【学习课件】第5章-基于稳态模型的异步电动机调速系统---13电二
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异步电动机变频调速系统课件
f1 —定子频率，单位为Hz； kN1 —基波绕组系数； N1 —定子每相绕组串联匝数； m —每极气隙磁通量，单位为
Wb。
只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通m的目的，因此，需要
考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。 ▪ 为保持主磁通不变，在变频时必须同时变压，使得压频比为一常
数, 这也是VVVF控制又被称为恒压频比控制的原因。
异步电动机变频调速系统培训课件
异步电动机变频调速系统
第一节 变频调速的基本工作原理 第二节变频调速的基本控制方式和机械特性简介 第三节调速用静止式变频器的类型及其特点
变频器的分类
对交流电机实现变频调速的变频电源装置叫变频器， 其功能是将电网提供的恒压恒频交流电变换为变压变 频交流电，变频伴随变压。 变频器的基本分类如下：
Eg/ω1控制的机械特性是一组
形状与恒压恒频机械特性相同， 且平行下移的特性。这就是说， 在恒压频比的条件下改变频率
1 时，
机械特性基本上是平行下移，它 们和直流他励电机变压调速时 的情况基本相似 所不同的是:当转矩增大到最大 值以后，转速再降低，特性就
折回来了。而且频率越低时最 大转矩值越小。
n 1N 11 12 13
机械特性
当 s 为以上两
段的中间数值 时，机械特性 从直线段逐渐 过渡到双曲线 段，如图所示。
ns n0 0
sm
Temax
Te
0
1
Temax
Te
恒压恒频时异步电机的机械特性
二、变频调速的机械特性简介
1.恒Eg/ω1控制（Eg/ω1=恒值）
当Eg/ω1为恒值时，Temax恒定
不变，随着频率的降低，恒
fX(Hz) 50 25 5
Wb。
只要控制好Eg和f1，便可达到控制磁通m的目的，因此，需要
考虑基频（额定频率）以下和基频以上两种情况。 ▪ 为保持主磁通不变，在变频时必须同时变压，使得压频比为一常
数, 这也是VVVF控制又被称为恒压频比控制的原因。
异步电动机变频调速系统培训课件
异步电动机变频调速系统
第一节 变频调速的基本工作原理 第二节变频调速的基本控制方式和机械特性简介 第三节调速用静止式变频器的类型及其特点
变频器的分类
对交流电机实现变频调速的变频电源装置叫变频器， 其功能是将电网提供的恒压恒频交流电变换为变压变 频交流电，变频伴随变压。 变频器的基本分类如下：
Eg/ω1控制的机械特性是一组
形状与恒压恒频机械特性相同， 且平行下移的特性。这就是说， 在恒压频比的条件下改变频率
1 时，
机械特性基本上是平行下移，它 们和直流他励电机变压调速时 的情况基本相似 所不同的是:当转矩增大到最大 值以后，转速再降低，特性就
折回来了。而且频率越低时最 大转矩值越小。
n 1N 11 12 13
机械特性
当 s 为以上两
段的中间数值 时，机械特性 从直线段逐渐 过渡到双曲线 段，如图所示。
ns n0 0
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1
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Te
恒压恒频时异步电机的机械特性
二、变频调速的机械特性简介
1.恒Eg/ω1控制（Eg/ω1=恒值）
当Eg/ω1为恒值时，Temax恒定
不变，随着频率的降低，恒
fX(Hz) 50 25 5
第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统ppt课件
异步电动机由额 定电压、额定频 率供电，且无外 加电阻和电抗时 的机械特性方程 式，称作固有特 性或自然特性。
5.1.2异步电动机的调速方法与气隙磁通
异步电动机的调速方法 所谓调速，就是人为地改变机械特性
的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有 特性，工作在人为机械特性上，以达到调 速的目的。
异步电动机的调速方法
• 交流拖动控制系统的应用领域
主要有三个方面：
一般性能的节能调速和按工艺要求调速 高性能的交流调速系统和伺服系统 特大容量、极高转速的交流调速
• 交流拖动控制系统的应用领域
1. 一般性能的节能调速
在过去大量的所谓“不变速交流拖动” 中，风机、水泵等通用机械的容量几乎占 工业电力拖动总容量的一半以上，其中有 不少场合并不是不需要调速，只是因为过 去的交流拖动本身不能调速，不得不依赖 挡板和阀门来调节送风和供水的流量，因 而把许多电能白白地浪费了。
2
异步电动机的机械特性
异步电动机传递的电磁功率
PM
3I
'2 r
Rr'
s
机械同步角速度
m1
1
np
异步电动机的机械特性
异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式 ）
Te
PM
m1
3np
1
I
'2 r
Rr' s
3n
pU
2 s
Rr'
/
s
1
Rs
Rr' s
2
12
Lls L'lr
2
3n
pU
2 s
系统 第8章 同步电动机调速系统
电力拖动自动控制系统
第5章
第五章 基于稳态模型的异步电动机调速系统(电力拖动自动控制系统)
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图6-2 二极直流电动机的物理模型 F—励磁绕组 A—电枢绕组 C—补偿绕组
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图6-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图6-4 静止两相正交坐标系和旋转正交坐标系的物理模型
2.异步电动机三相原始模型的非独立性
2.计算转子磁链的电压模型
图6-32 磁电动机的仿真
图6-18 按转子磁链定向的异步电动机动态结构图
2.三相异步电动机的仿真
图6-19 异步电动机矢量变换及等效直流电动机模型
2.三相异步电动机的仿真
图6-20 矢量控制系统原理结构图
2.三相异步电动机的仿真
图6-21
简化后的等效直流调速系统
2.三相异步电动机的仿真
图6-22 电流闭环控制后的系统结构图
(2)在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型
图6-30 在mt坐标系上计算转子磁链的电流模型
2.计算转子磁链的电压模型
1)用定子电流转矩分量i*和转子磁链ψ*计算转差频率给定信号ω*，
即 2)定子电流励磁分量给定信号i*和转子磁链给定信号ψ*之间的关 系是靠
2.计算转子磁链的电压模型
图6-31 计算转子磁链的电压模型
第五章
第一节
1.系统结构 2.起动过程 3.加载过程 第二节1.磁链方程 2.电压方程 3.转矩方程
4.运动方程
第三节1.异步电动机三相原始模型的非线性强耦合性 2.异步电动机三相原始模型的非独立性
图5-42 按恒值控 制的=f()特性
图5-43 定子电压补偿恒/ 控制的电压-频率特性
1. dq坐标系中的状态方程
第5章 基于稳态模型的异步电动机调速
电气传动自动控制系统 第二篇交流调速系统——《电力拖动自动控制系统》 ——《运动控制系统》第五章 基于稳态模型的异步电机调速系统河南科大《运动控制系统》课件交流调速系统内容提要• • • • •交流拖动控制概述 交流调速系统的主要类型 基于稳态模型的交流调速系统（第5章） 基于动态模型的交流调速系统（第6章） *绕线转子异步电机双馈调速系统——转差功 率馈送型调速系统 • *同步电动机变压变频调速系统2第五章 基于稳态模型的异步电机调速系统河南科大《运动控制系统》课件交流调速系统—概述1. 交流拖动控制系统的发展直流电力拖动和交流电力拖动在19世纪先后诞生。
在20世纪上半叶： 1）鉴于直流拖动具有优越的调速性能，高性能可调 速拖动，都采用直流电机。
2）而约占电力拖动总容量80%以上的不变速拖动系 统，则采用交流电机。
“直流调速，交流不调速”这种分工，在一段时期内 成为一种“举世公认的格局” 。
这个时代，交流调速系 统也有多种方案问世，但其性能却始终无法与直流调 速系统相匹敌。
3第五章 基于稳态模型的异步电机调速系统河南科大《运动控制系统》课件到20世纪 60～70年代：随着电力电子技术、控制技术、计算机技术的发 展，“采用电力电子变换器”的交流调速系统得到发展 和普及。
特别是大规模集成电路和计算机控制的出 现，使“高性能交流调速系统”便应运而生。
• 原来的交、直流拖动格局，被打破! • 同时，直流电机的缺点也日益突出起来:① “电刷和换相器”，须经常检查维修； ② “换向火花”，使直流电机的应用环境受到限制； ③ “换向能力”，限制了直流电机的容量和速度等。
【“容量.转速积”不超过106kw.r/min】。
21世纪：“交流调速取代直流调速”已是不争事实。
4第五章 基于稳态模型的异步电机调速系统河南科大《运动控制系统》课件2. 交流拖动控制系统的应用领域主要有三个方面：（1）一般性能调速和节能调速 （2）高性能交流调速系统和伺服系统 （3）特大容量、极高转速的交流调速5第五章 基于稳态模型的异步电机调速系统河南科大《运动控制系统》课件（1）一般性能的节能调速• 风机、水泵等通用机械容量几乎占工业用电总容量 的50%以上。
第5章基于稳态模型的异步电动机调速系统--13电二PPT课件
Pm
3I
'2 r
Rr'
s
机械同步角速度
m1
1
np
12
异步电动机的机械特性
异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式 ）
Is Ir'
Us
Rs
Rr' s
2
12
LlsL'lr
2
Pm
3I
'2 r
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1
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1Rs
3npUs2Rr' /s
Rr' s
Te1
3npUs2Rr's
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LlsL'lr
2
U s 可调
电磁转矩与定子电压的平方成正比
27
5.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性
理想空载转速保持为同步转速不变
n0 n1N
临界转差率保持不变
sm
Rr'
Rs2 12(LlsL'lr)2
28
5.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性
Rr'2
16
异步电动机的机械特性
当s很小时，忽略分母中含s各项
Te 2 11
3npUs2Rr's LlsL'lr 2s2Rs2s22sRsRr' Rr'2
Te
3n
pU
2 s
s
1Rr'
s
转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线
17
异步电动机的机械特性
第5章 基于稳态模型的异步电动机调速系统概论
晶闸管交流调压器：在恒定交流电源与电 动机之间接入晶闸管，通过控制晶闸管的 导通角，可以调节电动机的端电压，从而 实现调速。
异步电动机的调速方法
由异步电动机的机械特性方程式
Te
1
sRs
3n
pU
2 s
Rr'
s
Rr' 2 s212
Lls L'lr
2
可知，能够改变的参数可分为3类：
电动机参数、电源电压和电源频率（或角频 率）。
异步电动机的气隙磁通
三相异步电动机定子每相电动势的有效值
Eg 4.44 f1NskNS Φm
2
式中
C1
1
Rs j1Lls j1Lm
1
Lls Lm
异步电动机稳态等效电路
忽略励磁电流
图5-2 异步电动机简化等效电路
异步电动机稳态等效电路
简化等效电路的相电流
Is
I
' r
Us
Rs
Rr' s
2
12
Lls
L'lr
2
异步电动机的电磁功率
异步电动机将电能转换成机械能及中间的一切 损耗过程如下：
异步电动机稳态数学模型包括异步电动 机稳态等值电路和机械特性，两者既有 联系，又有区别。 稳态等值电路描述了在一定的转差率 s下电动机的稳态电气特性。 机械特性则表征了转矩与转差率（或 转速）的稳态关系。
5.1.1异步电动机稳态数学模型
转差率与转速的关系
s n1 n n1
或
n (1 s)n1
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第5章
基于稳态模型的异 步电动机调速系统
基于稳态模型的异步电动机调速
异步电动机的调速方法
由异步电动机的机械特性方程式
Te
1
sRs
3n
pU
2 s
Rr'
s
Rr' 2 s212
Lls L'lr
2
可知，能够改变的参数可分为3类：
电动机参数、电源电压和电源频率（或角频 率）。
异步电动机的气隙磁通
三相异步电动机定子每相电动势的有效值
Eg 4.44 f1NskNS Φm
2
式中
C1
1
Rs j1Lls j1Lm
1
Lls Lm
异步电动机稳态等效电路
忽略励磁电流
图5-2 异步电动机简化等效电路
异步电动机稳态等效电路
简化等效电路的相电流
Is
I
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Us
Rs
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2
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Lls
L'lr
2
异步电动机的电磁功率
异步电动机将电能转换成机械能及中间的一切 损耗过程如下：
异步电动机稳态数学模型包括异步电动 机稳态等值电路和机械特性，两者既有 联系，又有区别。 稳态等值电路描述了在一定的转差率 s下电动机的稳态电气特性。 机械特性则表征了转矩与转差率（或 转速）的稳态关系。
5.1.1异步电动机稳态数学模型
转差率与转速的关系
s n1 n n1
或
n (1 s)n1
电力拖动自动控制系统 —运动控制系统
第5章
基于稳态模型的异 步电动机调速系统
基于稳态模型的异步电动机调速
第5章第二节 运动控制系统基于稳态模型的异步电动机变压变频调速系统
具体的实例说明 “面积等效原理”
a）
b)
u (t)－电压窄脉冲， 是电路的输入 。 i (t)－输出电流，是 电路的响应。
图6-2
如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波
u u
SPWM波
> ω tt ω
u
O O
>
O
ωt
>
u
O
ωt
>
若要改变等效输出正弦 波幅值，按同一比例改 变各脉冲宽度即可。
电动机工作在弱磁状态。
变压变频调速
在基频以下，由于磁通恒定，允许输出转矩也
恒定，属于“恒转矩调速”方式。
在基频以上，转速升高时磁通减小，允许输出
转矩也随之降低，由于转速上升，允许输出功率
基本恒定，属于“近似的恒功率调速”方式。
变压变频调速
异步电动机变压变频调速的控制特性
内容提要
对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM 波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：
Ud
O -U d
t
根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM 波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。
U
d
O
-
t
U
d
等幅PWM波 输入电源是恒定直流
不等幅PWM波 输入电源是交流或不是恒定 的直流
10
20
30
40 fr /Hz
以频率与期望的输出电压波相同的正弦波作为调制波，以频 率比期望波高得多的等腰三角波作为载波。由它们的交点确定 逆变器开关器件的通断时刻，从而获得幅值相等、宽度按正弦 规律变化的脉冲序列，这种调制方法称作正弦波脉宽调制 （Sinusoidal pulse Width Modulation，简称SPWM）。
交流电机变频调速讲座 第5讲 基于稳态模型的异步电动机变压变频调速系统
在异步电动机变压变频调速系统中，需要控制的 是电压（ 或电流） 和频率，怎样通过控制电压（ 电流） 和频 率来控制电磁转矩，便成为提高动态性能时需要解决 的问题。 ５．２．１ 转差频率控制的基本概念
直流电动机的转矩与电枢电流成正比，控制电流就 能控制转矩，因此，把直流双闭环调速系统转速调节器 的输出信号当作电流给定信号，也就是转矩给定信号。
U?s
? I?s (Rs
?
j? 1 Lls ) ? E?g
? I?s (Rs
?
j?
1 Lls
)
?
?? ??
E?g ?1
?????
1 （５－８）
由此可见，要实现恒 Eg / ? 1 控制，须在 U s /? 1 ? 恒值
60 | Power Electronics
知识讲座
Lectures
《电力电子》 ２００７ 年 ４ 期
现代通用变频器的控制电路大都是以微处理器为 核心的数字电路（见图 ５－１），其功能主要是接受各种设定 信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作 的 Ｐ Ｗ Ｍ 信号。微机芯片主要采用 ８ 位或 １ ６ 位的单片机， 或用 ３２ 位的 ＤＳＰ（数字信号处理器），现在已有应用 ＲＩＳＣ （ 精简指令集计算机） 的产品出现，可以完成诸如无速度 传感器矢量控制等更为复杂的控制功能。Ｐ Ｗ Ｍ 信号可 以由微机本身的软件产生，由 Ｐ Ｗ Ｍ 端口输出，也可采 用专用的 Ｐ Ｗ Ｍ 生成电路芯片。各种故障的保护由电 压、电流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、
由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用， 因此频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升速 或降速信号，升速和降速的积分时间可以根据负载需 要由操作人员分别选择。
直流电动机的转矩与电枢电流成正比，控制电流就 能控制转矩，因此，把直流双闭环调速系统转速调节器 的输出信号当作电流给定信号，也就是转矩给定信号。
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1 （５－８）
由此可见，要实现恒 Eg / ? 1 控制，须在 U s /? 1 ? 恒值
60 | Power Electronics
知识讲座
Lectures
《电力电子》 ２００７ 年 ４ 期
现代通用变频器的控制电路大都是以微处理器为 核心的数字电路（见图 ５－１），其功能主要是接受各种设定 信息和指令，再根据它们的要求形成驱动逆变器工作 的 Ｐ Ｗ Ｍ 信号。微机芯片主要采用 ８ 位或 １ ６ 位的单片机， 或用 ３２ 位的 ＤＳＰ（数字信号处理器），现在已有应用 ＲＩＳＣ （ 精简指令集计算机） 的产品出现，可以完成诸如无速度 传感器矢量控制等更为复杂的控制功能。Ｐ Ｗ Ｍ 信号可 以由微机本身的软件产生，由 Ｐ Ｗ Ｍ 端口输出，也可采 用专用的 Ｐ Ｗ Ｍ 生成电路芯片。各种故障的保护由电 压、电流、温度等检测信号经信号处理电路进行分压、
由于系统本身没有自动限制起制动电流的作用， 因此频率设定必须通过给定积分算法产生平缓的升速 或降速信号，升速和降速的积分时间可以根据负载需 要由操作人员分别选择。
基于静态模型的异步电动机变频调速系统PPT学习教案
需要制动和经常正、反转的机械。
+ Id
ω
Tei
IM
p -
电动
整流
逆变
Id
ω
Tei
p +
逆变
整流
第14页/共63页
发电
3.1 变频器（变频调速装置）
由 此 可 见 ， 虽然 电力电 子器件 具有单 相导电 性，电 流 不 能 反 向 ， 但是可 控整流 器的输 出电压 是可以 迅速反 向 的 ， 因 此 ， 电流型 变压器 变频调 速系统 容易实 现回馈 制 动。
方程为：
Tei
s （ RS
3nPUS 2Rr / s Rr / s）2 s2 Ls
Lr
2
对 s求 导 ， 并 令dT/ds=0得
TeiMAX
2s
RS
2
3nPU S 2
RS 2 s2
Ls Lr
2
sm
Rr
RS 2 s2 Ls Lr 2 第26页/共63页
3.2 恒压频比控制的调速系统控制原理
采用晶闸管可控整流调压，较低 低频低压时功率因数较低， 采用斩波器或PWM方式 调压，功率因数高
可用于各种电力拖动装置，适用于低速大功率拖 稳频稳压电源和不间断电 动 源
第1页/共63页
3.1变频器（变频调速装置）
对于异步电动机来说，目前工业生产中所使用 的变频器可分为交-直-交电压源型SPWM变频器 和交-直-交电流源型SPWM变频器两种。
第3页/共63页
3.1 变频器（变频调速装置）
UR
VSI
a) 电 压 源 型 变 频器 主电路 及SPW M控制
调压调频
SPWM
第4页/共63页
基于动态模型的异步电动机调速系统幻灯片PPT
电压方程
三相绕组电压平衡方程
uA
iA R s
d A dt
uB
iB R s
d B dt
uC
iC R s
d C dt
ua
ia R r
d a dt
ub
ib R r
d b dt
uc
ic R r
d c dt
电压方程
将电压方程写成矩阵形式
u
Ri
dψ
dt
uA Rs 0 0 0 0 0 iA
uB
0
Rs
0
异步电动机三相原始模型的非独立性 ———坐标变换的必要条件
异步电动机三相绕组为Y无中线连接，若 为Δ连接，可等效为Y连接。
可以证明：异步电动机三相数学模型中存 在一定的约束条件
A B C 0 iA iB iC 0
uA uB uC 0
a b c 0 ia ib ic 0
所谓独立是指两相绕组间无约束条件 所谓对称是指两相绕组的匝数和阻值相等 所谓正交是指两相绕组在空间互差90度
6.3.1 坐标变换的基本思路
图6-3 三相坐标系和两相坐标系物理模型
6.3.1 坐标变换的基本思路
两相绕组，通以两相平衡交流电流，也 能产生旋转磁动势。
当三相绕组和两相绕组产生的旋转磁动 势大小和转速都相等时，即认为两相绕 组与三相绕组等效，这就是3/2变换。
因此，交流电动机控制要比直流电动机控 制复杂得多。
高动态性能的交流调速控制方法
矢量控制技术通过矢量变换和按转 子磁链定向，得到等效直流电动机 模型，然后模仿直流电动机控制。
西门子、安川等变频器公司采用。
直接转矩控制技术利用转矩偏差和 定子磁链幅值偏差的符号，根据当 前定子磁链矢量所在的位置，直接 选取合适的定子电压矢量，实施电 磁转矩和定子磁链的控制。
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ppt课件
19
异步电动机的调速方法
由异步电动机的机械特性方程式
Te1
3npUs2Rr's
sRs Rr'
2s2
2 1
Lls L'lr
2
可知，能够改变的参数可分为3类：
电动机参数、电源电压和电源频率（或角频 率）。
ppt课件
20
异步电动机的气隙磁通
三相异步电动机定子每相电动势的有效值
E g4.44f1N skN SΦ m
ppt课件
6
异步电动机稳态等效电路
假定条件：①忽略空间和时间谐波， ②忽略磁饱和，③忽略铁损
图5-1 异步电动机T型等效电路
ppt课件
7
转子实际电阻
模拟电阻，等 效负载电阻
ppt课件
8
异步电动机稳 态等效电路
忽略励磁电流
图5-2 异步电动机简化等效电路
ppt课件
9
异步电动机稳态等效电路
简化等效电路的相电流
转子转速n总是小于旋 转磁场的转速n1。 所以称为异步电动机
根据左手定则，载流转子导体 受力，形成电磁转矩T，方向 如图，驱动转子逆时针旋转。
ppt课件
5
5.1.1异步电动机稳态数学模型
转差率与转速的关系
s n1 n n1
或
n(1s)n1
同步转速
n1
6 0 f1 np
供电电源频率 f 1 电动机极对数 n p
异步电动机由额 定电压、额定频 率供电，且无外 加电阻和电抗时 的机械特性方程 式，称作固有特 性或自然特性。
ppt课件
18
5.1.2异步电动机的调速方 法与气隙磁通
异步电动机的调速方法 所谓调速，就是人为地改变机械特性
的参数，使电动机的稳定工作点偏离固有 特性，工作在人为机械特性上，以达到调 速的目的。
电力拖动自动控制系统 —运动控制系 统
第5章
基于稳态模型的异 步电动机调速系统
ppt课件
1
基于稳态模型的异步电动机调速
在基于稳态模型的异步电动机调速 系统中，采用稳态等值电路来分析 异步电动机在不同电压和频率供电 条件下的转矩与磁通的稳态关系和 机械特性，并在此基础上设计异步 电动机调速系统。
ppt课件
忽略定子绕组电阻和漏磁感抗压降
U s E g 4 .4 4f1 N sk N SΦ m
ppt课件
21
异步电动机的气隙磁通
气隙磁通
Φ mEg/f1Us/f1
为了保持气隙磁通恒定，应使 E g 常 数 f1
或近似为 U s 常 数 f1
ppt课件
22
5.2 异步电动机调压调速
保持电源频率为额定频率，只改变定 子电压的调速方法称作调压调速。
图5-4 晶闸管交流调压器调速
ppt课件
TVC——双 向晶闸管 交流调压 器
a) 不可逆 电路
b) 可逆电 路
25
5.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性
调压调速的机械特性表达式
Te1
3npUs2Rr's
sRsRr' 2s212
LlsL'lr
2
U s 可调
电磁转矩与定子电压的平方成正比
机械特性则表征了转矩与转差率（或 转速）的稳态关系。
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4
三相异步电动机的基本工作原理回顾
左手定则 决定导条 受力方向
右手定则 决定电流 方向
设起动时旋转磁场 方向如图为逆时针， 磁场转速n1
转子导体静止，与旋转磁场之 间存在着相对运动，根据右手 定则, 转子绕组内电动势和电 流方向如图：上进下出
Is Ir'
Us
Rs
Rr' s
2
12
LlsL'lr
2
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异步电动机的机械特性
异步电动机传递的电磁功率
Pm
3I
'2 r
Rr'
s
机械同步角速度
m1
1
np
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异步电动机的机械特性
异步电动机的电磁转矩（机械特性方程式 ）
Is Ir'
Us
Rs
Rr' s
2
Te
3n
pU
2 s
s
1Rr'
s
转矩近似与s成正比，机械特性近似为直线
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异步电动机的机械特性
当s较大时，忽略分母中s的一次项和零次项
Te
3npUs2Rr'
1sRs212 Lls L'lr
1 2 s
转矩近似与s成反比，机械特性是一段双曲 线
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17
异步电动机的机械特性
图5-3 异步电动机的机械特性
Rr'2
3npUs2Rr' s
2sRsRr' s212
Lls L'lr
2
3npUs2Rr' s
1 12
Lls L'lr
2
s2
Rs2s2
2sRsRr'
Rr'2
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异步电动机的机械特性
当s很小时，忽略分母中含s各项
Te 2 11
3npUs2Rr's LlsL'lr 2s2Rs2s22sRsRr' Rr'2
ds
可求出临界转差率：对应最大转矩的转差率
sm
Rr'
Rs2 12(LlsL'lr)2
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13
将sm代入转矩计算公式可得最大转矩，又称临界转矩
Tem 21Rs
3npUs2 Rs212(LlsL'lr)2
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异步电动机的机械特性
将机械特性方程式分母展开
Te1Leabharlann s2Rs22基于稳态模型的调速方法
常用的基于稳态模型的异步电动机 调速方法有调压调速和变压变频调 速两类。
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3
5.1 异步电动机稳态数学模 型和调速方法
异步电动机稳态数学模型包括异步电动 机稳态等值电路和机械特性，两者既有 联系，又有区别。
稳态等值电路描述了在一定的转差率 下电动机的稳态电气特性。
12
LlsL'lr
2
Pm
3I
'2 r
Rr'
s
m1
1 np
Te
Pm
m1
3np
1
Ir'2
Rr' s
1Rs
3npUs2Rr' /s
Rr' s
2
12
Lls
L'lr
2
1
3npUs2Rr' s
sRs Rr' 2 s212 Lls L'lr
2
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异步电动机的机械特性
对s求导，并令 dT e 0
由于受电动机绝缘和磁路饱和的限制， 定子电压只能降低，不能升高，故又 称作降压调速。
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异步电动机调压调速
调压调速的基本特征：电动机同步转速保 持额定值不变
n1
n1N
60 f1N np
气隙磁通
Φm
Us 4.44f1NskNS
随定子电压的降低而减小，属于弱磁调速。
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5.2.1 异步电动机调压调速的 主电路
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5.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性
理想空载转速保持为同步转速不变
n0 n1N
临界转差率保持不变
sm
Rr'
Rs2 12(LlsL'lr)2
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5.2.2 异步电动机调压调速 的机械特性