第章变频调速拖动系统

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7.1.4 三相异步电动机的制动
电动机的制动状态是指电磁转矩T与转速n方向相反的状态 。
1．直流制动 电动机制动时，切断电动机的三相电源，在定子绕组中通入
直流电，产生一恒定磁场，如图7-3所示。
a) 直流制动的原理
b)直流制动的机械特性曲线
图7-3 直流制动的原理与机械特性
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3．最大转矩TM 的转在矩n称= 为n L最(大s=转s矩L)，TMT。=TTM的M点大，小这象点征 着电动机的过载能力，用过载倍数λ表示 ，负λ载＝转T矩M／都T不N。能在大任于何TM情，况否下则，电电动动机机转的 速将急剧下降，致使电动机堵转停止， 因此，这一点称为临界转速点。临界转 速nL的大小决定了L点的上下位置，从而 反映了机械特性的硬度。
1．起动转矩Tst 在n = 0 (s=1)，T = Tst点，这点的转矩称为起 动转矩Tst，也称为堵转转矩。当电动机的负 载转矩大于Tst时，电动机将不能起动。 2．额定转矩TN 额 s内在N定 变通n 转 化=常n矩 时在N，T0(s.N0转。=2～矩s当N0即)电，.0可动6T之在机=间很工TN，大作点转的在，速范额这在围定点很内转的小变矩转的化T矩N范，时称围即，为 工 特作 性于 。额定转矩TN时，电动机具有很硬的机械
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2．异步电动机的工作原理
图5-1所示为异步电动机的工作原理。定子通入交流电电流 后形成旋转磁场切割转子绕组，由右手定则可判断转子绕组中 的感生电流方向。载流的转子绕组在磁场中受到电磁力的作用
就形成电磁转矩T，根据左手定则可判断T的方向。在T的作用
下转子就跟随定子的旋转磁场旋转起来。
(74)
2) 调速的平滑性 是指相邻两级转速的接近程度。
3）调速特性 ① 静态特性 主要是指调速后机械特性的硬度。工程
上常用静差度δ来表示
(75)
② 动态特性 指过渡过程中的性能。
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7.2.2 异步电动机的调速方式 1.变极调速
三相异步电动机的变极调速属于有级调 速，通过改变磁极对数p得到 。 2.变转差率调速
变转差率调速一般适用于绕线型异步 电动机或转差电动机。具体的实现方法 很多，比如：转子串电阻的串级调速、 调压调速、电磁转差离合器调速等。 但 是随着s的增大，电机的机械特性变软， 效率变低。
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1.3.变频率调速
(1)异步电动机的等效电路
图5-2 异步电动机定子转子等效电路
每转反在相子电图绕电动5组路势-2的中，中电产它，阻生是U1的；定为电子x定1为动绕子定势组的子切、相每割电电相流旋压绕、转；组漏磁I1的为电场漏定抗而抗子产；；的E生1E相为的2s电每，、流相其I2s；、定有r子x效12为s绕值分定组计别子的算为 如下：
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7.3.1 恒转矩负载变频器的选择
1.恒转矩负载特性
恒转矩负载是指那些负载转矩的大小，仅仅取决于负载的轻重，而和转速大小 无关的负载。带式输送机和起重机械都是恒转矩负载的典型例子。
a)
b)
图7-8 恒转矩负载的机械特性和功率特性
a) 机械特性 b) 功率特性
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(7-6)
式中 。
kN1——与绕组结构有关有常数；
N1——每相定子绕组的匝数
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(2)变频调速的要求 由式(7-6)，若
为常数，则
(7-7) 忽略定子绕组的阻抗压降 可得
若f1减小，则
增加。造成电机铁心出现深度饱和，使
电机无法正常工作。为达到下调频率时
不变，必须有
因此，在额定频率以下，即
调频时，同时下调加在
定子绕组上的电压，即恒 控制。
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7.3 对不同负载类型变频器的选择
在电力拖动系统中，存在着两个主 要转矩，一个是生产机械的ຫໍສະໝຸດ Baidu载转矩TL ，一个是电动机的电磁转矩T。这两个转 矩与转速之间的关系分别叫做负载的机 械特性n＝f (TL)和电动机的机械特性n＝f (T)。由于电动机和生产机械是紧密相连 的，它们的机械特性必须适当配合，才 能得到良好的工作状态。
，即 (5-
4)
由上式可推导出异步电动机的转速n的表达式为
(55)
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7.1.2 三相异步电动机的机械特性
机械特性是指电动机在运行时，其转速与电磁转矩之间的关 系，即
n＝f (T )。
三相异步电动机的机械特性曲线如图7-1所示。
图7-1 三相异步电动机的机械特性曲线
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2．回馈制动 由于某些原因，当n＞n1时，转子切割旋转 磁场的方向和电动运行状态n＜n1正好相反，转 子中感应电动势和电流的方向也相反，电磁转矩 T也就和n反向，为制动转矩。回馈制动是将轴上 的机械能转换成电能，回馈给电源。
图7-4 回馈制动的机械特性曲线
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7.2 异步电动机的调速方式
原理
图7-1 异步电动机的工作
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3．异步电动机的转速及转差率
只有旋转磁场和转子绕组之间存在相对运动，转子绕组才能切
割磁力线，进而产生感应电流和形成电磁转矩。因此转子转速n 与旋转磁场转速n0之间一定存在着一个差值，我们称之为转差， 用Δn表示，即
(5-3)
异步电动机的实际转速为n，n总是小于n0，异步电动机的“异步”正是 来源于此。转差n0–n与同步转速n0的比值称为转差率，用s表示
7.2.1 异步电动机的调速 1．调速与速度改变 1）调速 是在负载没有改变的情况下，根据生产 过程需要人为地强制性地改变拖动系统的转速。 2）速度改变 速度改变是由于负载的变化而引起 拖动系统的转速改变。
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2. 调速指标
1）调速范围 指电动机在额定负载时所能达到的最高转速 nLmax与最低转速nLmin之比，即
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7.1.3 三相异步电动机的起动
起动时定子电流Ist也很大，一般会达到额定电流IN 的4～7倍，除了小容量的三相异步电动机能直接起动 外，一般要采取不同的方法起动，变频器用降低频率f1 从而也降低了U1的方法来起动电动机。如图7-2所示为 低频起动时电动机的机械特性曲线。
图7-2 低频起动时电动机的机械特性曲线