《異步電機(jī)拖動(dòng)——制動(dòng)和四象限運(yùn)行 反接、能耗、回饋制動(dòng)和四象限運(yùn)行》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《異步電機(jī)拖動(dòng)——制動(dòng)和四象限運(yùn)行 反接、能耗、回饋制動(dòng)和四象限運(yùn)行（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 制 動(dòng) n Ts=0 電 動(dòng)n0 TLs=0s1反 向 電 動(dòng) 電 動(dòng) 狀 態(tài) 下n 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 為 拖 動(dòng) 性 轉(zhuǎn) 矩 ， 即 Tem與 n同 向n 正 向 電 動(dòng) 運(yùn) 行 I象 限n 反 向 電 動(dòng) 運(yùn) 行 III象 限制 動(dòng) 狀 態(tài) 下n 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 為 阻 力 矩 ， 即 Tem與 n反 向n 有 無(wú) 正 、 反 向 制 動(dòng) 運(yùn) 行 呢 ？ 1、 反 接 制 動(dòng)2、 回 饋 制 動(dòng)3、 能 耗 制 動(dòng)三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 制 動(dòng) 的 方 法 1、 反 接 制 動(dòng) 1)條 件 ： 轉(zhuǎn) 子 實(shí) 際 旋 轉(zhuǎn) 方 向 與 定 子 磁 場(chǎng) 旋 轉(zhuǎn)
2、 方向 相 反 ： n與 n0方 向 相 反 。 轉(zhuǎn) 差 率 ： 1n nns 00 3 M 3 3 M 3Rb制動(dòng)前的電路 制動(dòng)時(shí)的電路 2)功 率 平 衡 關(guān) 系 ： 電 動(dòng) 機(jī) 輸 入 功 率 為 ： 反 接 制 動(dòng) 時(shí) ， 電 動(dòng) 機(jī) 既 從 軸 上 吸 入 機(jī) 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 I 2。 0sRI3P 222em 0Rs s1I3PP 222M2 222em2 RI3PP 3） 機(jī) 械 特 性 電 源 反 接 制 動(dòng) n Ts=0
3、反 接 制 動(dòng) 電 動(dòng)n0 TLn 0快 速 停 車 s=0s1 倒 拉 反 轉(zhuǎn) （ 轉(zhuǎn) 向 反 向 反 接 制 動(dòng) ） 繞 線 轉(zhuǎn) 子 回 路 接 入 電 阻 （ 位 能 轉(zhuǎn) 矩 ）n Ts01 電 動(dòng)n0 反 接TL TLT重 載 低 速 下 放反 接 制 動(dòng)（ 繞 線 轉(zhuǎn) 子 ） TNSN SL1s1 反 接 制 動(dòng) 的 產(chǎn) 生 兩 個(gè) 條 件 ：電 源 反 接 適 用 于 反 抗 性 負(fù) 載 快 速 停 機(jī)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(fù) 載 的 勻 低 速 下 放 TL TL制 動(dòng) 前 ： 正 向 電 動(dòng) 狀
4、態(tài) 。 制 動(dòng) 時(shí) ： 定 子 相 序 改 變 ， n0 變 向 。 O n T1 n02 n0 b s = n0 n n0 = n0 n n0即 ： s 1 (第 II象 限 )。 同 時(shí) ： E2s、 I2 反 向 ， Tem 反 向 。 ac a 點(diǎn) b 點(diǎn) (T 0， 制 動(dòng) 開 始 )慣 性 n c 點(diǎn) (n = 0， T 0)， 制 動(dòng) 結(jié) 束 。 d 4） 電 源 反 接 制 動(dòng) 過(guò) 程 快 速 停 車 制 動(dòng) 過(guò) 程 若 到 c 點(diǎn) 時(shí) ， 若 未 切 斷 電 源 ：（ a） 若 為 反 抗 性 負(fù) 載 TL TLO n T1 n02 n 0 b ac d 若 |Tc|TL|，
5、 則 反 向 起 動(dòng)進(jìn) 入 III象 限 ， 穩(wěn) 定 運(yùn) 行在 d點(diǎn) ， 此 時(shí) 為 反 向 電 動(dòng)狀 態(tài) 若 到 c 點(diǎn) 時(shí) ， 若 未 切 斷 電 源 ：（ b） 若 為 位 能 性 負(fù) 載 TL TLO n T1 n02 n 0 b ac d 進(jìn) 入 III象 限 ，Tem和 TL均 為 拖 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 ，使 電 機(jī) 反 向 起 動(dòng) ，直 到 進(jìn) 入 IV象 限 ，穩(wěn) 定 運(yùn) 行 在 e點(diǎn) ，此 時(shí) Tem0， ne|-n0|,電 機(jī) 發(fā) 電 運(yùn) 行狀 態(tài) ， 為 回 饋 制 動(dòng) 狀 態(tài) e 取 決 于 Rb 的 大 小 。 制 動(dòng) 效 果 aO n T1n02 n0b c 制 動(dòng) 時(shí)
6、的 功 率 Pem = 3I22 R2 Rb s 0 PCu2 = 3(R2 Rb ) I22 = Pem PM = Pe |PM| 0 PM = (1 s ) Pem 三 相 電 能 電 磁 功 率 P em 轉(zhuǎn) 子 機(jī) 械 功 率 PM定 子 轉(zhuǎn) 子電 阻消 耗掉 O n T 1n0 2b c TLad 制 動(dòng) 過(guò) 程 定 子 相 序 不 變 ， 轉(zhuǎn) 子 電 路 串 聯(lián) 對(duì) 稱 電 阻 Rb。a 點(diǎn) b 點(diǎn) (Tb TL)， 慣 性 n c 點(diǎn) ( n = 0， Tc TL ) 在 TL 作 用 下 電 機(jī) 反 向 起 動(dòng) d 點(diǎn) ( nd 0， Td = TL ) 制 動(dòng) 運(yùn) 行 狀 態(tài)
7、 制 動(dòng) 效 果 改 變 Rb 的 大 小 ， 改 變 特 性 2 的 斜 率 ， 改 變 nd 。 3e 低 速 提 升 重 物 5） 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 過(guò) 程 LT 制 動(dòng) 時(shí) 的 功 率s = n0 n n0第 IV象 限 ： 1 (n 0)Pem = 3I22 R2 Rb s 0 PCu2 = 3(R2 Rb ) I22 = Pem PM = Pem |PM| 0 PM = (1 s ) Pem 定 子 輸 入 電 功 率 軸 上 輸 入 機(jī) 械 功 率 （ 位 能 負(fù) 載 的 位 能 ） 電 功 率 與 機(jī) 械 功 率 均 消 耗 在 轉(zhuǎn) 子 電 路 中 。 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行 與
8、 反 接 制 動(dòng) 運(yùn) 行 的 異 同n 功 率 關(guān) 系 相 同n n與 n0反 向 ， s1q 倒 拉 反 轉(zhuǎn) n00， n1q 電 源 反 接 n00， s1n 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行 時(shí) 的 負(fù) 載 向 電 動(dòng) 機(jī) 送 入 機(jī) 械 功 率 是靠 負(fù) 載 貯 存 的 位 能 的 減 小 ； 而 反 接 制 動(dòng) 是 靠 電 機(jī)慣 性 。 2、 回 饋 制 動(dòng) 1） 條 件 ： 0n nnsnn 000 , 2） 功 率 平 衡 關(guān) 系 ： （ 電 動(dòng) 機(jī) 發(fā) 電 運(yùn) 行 ）PemP1 PM P0 P2轉(zhuǎn) 差 功 率輸 入 有 功 功 率 電 磁 功 率 機(jī) 械 功 率 軸 上 輸 出 功 率
9、=風(fēng) 摩 損 耗 雜 散 損 耗 （ 含 各 諧 波 損 耗 ） 回 饋Is Im 2cu f emp p sP Fep1Cup 1 2E E 2I2(1 )s Rs 2R0 fvp p p 3） 機(jī) 械 特 性 ： 2 212 221 1 232 em RpU sT Rf R X Xs n Ts01回 饋 制 動(dòng) 電 動(dòng)n 0S0 T n O f1 f1f1 f11. 調(diào) 速 過(guò) 程 中 的 回 饋 制 動(dòng) （ 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(dòng) 的 產(chǎn) 生 2. 位 能 性 負(fù) 載 拖 動(dòng) 電 機(jī) 高 于 同 步 轉(zhuǎn) 速
10、 回 饋 制 動(dòng)（ 轉(zhuǎn) 向 不 變 ）如 ： 電 車 下 坡 n Ts01回 饋 制 動(dòng) 電 動(dòng)n0S n0) M 33S1 制 動(dòng) 前 S1 合 上 ， S2 斷 開 ， 電 機(jī) 為 電 動(dòng) 狀 態(tài) 。 n U S2 Rb3、 能 耗 制 動(dòng) 1)條 件 ： 將 需 制 動(dòng) 的 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 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(chǎng) 。 M 33S1 制 動(dòng) 前 S1 合 上 ， S2 斷 開 ， 電 機(jī) 為 電 動(dòng) 狀 態(tài) 。 制 動(dòng) 時(shí) S1 斷 開 ， S2 合 上 。 定 子 : U IZ 轉(zhuǎn) 子 :
11、n E2 I2 電 機(jī) 為 制 動(dòng) 狀 態(tài) 。 n U S2 RbIZF FT T 3、 能 耗 制 動(dòng) 1)條 件 ： 將 需 制 動(dòng) 的 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 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(chǎng) 。 T與 n反 向 2) 能 耗 制 動(dòng) 過(guò) 程 迅 速 停 車 TLO n T12 制 動(dòng) 過(guò) 程 制 動(dòng) 前 ： 特 性 1。 制 動(dòng) 時(shí) ： 特 性 2。原 點(diǎn) O (n = 0， T = 0)，a 點(diǎn) b 點(diǎn)慣 性 ab (T 0， 制 動(dòng) 開 始 )n 制 動(dòng) 過(guò) 程 結(jié) 束 制 動(dòng) 效 果 Rb IZ T
12、制 動(dòng) 快 。 制 動(dòng) 時(shí) 的 功 率 定 子 輸 入 ： P 1 = 0， 軸 上 輸 出 ： P2 = T 0 。 動(dòng) 能 P2 轉(zhuǎn) 子 電 路 的 電 能 PCu2消 耗 掉 3)定 子 等 效 電 流電 磁 轉(zhuǎn) 矩 Tem的 產(chǎn) 生 ， 僅 與 定 子 磁 動(dòng) 勢(shì) 的 大 小 以 及它 與 轉(zhuǎn) 子 之 間 的 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 有 關(guān) ?？?以 用 三 相 交 流 電 流 產(chǎn) 生 的 旋 轉(zhuǎn) 磁 動(dòng) 勢(shì) F等 效 代 替直 流 磁 動(dòng) 勢(shì) FZ。等 效 原 則 ：a） 保 持 磁 動(dòng) 勢(shì) 幅 值 不 變b） 保 持 磁 動(dòng) 勢(shì) 與 轉(zhuǎn) 子 之 間 相 對(duì) 轉(zhuǎn) 速 不 變 ， 為 0-n=
13、-n。 0nn 能 耗 制 動(dòng) 轉(zhuǎn) 差 率 Y接 ， 輸 入 直 流 電 流 IZ， 則 A相 和 B相 繞 組 分 別 產(chǎn) 生 ,A BF F 1A B ZF F N I 合 成 磁 動(dòng) 勢(shì) 13 3Z A ZF F N I 三 相 繞 組 中 通 過(guò) 三 相 交 流 電 流 ， 合 成 磁 動(dòng) 勢(shì) F 1 1 11 3 22F I NIN 定 子 相 電 流 的 有 效 值定 子 每 相 繞 組 匝 數(shù) 由 F=FZ得 1 1 1 33 3 22Z A ZF F N I I N F 1 23 ZI I即 定 子 Y接 方 式 ， IZ產(chǎn) 生 的 磁 動(dòng) 勢(shì) 可 以 由 定 子 繞 組 通
14、入大 小 為 的 三 相 交 流 電 流 產(chǎn) 生 的 磁 動(dòng) 勢(shì) 等 效 。 1 23 ZI I 2 2 2 1 2 2 22 2 2 2 22 cos(90 )2 sinm mm mI I I I II I I I 1 2 2 22 22 2 2m m m mmE E I ZI X X XI R XX 22 2 22 2sin XR X 從 相 量 圖 中 ， 由 余 弦 定 理 得忽 略 鐵 損 4)電 磁 轉(zhuǎn) 矩 及 機(jī) 械 特 性 mI 2 22 12 2 22 2( )mmI XI R X X 2 2 22 22 120 0 220 23 3 ( ) memem mR RI I XP
15、T R X X 由 前 式 得 到電 磁 轉(zhuǎn) 矩 2 2 22 22 120 0 220 23 3 ( ) memem mR RI I XPT R X X 由 上 式 可 知 ， 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 能 耗 制 動(dòng) 時(shí) 的 轉(zhuǎn) 矩 決 定 于 等 效 電 流 I1，并 且 還 是 轉(zhuǎn) 子 相 對(duì) 轉(zhuǎn) 速 與 轉(zhuǎn) 子 回 路 電 阻 R2的 函 數(shù) 。令 0 emdTd 可 求 得 能 耗 制 動(dòng) 時(shí) 的 最 大 轉(zhuǎn) 矩 Tm及 對(duì) 應(yīng) 的 臨 界 相 對(duì) 轉(zhuǎn) 速 m2 2m mRX X 2 21 0 23 2( )mm mI XT X X 機(jī) 械 特 性 圖 ： n Ts01能 耗 制 動(dòng) 電
16、 動(dòng)n0 T L0Tmax 機(jī) 械 特 性 圖 ： n T s0 1 能 耗 制 動(dòng) 電 動(dòng) n0 TL0Tmax 變 電 阻 變 勵(lì) 磁 能 耗 制 動(dòng) 時(shí) 的 機(jī) 械 特 性 特 點(diǎn) ： O n T 因 T 與 n 方 向 相 反 ， n T 曲 線 在 第 二 、 四 象 限 。 因 n = 0 時(shí) ， T = 0， n T 曲 線 過(guò) 原 點(diǎn) 。 制 動(dòng) 電 流 增 大 時(shí) ， 制 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 也 增 大 ； 產(chǎn) 生 最 大 轉(zhuǎn) 矩 的 轉(zhuǎn) 速 不 變 。 I 1 I1 n 采 用 能 耗 制 動(dòng) 停 車 ， 既 要 有 較 大 的 制 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩 ，又 不 要 使 定 、 轉(zhuǎn) 子 回
17、 路 電 流 過(guò) 大 而 使 繞 組 過(guò) 熱 ，根 據(jù) 經(jīng) 驗(yàn) ：對(duì) 鼠 籠 式 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ：對(duì) 繞 線 式 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ： 0(4 5)ZI I 0(2 3)ZI I 2 22(0.2 0.4) 3 Ns NER RI 222NNEIR 轉(zhuǎn) 子 堵 轉(zhuǎn) 時(shí) 兩 集 電 環(huán) 間 的 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì)轉(zhuǎn) 子 額 定 電 流轉(zhuǎn) 子 每 相 繞 組 回 路 電 阻22 23N NNs ER I 0 1(0.2 0.5) NI I 5) 能 耗 制 動(dòng) 運(yùn) 行 下 放 重 物 T LO n T12 a a 點(diǎn) b 點(diǎn) 慣 性 (T 0， 制 動(dòng) 開 始 )b n 原 點(diǎn) O (n
18、= 0， T = 0)在 TL作 用 下 n 反 向 增 加 c c 點(diǎn) (T = TL), 制 動(dòng) 運(yùn)行 狀 態(tài)以 速 度 nc 穩(wěn) 定 下 放 重 物 。 a） 若 為 反 抗 性 負(fù) 載電 動(dòng) 機(jī) 停 車b） 若 為 位 能 性 負(fù) 載 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 四 象 限 運(yùn) 行 n Ts=0反 接 制 動(dòng) 電 動(dòng)n0 TL快 速 停 車 s=0s1能 耗 制 動(dòng) 回 饋 制 動(dòng)反 向 電 動(dòng) 反 接 制 動(dòng) |倒 拉 反 轉(zhuǎn)能 耗 制 動(dòng) n 例 ： 某 起 重 機(jī) 吊 鉤 由 一 臺(tái) 繞 線 式 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) 拖 動(dòng) ，電 動(dòng) 機(jī) 額 定 數(shù) 據(jù) 為 ： PN=40
19、kW， nN=1464r/min，T=2.2， R2=0.06。 電 動(dòng) 機(jī) 的 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 TL的 情 況 是 ，提 升 重 物 TL1=261Nm， 下 放 重 物 TL2=208Nm。n （ 1） 提 升 重 物 ， 要 求 有 低 速 、 高 速 兩 檔 ， 且 高 速 時(shí)轉(zhuǎn) 速 nA為 工 作 在 固 有 特 性 上 的 轉(zhuǎn) 速 ， 低 速 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 為nB=0.25nA， 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(yīng) 串 入 的 電 阻 值 。n （ 2） 下 放 重 物 ， 要 求 有 低 速 、 高 速 兩 檔 ，
20、且 高 速 時(shí)轉(zhuǎn) 速 nC為 工 作 在 負(fù) 序 電 源 的 固 有 機(jī) 械 特 性 上 的 轉(zhuǎn) 速 ，低 速 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 n D=-nB， 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(yīng) 串 入 的 電 阻 值 。 說(shuō) 明 電 動(dòng)機(jī) 運(yùn) 行 在 哪 種 狀 態(tài) 。 解 ： 首 先 根 據(jù) 題 意 畫 出 該 電 動(dòng) 機(jī) 運(yùn) 行 時(shí) 的 機(jī) 械 特 性0 n TABD C-n0 n0 TL2 TL1A、 B為 提 升 重 物 時(shí) 的 兩 個(gè) 工 作 點(diǎn)C、 D為 下 放 重 物 時(shí) 的 兩 個(gè) 工 作 點(diǎn)其 次 計(jì) 算 固 有 機(jī) 械 特
21、性 相 關(guān) 數(shù) 據(jù)額 定 轉(zhuǎn) 差 率0 0 1500 1464 0.0241500NN n ns n 固 有 特 性 臨 界 轉(zhuǎn) 差 率 2 2( 1)0.024(2.2 2.2 1) 0.1m N T Ts s 額 定 轉(zhuǎn) 矩60 40( ) 9550 261Nm2 1464NN NPT n （ 1） 提 升 重 物 時(shí) 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩1 261L NT T 即 高 速 點(diǎn) A點(diǎn) 為 額 定 工 作 點(diǎn) 1464 /minA Nn n r 低 速 點(diǎn) B點(diǎn) 0.25 366 /minB An n r B點(diǎn) 轉(zhuǎn) 差 率 0 0 1500 366 0.7561500BB n ns n 過(guò) B點(diǎn)
22、機(jī) 械 特 性 臨 界 轉(zhuǎn) 差 率 2 2( 1)0.756(2.2 2.2 1) 3.145mB B T Ts s 低 速 時(shí) 每 相 串 入 電 阻 RsB 22mmB sBs Rs R R 2 3.145( 1) ( 1)0.06 1.8270.1mBsB msR Rs （ 2） 下 放 重 物 時(shí) 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩2 208 0.8L NT T 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 為 0.8TN， 在 固 有 機(jī) 械 特 性 上 運(yùn) 行 的 轉(zhuǎn) 差 率 s，20.8 T NN mm TT sss s 得 0 1500 28 1528 /minCn n n r 相 應(yīng) 轉(zhuǎn) 速 降 落 為0.0188( )s
23、另 一 解 不 合 理 舍 去 2 2.20.8 0.10.1s s 負(fù) 向 序 電 源 高 速 下 放 重 物 時(shí) ， 電 動(dòng) 機(jī) 處 于 反 向 回 饋 制 動(dòng) 狀 態(tài) ：0 0.0188 1500 28 /minn sn r 低 速 下 放 重 物 時(shí) ， 電 動(dòng) 機(jī) 處 于 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 制 動(dòng) 狀 態(tài) ， 轉(zhuǎn) 速 為366 /minD Bn n r 相 應(yīng) 的 轉(zhuǎn) 差 率 0 0 1500 ( 366) 1.2441500DD n ns n 過(guò) D點(diǎn) 機(jī) 械 特 性 臨 界 轉(zhuǎn) 差 率 2 2 22 12.2 2.21.244( 1) 6.6080.8 0.8T N T NmD B L LT Ts s T T 低 速 時(shí) 每 相 串 入 電 阻 RsD 22mmD sDs Rs R R 2 6.608( 1) ( 1)0.06 3.9050.1mDsD msR Rs 謝 謝 ！
異步電機(jī)拖動(dòng)——制動(dòng)和四象限運(yùn)行 反接、能耗、回饋制動(dòng)和四象限運(yùn)行
