第章变频调速拖动系统

，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)
用（第2版）》第7章
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
用（第2版）》第7章
(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
用（第2版）》第7章
(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
第章变频调速拖动系统
用（第2版）》第7章
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。
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。
用（第2版）》第7章
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
调频时，同时下调加在
定子绕组上的电压，即恒 控制。
用（第2版）》第7章
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，一个是生产机械的负载转矩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。
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。
用（第2版）》第7章
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：
用（第2版）》第7章
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

用（第2版）》第7章
用（第2版）》第7章
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
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
用（第2版）》第7章
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
用（第2版）》第7章
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
(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。
用（第2版）》第7章
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
用（第2版）》第7章
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
用（第2版）》第7章
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
用（第2版）》第7章
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。