（2）变频调速的基本方式   在异步电动机调速时，总是希望主磁通?m保持为额定值，这是因为如果磁通太弱，电动机的铁心得不到充分利用，是一种浪费； 而如果磁通太强，又会使铁心饱和，导致过大的励磁电流，严重时甚至会因绕组过热而损坏电机。对于直流电动机，其励磁系统是独立的，  只要对电枢反应的补偿合适，容易保持?m不变，而在异步电动机中，磁通是定子和转子磁势共同作用的结果，所以保持?m不变的方法与直流电动机的情况不同。根据异步电动机定子每相电动势有效值的公式  如果略去定子阻抗压降，则定子端电压Us≈Es，即有  上式表明，在变频调速时，若定子端电压不变，则随着频率f1的升高，气隙磁通?m将减小。  （11-34） 第11章 交流电动机的电力拖动 又从转矩公式   可知，在I’r 相同的情况下，?m 减小势必导致电动机输出转矩下降，使电动机的利用率恶化。   同时，电动机的最大转矩也将减小，严重时会使电动机堵转。         反之，若减小频率f1，则?m将增加，使磁路饱和，励磁电流上升，导致铁损急剧增加，这也是不允许的。因此，在变频调速过程中应同时改变定子电压和频率，以保持主磁通不变。而如何按比例改变电压和频率，这要分基频（额定频率）以下和基频以上两种情况讨论。 第11章 交流电动机的电力拖动         1） 基频以下调速。根据式（11-34），要保持?m不变，应使定子端电压Us与频率f1成比例地变化，即 （11-35）     由最大转矩公式  其中                                     ，当 f1 相对较高时，因                         可忽略定子电阻Rs，这样上式可简化为 （11-36） 第11章 交流电动机的电力拖动         由于Tem =KTTN，因此为了保证变频调速时电机过载能力不变，就要求变频前后的定子端电压、频率及转矩满足 （11-37）         上式表示：在变频调速时为了使异步电动机的过载能力保持不变，定子端电压的变化规律。          对于恒转矩调速，因为TN =T’N，由式（11-37）可得   即对于恒转矩负载，采用恒压频比控制方式， 既保证了电机的过载能力不变，同时又满足主磁通?m保持不变的要求。这说明变频调速适用于恒转矩负载。 第11章 交流电动机的电力拖动        下面分析恒压频比控制变频调速时，异步电动机的人为机械特性。因为Us/f1=常数，故磁通?m基本保持不变也近似为常数，此时异步电动机的电磁转矩可表示为 （11-38）         由于Us/f1=常数，且当f1相对较高时，从式（11-36）可看出，不同频率时的最大转矩Tem保持不变，所对应的最大转差率为 （11-39）        不同频率时最大转矩所对应的转速降落为  （11-40） 第11章 交流电动机的电力拖动         因此，恒压频比控制变频调速时，由于最大转矩和最大转矩所对应的转速降落均为常数，此时异步电动机的机械特性是一组相互平行且硬度相同的曲线，如图11-26所示。 但在f1变到很低时，              也很小， Rs 不能被忽略，且由于Us和Es都较小，定子阻抗压降所占的份额比较大。此时，最大转矩和最大转矩对应的转速降落不再是常数，    而是变小了。为保持低频时电动机有足够大的转矩，可以人为地使定子电压Us抬高一些，近似地补偿一些定子压降。  第11章 交流电动机的电力拖动         对于恒功率调速，由于    保持恒定，则，   即   代入式（11-37）可得  （11-42） 第11章 交流电动机的电力拖动          由此可见，在恒功率调速时，如按                           控制定子电压的变化，能使电机的过载能力保持不变，但磁通将发生变化；若按                       控制定子电压的变化，则磁通?m将基本保持不变，但电机的过载能力保持将在调速过程中发生变化。         2） 基频以上调速。   频率f1从额定频率f1N往上增加，若仍保持Us/f1 =常数，势必使定子电压Us超过额定电压UN，这是不允许的。这样，基频以上调速应采取保持定子电压不变的控制策略，通过增加频率f1，使磁通?m与f1成反比地降低，这是一种类似于 直流电机弱磁升速的调速方法。          设保持定子电压Us=UN，改变频率时异步电动机的电磁转矩 （11-43） 第11章 交流电动机的电力拖动         由于f1较高，可忽略定子电阻Rs，故最大转矩为         其对应的最大转差与转速降落同式（11-39）和式（11-40），为常数。这样，保持定子电压Us不变，升高频率调速时，最大转矩随频率的升高而减小，而最大转矩对应的转速降落是常数，因此对应的机械特性是平行的，硬度也相同的。但频率越高，最大转矩越小，如右图所示。 第11章 交流电动机的电力拖动           基频以上变频调速过程中，异步电动机的电磁功率为          在异步电动机的转差率s 很小时，由于  上式中的Rs、                 均可忽略，即基频以上变频调速时，异步电动机的电磁功率可近似为  （11-44）         由于变频调速过程中，若保持Us不变，转差率s变化也很小，故可近似认为调速过程中Pem是不变的，即在基频以上的变频调速，可近似为恒功率调速。 第11章 交流电动机的电力拖动         把基频以下和基频以上两种情况综合起来，可得到异步电动机变频调速控制特性，如图11-28所示。  第11章 交流电动机的电力拖动         （3）变频调速的实现     要实现变频调速必须有专用的变频电源，   随着新型电力电子器件和半导体变流技术、自动控制技术等的不断发展，   变频电源目前都是应用电力电子器件构成的变频装置。 图11-29所示为采用电力电子变频器供电的异步电动机变频调速系统。  第11章 交流电动机的电力拖动         综上所述，三相异步电动机变频调速具有优异的性能，调速范围大，调速的平滑性好，可实现无极调速；调速时异步电动机的机械特性硬度不变，稳定性好；变频时Us按不同规律变化可实现恒转矩或恒功率调速，以适应不同负载的要求，是异步电动机调速最有发展前途的一种方法。但是，要实现变频调速必须有专用的变频电源。随着新型电力电子器件和半导体变流技术、自动控制技术等的不断发展，变频电源目前都是应用电力电子器件构成的变频装置。关于变频电源及其变频调速的具体控制线路将在本专业后续课程中介绍，有兴趣的同学也可参考有关的专著或文献。 第11章 交流电动机的电力拖动 11.4  异步电动机的制动         与直流电动机一样三相异步电动机也可以工作在制动运转状态。制动状态时，电动机的电磁转矩方向与转子转动方向相反，起着制止转子转动的作用，电动机由轴上吸收机械能，并转换成电能。电动机制动作用有制动停车、加快减速过程和变加速运动为等速运动等三种，制动的方法主要有能耗制动、反接制动和回馈制动三种。 第11章 交流电动机的电力拖动 max.book118.com 异步电动机的能耗制动         1.  能耗制动的原理         如下图
第11章－交流电动机的电力拖动.ppt