变频器在工作时,有时f调的很低,同时l也很低。此时定子绕组上的电压降△U 在电压磊中所占的比例不能忽略。由于△U所占比例增加,将使定子电流减小,从而使 φ减小,这将引起低速时的输出转矩减小。此时,可提高来补偿△U的影响,使得 E/1不变,即￠不变,这种控制方法称为电压补偿,也称为转矩补偿。 三相异步电动机的机械特性 电动机的电磁转矩T与转子转速n之间的关系,称为电动机的机械特性,即nf 7)如图所示 下面讨论曲线上几个特殊的转矩:T:、、T 三、三相异步电动机的调速 1.变极调速 三相异步电动机的变极调速是有级调速,通过改变磁极对数p,可以得到2:1调速 3:2调速、4:3调速及三速电机等,调速的级数很少。由于磁极对数p取决于定子绕组 的结构,而且笼型转子的极数能自动地保持与定子极数相等,所以此调速只适用于特 制的笼型异步电动机,这种电动机结构复杂,成本高。 2.变转差率调速 变转差调速一般适用于线绕型异步电动机或滑差电动机。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等。随着s的増大, 电动机的机械特性变软,效率降低 3.变频率调速 变频调速具有调速范围宽,调速平滑性好,调速前后的不改变机械特性硬度,调速的 动态特性好等特点。根据电动机理论,当f较高时,忽略定子绕组电阻,最大电磁转矩
6 变频器在工作时，有时ƒ1 调的很低，同时 U1 也很低。此时定子绕组上的电压降△U 在电压 U1 中所占的比例不能忽略。由于△U 所占比例增加，将使定子电流减小，从而使 Φm 减小，这将引起低速时的输出转矩减小。此时，可提高 U1 来补偿△U 的影响，使得 E1/ƒ1 不变，即 Φm 不变，这种控制方法称为电压补偿，也称为转矩补偿。 二、三相异步电动机的机械特性 电动机的电磁转矩 T 与转子转速 n 之间的关系，称为电动机的机械特性，即 n=ƒ （T） 如图所示 下面讨论曲线上几个特殊的转矩：Tst、TN、TM 三、三相异步电动机的调速 1．变极调速 三相异步电动机的变极调速是有级调速，通过改变磁极对数 p，可以得到 2:1 调速、 3:2 调速、4:3 调速及三速电机等，调速的级数很少。由于磁极对数 p 取决于定子绕组 的结构，而且笼型转子的极数能自动地保持与定子极数相等，所以此调速只适用于特 制的笼型异步电动机，这种电动机结构复杂，成本高。 2．变转差率调速 变转差调速一般适用于线绕型异步电动机或滑差电动机。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等。随着 s 的增大， 电动机的机械特性变软，效率降低。 3．变频率调速 变频调速具有调速范围宽，调速平滑性好，调速前后的不改变机械特性硬度，调速的 动态特性好等特点。根据电动机理论，当ƒ1 较高时，忽略定子绕组电阻，最大电磁转矩
T∝(l/f1)2、临界转差率s∝/1、对应临界转速的转速差△n=sn=s160f1/p为 常数、起动转矩72∝/f3:当f较低时,定子绕组电阻的影响不可忽略,最大电磁转 矩G随着频率的减小而减小、转速差△n仍为常数、:随着频率减小而减小。按照上 述分析,可以大致了解变频调速的机械特性,如图所示。下面分两种情况进行说明。 (1)基频以下的恒磁通变频调速 调速时,通常以电动机的额定频率为基本频率,即基频。在基频以下调速时,须保 持B/∫1恒定即保持主磁通φ恒定。由于E难以直接控制,f较高时,保持/f1恒 ,即可近似地保持主磁通中恒定。由于∝(/f1)2,保持b/恒定时,需恒定 电动机带动负载的能力不变:而且此过程中,转速差△n基本不变,所以调速后的机械 特性曲线平行地移动,电动机的输出转矩不变,属于恒转矩调速。 当∫较低时,若仍由矶/f恒定来代替E/1恒定,会带来较大的误差,T和随 着频率的减小而减小,电动机带动负载的能力变小。此时,若仍由矶/f恒定来代替E/ ∫恒定,可采用电压补偿方法,即适当提高电压b,目的是补偿定子阻抗压降,近似保 持B/f1恒定,提高电动机带动负载的能力,其机械特性曲线如图虚线所示。 (2)基频以上的弱磁变频调速 由于电动机不能超过额定电压运行,所以频率由额定值向上升高时,定子电压不 可能随之升高,只能保持在额定值不变。这样必然会使φ随着f的升高而下降,类似
7 TM∝（U1/ƒ1）2、临界转差率 sL ∝1/ƒ1、对应临界转速的转速差△n = sL n1 = sL 60ƒ1/p 为 常数、起动转矩 Tst∝U 2 1/ƒ1 3；当ƒ1 较低时，定子绕组电阻的影响不可忽略，最大电磁转 矩 TM 随着频率的减小而减小、转速差△n 仍为常数、Tst 随着频率减小而减小。按照上 述分析，可以大致了解变频调速的机械特性，如图所示。下面分两种情况进行说明。 ⑴基频以下的恒磁通变频调速 调速时，通常以电动机的额定频率为基本频率,即基频。在基频以下调速时，须保 持 E1/ƒ1 恒定即保持主磁通 Φm 恒定。由于 E1 难以直接控制， ƒ1 较高时，保持 U1/ƒ1 恒 定，即可近似地保持主磁通 Φm 恒定。由于 TM∝（U1/ƒ1）2，保持 U1/ƒ1 恒定时，TM 恒定， 电动机带动负载的能力不变；而且此过程中，转速差△n 基本不变，所以调速后的机械 特性曲线平行地移动，电动机的输出转矩不变，属于恒转矩调速。 当ƒ1 较低时，若仍由 U1/ƒ1 恒定来代替 E1/ƒ1 恒定，会带来较大的误差，TM 和 Tst 随 着频率的减小而减小，电动机带动负载的能力变小。此时，若仍由 U1/ƒ1 恒定来代替 E1/ ƒ1 恒定，可采用电压补偿方法，即适当提高电压 U1，目的是补偿定子阻抗压降，近似保 持 E1/ƒ1 恒定，提高电动机带动负载的能力，其机械特性曲线如图虚线所示。 ⑵基频以上的弱磁变频调速 由于电动机不能超过额定电压运行，所以频率由额定值向上升高时，定子电压不 可能随之升高，只能保持在额定值不变。这样必然会使 Φm 随着ƒ1 的升高而下降，类似
于直流电动机的弱磁调速。 由于∝(/f1)2,保持磊恒定时,随着f的升高而下降,电动机带动负载的 能力变小:随着∫的升高,φ下降,电磁转矩T下降,而转速上升,属于近似恒功率 调速 第二节三相异步电动机的起动和制动 从提高劳动生产率的角度看,电动机起动时间、制动时间越短越好。但是由于 相异步电动机起动和制动的具体特点,起动时间、制动时间又不能太短。 、起动 1.要求:「有不太大的起动电流但是直接起动时情况恰恰相反 足够大的起动转矩 动态转矩△T很小 2.低频起动:在变频调速拖动系统中,变频器用降低频率∫:(从而也降低了U)的方 法来起动电动机。启动过程如下图。 优点:转速差△n被限制在一定的范围,起动电流也将被限制在一定的范围内,而 且动态转矩△T很小,起动过程很平稳 制动 电动机的制动状态是指电磁转矩T与转子转速n方向相反的状态。三相异步电动 机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动,通常反接制动在变频调速系统中应 用很少,下面介绍前两种制动方式
8 于直流电动机的弱磁调速。 由于 TM∝（U1/ƒ1） 2，保持 U1 恒定时，TM 随着ƒ1 的升高而下降，电动机带动负载的 能力变小；随着ƒ1 的升高，Φm 下降，电磁转矩 T 下降，而转速上升，属于近似恒功率 调速。 第二节 三相异步电动机的起动和制动 从提高劳动生产率的角度看，电动机起动时间、制动时间越短越好。但是由于三 相异步电动机起动和制动的具体特点，起动时间、制动时间又不能太短。 一、起动 1.要求： 有不太大的起动电流 但是直接起动时情况恰恰相反 足够大的起动转矩 动态转矩△T 很小 2．低频起动：在变频调速拖动系统中，变频器用降低频率ƒ1（从而也降低了 U1）的方 法来起动电动机。启动过程如下图。 优点：转速差△n 被限制在一定的范围，起动电流也将被限制在一定的范围内，而 且动态转矩△T 很小，起动过程很平稳。 二、制动 电动机的制动状态是指电磁转矩 T 与转子转速 n 方向相反的状态。三相异步电动 机的制动方式有直流制动、回馈制动和反接制动，通常反接制动在变频调速系统中应 用很少，下面介绍前两种制动方式
1.直流制动 (1)原理电动机制动时,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。由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转,它切割恒定磁场产生感应 电流,用左手定则可判断感应电流在磁场中受力方向,从而可判断电磁转矩方向与转 子转速方向相反,为制动转矩。 (2)直流制动过程由电动运行状态的A点平跳至曲线②的B点,在制动转矩和负载 转矩共同作用下沿着曲线②减速,直到n=0,直流制动结束。 (3)实质将转子中储存的机械能转换成电能,并消耗在转子电阻上。 (a)直流制动的原理(b)直流制动的机被特性曲线 ①为原电动运行状态机械特性曲线 ②为直流制动运行状态机械特性曲线 2.回馈制动 (1)原理由于某些原因,当n>n1时,则转子切割旋转磁场的方向和电动运行状态 (n<n)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。 (2)实质将轴上的机械能转换成电能,回馈给电源。 (3)下面分析两种不同的回馈制动情况: ①起重机下放重物时由于重力作用,电动机转速n沿曲线①增加,当mm时,电磁 转矩T为制动转矩,直到P7=,工作点由A点移至B点,重物以m匀速下放 ②变频调速时∫降低瞬间,由于机械惯性,电动机转速n来不及变化,工作点由A 点平跳至C点,于是得到制动转矩T,使电动机沿着曲线②减速
9 1．直流制动 （1）原理 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。由于转子在机械惯性作用下仍按原方向旋转，它切割恒定磁场产生感应 电流，用左手定则可判断感应电流在磁场中受力方向，从而可判断电磁转矩方向与转 子转速方向相反，为制动转矩。 （2）直流制动过程 由电动运行状态的 A 点平跳至曲线②的 B 点，在制动转矩和负载 转矩共同作用下沿着曲线②减速，直到 n=0，直流制动结束。 （3）实质 将转子中储存的机械能转换成电能，并消耗在转子电阻上。 (a) 直流制动的原理 (b) 直流制动的机械特性曲线 ①为原电动运行状态机械特性曲线 ②为直流制动运行状态机械特性曲线 2．回馈制动 （1）原理 由于某些原因，当 n>n1 时,则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。 （2）实质 将轴上的机械能转换成电能，回馈给电源。 （3）下面分析两种不同的回馈制动情况： ①起重机下放重物时 由于重力作用，电动机转速 n 沿曲线①增加，当 n>n1 时, 电磁 转矩 T 为制动转矩，直到 T=TB=TL，工作点由 A 点移至 B 点，重物以 nB匀速下放。 ②变频调速时 ƒ1 降低瞬间，由于机械惯性，电动机转速 n 来不及变化，工作点由 A 点平跳至 C 点，于是得到制动转矩 TC，使电动机沿着曲线②减速
曲线①第一象限为电动机电动运行状态 曲线①第二象限起重机下放重物时电动机处于回馈制动状态 曲线②第二象限频率降低时电动机处于回馈制动状态
10 曲线①第一象限为电动机电动运行状态。 曲线①第二象限起重机下放重物时电动机处于回馈制动状态 曲线②第二象限频率降低时电动机处于回馈制动状态