造成压降 ≤ 15%U N
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如果不满足要求，应降低起动电流。 如果不满足要求，应降低起动电流。 办法： 办法：
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结论：良好起动，以上两项要求应权衡。 结论：良好起动，以上两项要求应权衡。
直接起动
一般，首选直接起动。 以下电机可以直接起动。 一般，首选直接起动。7.5kW以下电机可以直接起动。 以下电机可以直接起动 现代设计的笼型异步电动机 ： 根据直接起动的电磁力和发热设计其机械强度和热稳定性。 根据直接起动的电磁力和发热设计其机械强度和热稳定性。
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输出功率
接线举例
′ ′ P′ T ′Ω1 Bδ p ≈ ≈ P TΩ 2 Bδ p ′
60 f1 ( n1 = ) p
YY/Y联结（图6-30 ：改变相序 恒转矩调速 改变相序）
YY → Y : U 1 = C ′ ′ E1 = 1, kω1 = 1, E1 k ω1 p′ p = 2, ′ N1 =2
变频调速
VVVF、DTC、矢量控制（SPWM、SVPWM） 、 、矢量控制（ 、 ）
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恒磁通变频的概念
U1 = C
f1 ↑→ Φ m ↓ (U 1 ≈ E1 = 4.44 f1 N1k w1Φ m ) → T ↓ (T = CT Φ m I 2 cos ϕ 2 )
I 2 = I 2 N T < TN
设电网允许： I ′
st
Rst（或
(rk + Rst )2 + xk2
UN
=
U1
2 rk + xk 2
=
αU N
2 rk + xk 2
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解得： 解得： 同理： 同理：
Rst =
x st =
1
α
2 rk2 + (1 − α 2 )x k − rk
2 x k + (1 − α 2 )rk2 − x k
作业： 作业：6-33~6-38 串频敏变阻器起动
原因：串电阻分级起动结构复杂、维护量大。 原因：串电阻分级起动结构复杂、维护量大。 起动转矩改善（教材图 在起动过程中， 起动转矩改善（教材图6-27） 。（在起动过程中，能保持较大的起动转矩） ） 。（在起动过程中 能保持较大的起动转矩）
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减压起动
不满足电网要求时采用减压起动。 不满足电网要求时采用减压起动。 基本问题（减压时的起动电流） 基本问题（减压时的起动电流） 设U为电机端电压 为电机端电压 I0很小（可以忽略） 很小（可以忽略）
U ↓→ Φ m ↓→ I 0 ↓
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得初始起动电流： 得初始起动电流：
I st =
′ )2 + ( x1 + x2 )2 ′ (r1 + r2
3
kω1
= 2,
′ N1
N1
=2
′ E 1′ p ′N 1 k ω 1 TD T ′ Bδ = ≈ = = ′k ω 1 ′ TYY T Bδ E1 p N 1
′ Bδ p PD P′ 3 = ≈ = = 0 .866 PYY P Bδ p ′ 2 变级调速：分级调速；电机工艺复杂，不经济。 变级调速：分级调速；电机工艺复杂，不经济。
转差功率回馈型：串级调速（转子串电阻的改进），η高 转差功率回馈型：串级调速（转子串电阻的改进）， 高 ）， 转差功率不变型： 转差功率不变型：变p、变f， η高 ， 高
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转差功率: 转差功率 p cu 2
p s = PM − Pm
PM = TΩ1
对于变s: 对于变 T = TL = C
Pm = (1 − s )PM
PM = C
p s = sPM
s ↑ n ↓ ⇒ p s ↑⇒ η ↓
变极调速
( )
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原理 异步机极数是定子绕组结构决定的（笼型） 异步机极数是定子绕组结构决定的（笼型） 两个“ ）：多级 低速） 多级（ 两个“半”绕组顺串（图6-28 ）：多级（低速） 绕组顺串（ 两个“ 两个“半”绕组反串或顺并（图6-29） ：少级（高速） 绕组反串或顺并（ ） 少级（高速） 变级（改变接法时，应同时变相序） 变级（改变接法时，应同时变相序）？ p=1，空间角度（α）： 、120、240 ，空间角度（ ）： ）：0、 、 p=2，空间角度（α）： 、240、480（120）（反转） ，空间角度（ ）： ）：0、 、 （ ） 反转） 变极前、 变极前、后、转矩和功率关系 气隙磁密
r2′ 2 ′ 3I 2 2 P E1 sf r ′ r2′ 3 p E1 s = 3p 2 12 2 T= M = = s 2π f r ′ + (sx ′ ) 2πf1 2πf1 r ′ 2 Ω1 1 2 2 2 + x ′2 2 p s
电机绕组电压减小系数α 电网电流减小系数α 转矩减小系数α 2 电机电流减小系数α
端子电机） 端子电机 Υ − ∆ 起动 （6端子电机） 接线图： 教材图6-16：K1、K3闭合（降压起动） K3断开、 k2闭合（正常运行）。 由教材图6-17可看出加到一相的电压不同。
UN ′ I st = Iφ = 3 Zk (Y)
第四节 异步电动机的调速
调速方法
n = (1 − s )n1 = (1 − s )
变s 变p 方法 变n 1 变f1
60 f 1 p
转差功率消耗型： 转差功率消耗型：变s
降定子电压调速 绕线式转子串电阻 ⇒ η（低） 转差离合器调速 (滑差电机 )
U1
U1 = ZK
堵转电流： 堵转电流：
I KN
st
UN = ZK
U1 = = α （减压系数） Tst = α 2Tk 减压系数） UN
，就满足 I st
电机电流减小： I 电机电流减小：
I KN
希望： 希望：只要
= αI KN ( 达到减小起动电流的目的。 达到减小起动电流的目的。 α < 1)
(电机无力 ) 电机无力
f1 ↓→ Φ m ↑→ I 0 ↑↑
I 0 (无功 ) ≥ I N （电机电流大，但不出 力） 电机电流大，
恒磁通变频： 恒磁通变频： m = Φ mN = C Φ
E1
f1
=C
U1
f1
=C
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基速的提法 基速：电机额定速度 基速以下，恒转矩调速，U1与f1协调控制； 基速以上，恒功率调速（弱磁调速）， f1 ↑ E1/f1=C时的人为特性 时的人为特性 恒磁通调速 (U 1 ≈ E1 = 4.44 f1 N 1k w1Φ m )
U 1 = αU N
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定子串电阻、 定子串电阻、电抗 接线图（图6-14） （小电机：串电阻，大电机：串电抗）
原理（等效电路见教材图6-15 ） ：
U1 < U N
电阻和电抗的计算