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LFChun制作大连理工大学电气工程系第4章异步电机的电力拖动4.1三相异步电动机的机械特性4.2电力拖动系统的稳定运行4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速4.5三相异步电动机的制动第

4章异步电机的电力拖动4.1三相异步电动机的机械特性4.2电力拖动系统的稳定运行4.3三相异步电动机的起动4.4三相异步电动机的调速4.5三相异步电动机的制动电机与拖动返回主页大连理工大学电气工程系4.1三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩公式1.电磁转矩的物理公式Pe=m2E2I2cos

2E2=4.44f1kw2N2ΦmT=PeΩ060Pe2n0=T=CTΦmI2cos2※转矩常数:pPe2f1=4.44pm2kw2N22CT=第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系m2p2f1=

E2sE2√R22＋(sX2)2R2√R22＋(sX2)22.电磁转矩的参数公式pPe2f1T=m2p2f1=E2I2cos2m2p2f1=sR2E22R22＋(sX2)2(4.44f1kw2N2Φm)2m2p2f1=sR2R22＋(sX2)24.

44f1kw2N2m2p2f1=sR2R22＋(sX2)2()U14.44f1kw1N124.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系()2m22=spR2U12f1［R22＋(sX2)2］kw2N2kw1N1令(

)2m22KT=kw2N2kw1N1T=KTspR2U12f1［R22＋(sX2)2］4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3.电磁转矩的实用公式由=0，得dTds最大（临界）转矩TM=KTpU122f1X2临界转差率R2X2sM=由此可见：①T(TM)∝U12，sM与U

1无关。②sM∝R2，TM与R2无关。额定电磁转矩最大转矩倍数TMTNMT=4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系若忽略T0，则602TN=PNnNT=+2TMsMsssM整理上面各式，得［］=±－1ssMT

MT()2TMT4.1三相异步电动机的机械特性解上述方程，可得|s|<|sM|时取负号,|s|>|sM|时取负号。大连理工大学电气工程系当T=TN时，则=ssM4.1三相异步电动机的机械特性(MT±MT2－1)大连理工大学电气工程系【例4.1.1】Y132

M－4型三相异步电动机带某负载运行，转速n=1455r/min，试问该电动机的负载转矩TL是多少？若负载转矩TL=45N·m，则电动机的转速n是多少？由电工手册查到该电机的PN=7.5kW，n0=1500r/min，nN=1440r/min，MT

=2.2。由此求得n0－nn0s===0.031500－14551500n0－nNn0sN===0.041500－144015004.1三相异步电动机的机械特性解：大连理工大学电气工程系sM=sN(MT＋MT2－1)=0.04(2.2＋2.22－1)=0.166602TN=PNnN60

2=×N·m=49.76N·m75001440TM=MTTN=2.2×49.76N·m=109.47N·m4.1三相异步电动机的机械特性忽略T0，则TL=T2sMs=T=＋2TMssM=N·m=38.32N·m+2×109.470.030.1660.1660.03大连理工大学电气工

程系当TL=T2=T=45N·m时=0.166×－－1()2109.4745109.47454.1三相异步电动机的机械特性=0.036n=(1－s)n0=(1－0.036)×1500r/min=1446r/m

inTMTs=sM－－1TMT()2大连理工大学电气工程系OTs二、固有特性当U1、f1、R2、X2=常数时：T=f(s)——转矩特性n=f(T)——机械特性当U1L=U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外串电阻或电抗时的特性称为固有特性。1n0TnOMSNNMS4.1三相异步电动机的

机械特性大连理工大学电气工程系额定状态是指各个物理量都等于额定值的状态。N点：n=nN，s=sN，T=TN，P2=PN。额定状态说明了电动机长期运行的能力TL≤TN，P2≤PN，I1≤IN。1.额定状态（N点）nNTNn0TnONsN=0.01~0.09很小，T增加

时，n下降很少——硬特性。工作段4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系临界转速2.临界状态（M点）n0nTOM对应s=sM，T=TM的状态。nMTM临界状态明了电动机的短时过载能力。过载

倍数αMT=TMTNY系列三相异步电动机MT=2~2.24.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3.堵转状态（S点）对应s=1，n=0的状态。——又称为起动状态。堵转状态说明了电动机直接起动的能力。起动条件(1)TS>(1.1~1.2)TL。(2)I

S＜允许值。起动转矩倍数n0TnOSTSST=TSTN起动电流倍数SC=ISINY系列三相异步电动机ST=1.6~2.2SC=5.5~7.04.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系【

例4.1.2】一台Y225M－2型三相异步电动机，若TL=200N·m，试问能否带此负载：(1)长期运行；(2)短时运行；(3)直接起动（设Is在允许范围内）。解：查电工手册得知该电机的PN=45kW，nN=2970r/min，MT=2.2

，ST=2.0。(1)电动机的额定转矩602TN=PNnN602×3.14=N·m=145N·m45×1032970由于TN＜TL，故不能带此负载长期运行。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系(2)电动机的最大转矩TM=MTTN=2.2×14

5N·m=319N·m由于TM＞TL，故可以带此负载短时运行。(3)电动机的起动转矩TST=STTN=2.0×145N·m=290N·m由于TST＞TL，且超过1.1倍TL，故可以带此负载直接起动。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系U1'＞U1"三、人为特性1.降低定子电压时

的人为特性sMTsOU1'U1"U1'＞U1"sMnTOU1'U1"SM与U1无关T正比于U124.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系2.增加转子电阻时的人为特性sM正比于R2，TM与R2无关。4.1三相异步电动机的机械特性TMTsOR2'<R2"R2'R2"nT

OTMR2'R2"R2'<R2"大连理工大学电气工程系R2=X2TsOTMsM＜1sM=1sM＞1R2＜X2R2＞X2R2'＜R2"当R2＜X2时，sM＜1，R2→TST。当R2=X2时，sM=1，TS=TM。当R2＞X2时，sM＞1，R2→TST。R2增加后，

TST大小则与R2和X2的相对大小有关。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系3.改变定子频率时的人为特性(1)f1＜fNE14.44f1kw1N1Φm=≈U14.44f1kw1N1为保持Φm=常数=常数U1f1因为n0∝f1,sM∝1f1所以△n=n0－

nM=sMn0（不变）TM=KTpU122f1X2R2X2sM=()因为TM∝U1f12所以TM不变。4.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系f1＜fNn0'f1n0TnOfNTMTM=KTp

U122f1X2R2X2sM=(2)f1＞fN，U1=UN（不变）调频时：f1→Φm因为n0∝f1，sM∝1f1所以△n=n0－nM=sMn0(不变)TM∝1f12而且：f1＞fNn0'f1n0TnOfN4.1三相异步电动机的机械特

性大连理工大学电气工程系4.改变磁极对数时的人为特性U1U2U3U4××(a)p=2SNNSU1U2U3U4(b)p=14.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系Y(2p)YY(p)(2p)定子绕组常用的接法4.1三相异步电动机的机械特性大

连理工大学电气工程系1.Y－YY变极(1)2p→p，n0→2n0。(2)N1→N1/2，KT→4KT。(3)sM不变，U1不变。(4)n=n0－nM=sMn0→2sMn0。(5)TM(TS)→2TM(TS)。KT=()2m22kw2N2kw1N1TM=KTpU122f

1X2n0TnOYYY0.5n04.1三相异步电动机的机械特性大连理工大学电气工程系2.△－YY变极(1)2p→p，n0→2n0。(2)N1→N1/2，KT→4KT。(3)sM不变，U1→U1/3。n0TnO

YY0.5n0(4)△n=n0－nM=sMn0→2sMn0。(5)TM(TT)→2/3TM(TT)。KT=()2m22kw2N2kw1N1TM=KTpU122f1X24.1三相异步电动机的机械特性大

连理工大学电气工程系4.2电力拖动系统的稳定运行一、负载的机械特性n=f(TL)转速和转矩的参考方向：OTLn+TL－TL1.恒转矩负载特性(1)反抗性恒转矩负载nT(T2)TL(T0)由摩擦力产生的。当n＞0，TL＞0。当n＜0，TL＜0。如机床平移

机构、压延设备等。第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系OTLnOTLn(2)位能性恒转矩负载由重力作用产生的。当n＞0，TL＞0。当n＜0，TL＞0。如起重机的提升机构和矿井卷扬机等。2.恒功率负载特性TLn=常数。如机床的主轴系统等。TL

∝1n4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系3.通风机负载特性OTLnTL∝n2TL的方向始终与n的方向相反。如通风机、水泵、油泵等。实际的通风机负载OTLnT0TL=T0＋kn2实际的机床平移机构OTLn4.2电力拖

动系统稳定运行大连理工大学电气工程系二、稳定运行条件工作点：在电动机的机械特性与负载的机械特性的交点上。稳定运行:即：T－TL=0运动方程:T－TL=JdΩdtT－TL＞0→加速T－TL＜0→减速n=常数过渡过

程:4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOTLab干扰使TLa点:T＜TLn→Ta'→a'点。→a点。→n→T干扰过后T＞TL→T=TL4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOTLaba"干扰使TLa点:T＜TLn→

T→a'点。干扰过后T＞TL→n→T→T=TL→a点。干扰使TLnT＞TL→T→a"点。→T=TL干扰过后T＜TL→n→T→T=TL→a点。4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOabTLb点:干扰使TL

→n→n=0→堵转。→TnT＜TL干扰过后T＜TL，不能运行。b'4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0TnOabTLb点:干扰使TLn→T→n→n=0→堵转。T＜TL干扰过后T＜TL，不能运行。干扰使TLnT＞TL→T

→b'点。→nb'干扰过后T＜TL→n→T→a点。4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系稳定运行的充分条件:dTdn＜dTLdnn0TnOabTL稳定运行点不稳定运行点4.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系n0

TnO电动机的自适应负载能力电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力是电动机区别于其他动力机械的重要特点。如:柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能

带动新的负载。a点→TL新的平衡TL→a'点aa'T－TL＜0→n→I2→TI1→P14.2电力拖动系统稳定运行大连理工大学电气工程系4.3三相异步电动机的起动一、电动机的起动指标1.起动转矩

足够大TST＞TLTST≥(1.1~1.2)TL2.起动电流不超过允许范围。异步电动机的实际起动情况起动电流大：IST=SCIN=(5.5～7)IN起动转矩小：TST=StTN=(1.6～2.2)TN第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系不利影响(

1)大的IST使电网电压降低，影响自身及其他负载工作。(2)频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。二、笼型异步电动机的直接起动1.小容量的电动机（PN≤7.5kW）2.电动机容量满足如下要求：ISTINSC=≤14〔〕3+电源总容量(kV·A)电动机容量(kW)4.3三相异步电动机的

起动大连理工大学电气工程系三、笼型异步电动机的减压起动1.定子串联电阻或电抗减压起动M3~3~RSQ1FUQ2起动运行M3~XSQ1FUQ23~4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系适用于：正常

运行为△形联结的电动机。2.星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNQ1FUQ2U1U2V1V2W1W24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系适用于：正常运行为△形联结的电动机。2.星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNQ1F

UQ2U1U2V1V2W1W2Y起动4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系适用于：正常运行为△形联结的电动机。2.星形－三角形减压起动（Y－起动）起动Q23~UNQ1FUU1U2V1V2W1W2定子相电压比U1PYU1P△UN3UN==13定子相电流比I1PY

I1P△U1PYU1P△==13起动电流比ISTYIST△I1PY3I1P△==134.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系电源电流比起动转矩比TSTYTST△U1PYU1P△==13()24.3三相异步电动机的起动I

YI△ISTYIST△==13大连理工大学电气工程系(2)ISTY＜Imax（线路中允许的最大电流）。(3)TSTY＞(1.1～1.2)TL。Y－起动的使用条件4.3三相异步电动机的起动(1)正常运行时应采用形连接

的电动机。【例4.3.1】三相异步电动机，电源电压=380V，三相定子绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7，求：（1）接法时的启动电流Ist（2）若启动时改为Y接法，求IstY（1）Ist=7IN=720=140A解：

（2）31=llYIIIstY=Ist/3=140/3=47A大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动TA3~UNQ1FUQ2M3~4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动3~UNQ1FUQ2TAM3~起动4.3三相异步电动

机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动TA3~UNQ1FUQ2M3~运行4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动3~UNQ1FUQ2TAM3~起动U降压比定子线电压比U1LaU1LbUUN==KA定子相电压比U1PaU1Pb==KAU1LaU

1Lb定子相电流比I1PaI1Pb==KAU1PaU1Pb4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系3.自耦变压器减压起动TAM3~3~UNQ1FUQ2起动ISTaKAISTa起动电流比ISTaISTbI1PaI1Pb==KA电源电流比IaIbKAISTaISTb==KA2起动转矩比=KA

2TSTaTSTbU1PaU1Pb=()24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系降压比KA可调QJ2型三相自耦变压器：KA=0.55、0.64、0.73QJ3型三相自耦变压器：KA=0.4、0.6、0.84.3三相异步电动机的起动(1)ISTa＜Imax（线路中允许的最大电

流）(2)TSTa＞(1.1～1.2)TL自耦变压器减压起动的使用条件4.延边三角形换接降压启动越小，越接近直接起动起动越大，越接近NNYNNYY−优点：延边三角形启动可以获得比“星形—三角形”启动更大的启动转矩，而且设备简单，只需一转换开关。缺点：定子绕组的抽头

较多。大连理工大学电气工程系【例4.3.2】一台Y250M－6型三相笼型异步电动机，UN=380V，联结，PN=37kW，nN=985r/min，IN=72A，ST=1.8，SC=6.5。如果要求电动机起动时，起动转矩必须大于250N·m，从电源取用的电流必须小于360A。

试问：(1)能否直接起动？(2)能否采用Y－起动？(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动？解：(1)能否直接起动602TN=PNnN=×N·m=359N·m602×3.1437×103985直接起动时起动转矩和起动电流为TST=STTN=1.8×359N·m=

646N·mIST=SCIN=6.5×72A=468A4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系虽然TST＞250N·m，但是IST＞360A，所以不能采用直接起动。(2)能否采用Y－起动TSTY=TST13=×646

N·m=215N·m13ISTY=IST13=×468A=156A13虽然ISTY＜360A，但是TSTY＜250N·m，所以不能采用Y－起动。(3)能否采用KA=0.8的自耦变压器起动TSTa=KA2TST

=0.82×646N·m=413N·mISTa=KA2IST=0.82×468A=300A4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系由于TSTa＞250N·m，而且ISTa＜360A，所以能采用KA=0.8的自耦变

压器起动。4.3三相异步电动机的起动3451084233800880923==.A..1)3103=NNNNNPIUcos解:【例4.3.3】一台Y225M-4型的三相异步电动机，定子绕组△型联结，其额定数据为：PN=45kW,nN=

1480r/min，UN=380V,N=92.3%,cosN=0.88,KC=7.0,Ks=1.9,KM=2.2求：1)额定电流IN?2)额定转差率sN?3)额定转矩TN、最大转矩TM和起动转矩TS。4.3三相异步电动机的起动2）由nN=1480r/min，可知p=2（四极电动

机）01500=nr/min001500148000131500−−===NNnn.ns3）459550955029041480===NNNPT.Nmn2229046389MMNTKT...Nm===1929045518stsNTKT...Nm==

=4.3三相异步电动机的起动【例4.3.4】在上例中如果负载转矩为510.2N•m,试问:（1）在U=UN和U´=0.9UN两种情况下电动机能否起动？（2）采用Y-换接起动时，求起动电流和起动转矩。（3）当负载转矩为额定转矩的80%和50%时，

电动机能否Y-换接起动？解：(1)在U=UN时TS=551.8N·m>510.2N·m在U´=0.9UN时2095518=ST'..4475102=Nm.Nm能起动不能起动4.3三相异步电动机的起动2023/7/195

7大连理工大学电气工程系（3）在80%额定负载时:183918391802904802323==sYNT..T%.%.在50%额定负载时:Δ115518183933===stYstTT..Nm（2）Ist=K

CIN=784.2=589.4AΔ115984196533===stYstII..A183918391502904501452==sYNT..T%.%.不能起动能起动4.3三相异步电动机的起动2023/7/1958大连理工大学

电气工程系大连理工大学电气工程系5.软起动器起动UNtstuOU0ILitOIRts限压起动模式的起动过程限流起动模式的起动过程4.3三相异步电动机的起动M3~3~Q×××软起动器大连理工大学电气工程系四、绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动1.无级起动3~Q定子电刷滑环起动变阻器转子4.

3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系n0TnOT1TNTMnNnM1NnM2M1abcdM2由几何关系求得起动变阻器的最大值为R2=sNU2N√3I2N由铭牌数据求得转子每相绕组电阻的公式为RST=(－1)TNs

NT1R24.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系RST1RST23~M3~Q1Q2Q(1)起动过程分析①串联RST1和RST2起动（特性a）总电阻R22=R2+RST1+RST2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T

1切除RST24.3三相异步电动机的起动2.有级起动大连理工大学电气工程系b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2②合上Q2，切除RST2（特性b）总电阻R21=R2+RST13~M3~Q1Q2R

ST1RST2Q切除RST14.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系③合上Q1，切除RST1（特性c）总电阻:R20＝R2c(R20)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2

p3~M3~Q1Q2RST1RST2Q4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系(2)起动电阻的计算①选择T1和T2起动转矩：T1=(0.8~0.9)TM切换转矩：T2=(1.1~1.2)TL②求出

起切转矩比=T1T2③确定起动级数m根据相似三角形的几何关系来推导。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系T1n0－nc1TMn0－nMc==sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2p

T2n0－nc2TMn0－nMc==sc2sMc同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因为sa2=sb1，sb2=sc1sM∝R2=T1T2=sMasMb=R22R21所以=T1T2=sMbsMc=R21R24.

3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系因此有下面的关系R21=βR2R22=βR21=β2R2对于m级起动，有R2m=βmR2式中R2m=R2＋RST1＋RST2＋···＋RSTm于是得到下式：β=R2mR2m因为sMcsMasc1=sa1=R2R

22=1×R2R224.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系对于m级起动，则有sc1=R2R2m在固有特性c上，有关系T1TN=sc1sN=TNsNT1m因此可得β=R2mR2mm=TNsNT1lgβlg④重新计算，校验是否在规定范围内。4.

3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系⑤求出各级起动电阻RSTi=(βi－βi-1)R24.3三相异步电动机的起动i=1,2,3…大连理工大学电气工程系【例4.3.5】JR41－4型三相绕线型异步电动机拖动某生产机械。已知电动机的PN=40kW，nN

=1435r/min，MT=2.6，U2N=290V，I2N=86A。已知起动时的负载转矩TL=200N·m，采用转子电路串电阻起动。起动级数初步定为三级。求各级应串联的起动电阻。解：(1)选择起动转矩T1602TN=PNnN=×N·m=266.32N·m602×3.1

440×1031435TM=MTTN=2.6×266.32N·m=692.43N·mT1=(0.8~0.9)TM=(553.94~623.19)N·m取T1=580N·m4.3三相异步电动机的起动大连理

工大学电气工程系(2)求出起切转矩比(3)求出切换转矩T2T2=T1β=N·m=263.64N·m5802.2由于T2>1.1TL，所以所选m和β合适。(4)求出转子每相绕组电阻R2==2.2266.320.0433×5803n0－nNn0sN=

1500－14351500==0.0433β=TNsNT1m4.3三相异步电动机的起动R2=sNU2N3I2N==0.08440.0433×2901.732×86大连理工大学电气工程系4.3三相异步电动机的起动(5)求出各级起动电阻RST1

=(β－1)R2=(2.2－1)×0.0844=0.1RST2=(β2－β)R2=(2.22－2.2)×0.0844=0.22RST3=(β3－β2)R2=(2.23－2.22)×0.0844=0.49大连理工大学电

气工程系频敏变阻器频率高：损耗大，电阻大。频率低：损耗小，电阻小。转子电路起动时f2高，电阻大，TST'大，IST'小。转子电路正常运行时f2低，电阻小，自动切除变阻器。※五、绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动频敏变阻器

4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系※六、改善起动性能的三相笼型异步电动机1.深槽型异步电动机槽深h与槽宽b之比为：h/b=8~12漏电抗小↑漏电抗大增大↑电流密度起动时，f2高，漏电抗大，电流的集肤效应使导条的等效面积减小，即R2，使TST。运行时，f2很低，漏电抗很小

，集肤效应消失，R2→。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系2.双笼型异步电动机电阻大漏抗小电阻小漏抗大上笼（外笼）下笼（内笼）起动时，f2高，漏抗大，起主要作用，I2主要集中在外笼，外笼R2大→TST大

。外笼——起动笼。运行时，f2很低，漏抗很小，R2起主要作用，I2主要集中在内笼。内笼——工作笼。4.3三相异步电动机的起动大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速1.改变磁极对数p2.改变转差率s3.改变电源频

率f1(变频调速)调速方法：n=(1－s)n0=(1－s)60f1p——有级调速。无级调速。第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系一、电动机的调速指标1.调速范围2.调速方向3.调速的平滑性——平滑系数4.调速的稳定性——静差率D、δ、n

N的关系(nN=nmax)D=nmaxnminσ=nini－1δ=×100%n0－nn0TnOn01n02△nN△nND=nNδnN(1－δ)4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系例如：nN=1430r/min，△nN=115r/min，要求δ≤30%

、则D=5.3。要求δ≤20%、则D=3.1。再如：nN=1430r/min，D=20，δ≤5%，则nN=3.76r/min。5.调速的经济性6.调速时的允许负载不同转速下满载运行时：输出转矩相同——恒转矩

调速。输出功率相同——恒功率调速。4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系二、笼型异步电动机的变频调速U、f可变M3~3~整流电路逆变电路50Hz控制电路直流n0TnOn0'f1＞fNU1L=UNn0TnOn0'f1＜fN，=常数U1f1T

LTL4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系1.调速方向f1＜fN时：n。2.调速范围D较大。3.调速的平滑性平滑性好（无级调速）。4.调速的稳定性稳定性好。5.调速的经济性初期投资大；运行费用不大。6.调速时的允许负载f1＞fN时：n。4.4三相异步电动机的调速大连

理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速=常数U1f1因为→Φm基本不变，基本不变。所以T=CTΦmI2Ncos2(1)f1＜fN时——恒转矩调速。P2=T2ΩU14.44f1kw1N1Φm=≈TΩ(2)f1＞fN时因为U1L=UN所以

T=CTΦmI2Ncos2∝1f1∝1n∝1n∝Tn=常数——恒功率调速。大连理工大学电气工程系变频器4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速优点：(1)一体化的通用变频器和电动机的组

合可以提供最大效率。(2)变速驱动，输出功率范围宽（如从120W~7.5kW）。(3)在需要的时候，通用变频器可以方便地从电动机上移走。(4)高起动转矩。电机变频器一体化产品大连理工大学电气工程系【例4.4.

1】某三相笼型异步电动机，PN=15kW，UN=380V，形联结，nN=2930r/min，fN=50Hz，MT=2.2。拖动一恒转矩负载运行，T=40N·m。求：(1)f1=50Hz，U1=UN时的转速；(2)f1=40Hz，U1=0.8UN

时的转速；(3)f1=60Hz，U1=UN时的转速。解：(1)602TN=PNnN=×N·m=48.91N·m602×3.1415×1032930TM=MTTN=2.2×48.91N·m=107.61N·mn0－nNn0sN=3000－29303000==

0.02334.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系n=(1－s)n0=(1－0.0187)×3000r/min=2944r/min(2)sM=sN/(MT－MT2－1)=0.0233/(2.2－2.22－1)=0.0969=0.096

9×－－1=0.0187()2107.6140107.6140U1f1成比例减小时，TM不变，sM与f1成反比，故T'M=TM=107.61N·ms=sM－－1TMT()2TMT4.4三相异步电动机的调速大

连理工大学电气工程系s'M=sMf1f'1=×0.0969=0.1215040n'=(1－s')n'0=(1－0.0233)×2400r/min=2344r/min=0.121×－－1=0.0233()2107.6140

107.6140s'=s'M－－1()2T'MTT'MTn'0=60f'1p=r/min=2400r/min60×4014.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系(3)f1增加，U1不变时，sM∝。1f1TM∝,1f12=×107.61N·m=74.73N·m50602=×0

.0969=0.080755060=r/min=3600r/min60×6014.4三相异步电动机的调速s"=sM－－1()2TMTTMT=0.0234""""n0=60f1p"n"=(1－s")n0"=(1－0.0234)×3600r/min=3516r/minTM=TMf1f12"

"sM=sMf1f1""大连理工大学电气工程系TL三、笼型异步电动机的变极调速n0TnOYYY0.5n0n0TnO△YY0.5n0TL1.调速方向Y(△)→YY：nYY→Y()：n2.调速范围D=2~44.

4三相异步电动机的调速3.调速的平滑性平滑性差。4.调速的稳定性稳定性好。大连理工大学电气工程系静差率：5.调速的经济性经济性好。6.调速时的允许负载①YY－Y满载输出功率：满载输出转矩：(基本不变）δ=×100%n0－nn0nn0=P2=3UNINcos

1T2=P2=，12INYINYY因为=12YYY4.4三相异步电动机的调速——恒转矩调速。大连理工大学电气工程系如果cos1、η不变，则=12P2YP2YY=1T2YT2YY（恒转矩调速）(2)YY－因为=3I

PN2IPNININYY=32=12YY如果cos1、η不变，则P2P2YY=32≈1（恒功率调速）T2T2YY=×2=1.732324.4三相异步电动机的调速——（近似）恒功率调速。大连理工大学电气工程系【例4.4.2】某三相多速电动

机，PN=2.2/3.8kW，nN=1440/2880r/min，MT=2.0/2.0。拖动TL=10N·m的恒转矩负载。求在两种不同磁极对数时的转速。解：(1)p=2时n0－nNn0sN=1500－14401500==0.044.4三相异步电动机的调速602TN=PNnN=×N·m=14

.6N·m602×3.142.2×1031440TM=MTTN=2×14.6N·m=29.2N·m大连理工大学电气工程系n=(1－s)n0=(1－0.0263)×1500r/min=1460.55r/min(2)p=1时sM=sN/

(MT－MT2－1)=0.04/(2－22－1)=0.149=0.149×－－1=0.0263()229.21029.210s=sM－－1TMT()2TMT4.4三相异步电动机的调速n0－nNnNsN=30

00－28803000==0.04大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速602TN=PNnN=×N·m=12.61N·m602×3.143.8×1032880TM=MTTN=2×12.61N·m=25.22N·mn=(1－s)n0=(1－0

.0308)×3000r/min=2907.6r/min=0.149×－－1=0.0308()225.221025.2210s=sM－－1TMT()2TMT大连理工大学电气工程系n0TnOnMUNTLTL四、笼型异步电动机的变压调速TL1.调速方向U1(＜UN)↓→n↓2.调速范围D较小。

U1n0TnOnMUNU14.4三相异步电动机的调速3.调速的平滑性若能连续调节U1，n可实现无级调速。大连理工大学电气工程系4.调速的稳定性稳定性差。5.调速的经济性经济性较差。(1)需要可调交流电源。(2)cos1和

均较低。6.调速时的允许负载既非恒转矩调速，又非恒功率调速。因为T∝U1P2所以U1→T(n)→P24.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系【例4.4.3】三相笼型异步电动机，PN=15kW，U

N=380V，nN=960r/min，MT=2。试求：(1)U1=380V，TL=120N·m时的转速；(2)U1=300V，TL=100N·m时的转速。解：(1)U1=380V，TL=120N·m时n0－nNn0sN=1000－9601000==0.044.4三相异步电动机的调速602TN=

PNnN=×N·m=149.28N·m602×3.1415×103960TM=MTTN=2×149.28N·m=298.56N·m大连理工大学电气工程系n=(1－s)n0=(1－0.031)×1000r/min=969

r/minsM=sN(MT＋MT2－1)=0.04×(2＋22－1)=0.149=0.149×－－1=0.031()2298.56120298.56120s=sM－－1TMT()2TMT4.4三相异

步电动机的调速大连理工大学电气工程系n=(1－s)n0=(1－0.044)×1000r/min=956r/min=0.149×－－1=0.044()21861001861004.4三相异步电动机的调速(2)U1=300V，TL=100

N·m时sM不变，Tm∝U12，故sM=0.149TM=×298.56N·m=186N·m3003802s=sM－－1TMT()2TMT大连理工大学电气工程系n0TnOTMR2R2+Rr五、绕线型异步电动机转子串联电阻调速TLM3~3~RrKM1.调速方向n2.调速范围D较小。4.4三相异步电

动机的调速大连理工大学电气工程系Φm不变，3.调速的平滑性取决于Rr的调节方式。4.调速的稳定性稳定性差。Rr→δ。5.调速的经济性初期投资不大，但运行效率较低。6.调速时的允许负载因为调速前后U1、f1不变，4.4三相异步电动机的调速I2N=sNE

2R22＋(sNX2)2=E2＋(sNX2)2R22sN调速前——恒转矩调速。大连理工大学电气工程系调速后可见调速前调速后4.4三相异步电动机的调速I2N=sE2(R2＋Rr)2＋(sX2)2=E2＋X22R2＋

Rr2sR2＋RrsR2sN=cos2=R2R22＋(sNX2)2=R2/sN＋X22R22sNcos2=R2＋Rr(R2＋Rr)2＋(sX2)2大连理工大学电气工程系4.4三相异步电动机的调速cos2=R2＋Rr(R2＋Rr)2＋(sX2)2=(R2＋Rr)/

s＋X22R2＋Rr2s=R2/sN＋X22R22sN可见，调速前后cos2不变，根据T=CTΦmI2cos2可知调速时允许的转矩不变，为恒转矩调速。大连理工大学电气工程系【例4.4.4】一台三相绕线型异步

电动机，拖动一恒转矩负载运行。已知PN=20kW，nN=1420r/min，U2N=187V，I2N=68.5A，MT=2.3，TL=100N·m。试求：(1)转子电路未串电阻时的转速；(2)转子电路串联电阻Rr=0.0159时的转速。解：(1)转子电路未串联电阻

时n0－nNn0sN=1500－14201500==0.05334.4三相异步电动机的调速602TN=PNnN=×N·m=134.57N·m602×3.1420×1031420TM=MTTN=2.3×134.57N·m=309.5N·m大连理工大学电气工程

系n=(1－s)n0=(1－0.0387)×1500r/min=1442r/min(2)转子串联电阻Rr时，TM不变，sM∝(R2＋Rr)sM=sN/(MT－MT2－1)=0.0533/(2.3－2.32－1)=0.233=0.233×－－1=0.0387()2309.5100309.51

00s=sM－－1TMT()2TMT4.4三相异步电动机的调速R2=sNU2N3I2N==0.08410.0533×1871.732×68.5大连理工大学电气工程系s'M=sMR2＋RrR2=×0.233=0.2770.10.0841由于TL不变，因此s∝(

R2＋Rr)n'=(1－s')n0=(1－0.046)×1500r/min=1431r/min=0.277×－－1=0.046()2309.5100309.5100s'=s'M－－1()2T'MTT'MT4.4三相异步电动机的调速s'=sR2＋RrR2=×0.0387=0.0460.10.0841

大连理工大学电气工程系六、绕线型异步电动机的串级调速1.串级调速的原理在转子电路中串联一个与e2s频率相等、相位相同或相反的附加电动势ead，以代替Rr上的电压降，从而使这部分能量不致损耗掉。转子相电流：sE2±EadR2＋jsX2I2s=I2s=sE2＋

EadR22＋(sX2)2e2s与ead同相位时：在引入ead的瞬间：I2s→T→n→sE2→I2s→T···→T=TL4.4三相异步电动机的调速大连理工大学电气工程系在引入ead的瞬间：I2se2s与ead相位相反时：→T

→n→sE2→I2s→T···→T=TL2.串级调速的机械特性n0TnOE2sE2s+EadE2s－Ead4.4三相异步电动机的调速I2s=sE2－EadR22+(sX2)2大连理工大学电气工程系3.串级调速的调速性能(1)调速方向(2)调速范围D较大

。(3)调速的平滑性平滑性好。(4)调速的稳定性稳定性好。(5)调速的经济性初期投资大；运行效率较高，运行费用不大。4.4三相异步电动机的调速(6)调速时的允许负载因为调速前后U1、f1不变，Φm不变，且cos2也不变。

所以T=CTΦmI2Ncos2不变。——恒转矩调速。大连理工大学电气工程系4.5三相异步电动机的制动M3~3~Q1一、能耗制动1.制动原理制动前Q1合上，Q2断开，M为电动状态。制动时Q1断开，Q2合上。定子:U→I1

→Φ转子:n→E2→I2M为制动状态。n＋U－Q2RbI1×ΦFFTT第4章异步电动机的电力拖动大连理工大学电气工程系2.能耗制动时的机械特性OnT特点：(1)因T与n方向相反，n－T曲线在第二、四象限。(2)因n=0时，T=0，n－T曲线过原点。(3)制动电

流增大时，制动转矩也增大；产生最大转矩的转速不变。I1"I1'＜4.5三相异步电动机的制动大连理工大学电气工程系3.能耗制动过程——迅速停车TLOnT12(1)制动原理制动前：特性1。制动时：特性2。原点O(n=0，T=0)，a点b点惯性ab(T＜0，制动

开始)n↓制动过程结束。(2)制动效果Rb→I1→Φ→T→制动快。(3)制动时的功率定子输入：P1=0，轴上输出：P2=TΩ＜0。动能P2→转子电路的电能→PCu2消耗掉。4.5三相异步电动机

的制动大连理工大学电气工程系4.能耗制动运行——下放重物TLOnT12aa点b点惯性(T＜0，制动开始)bn↓原点O(n=0，T=0),在TL作用下n反向增加cc点(T=TL),制动运行状态以速度nc稳定下放重物。制动效果：由制动回路的电阻决定。4.5三相异步电动机的制动大连

理工大学电气工程系二、反接制动1.定子反向的反接制动——迅速停车3~M3~3~M3~Rb制动前的电路制动时的电路(1)制动原理4.5三相异步电动机的制动大连理工大学电气工程系－TLTL制动前：正向电动状态。制动时：定子相序

改变，n0变向。OnT1n02－n0bs=－n0－n－n0=n0＋nn0即：s＞1(第二象限)。同时：E2s、I2反向，T反向。aca点b点(T＜0，制动开始)惯性n↓c点(n=0，T≠0)，制动结束。到c点时，若未切断电源，M将可能反向起动。d4.5三相异步电动机的制动大连理工大学电气工程系取决

于Rb的大小。(2)制动效果aOnT1n02－n0bc(3)制动时的功率Pe=m1I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=m1(R2'＋Rb')I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0Pm=(1－s)Pe三相电能电磁功率Pe转子机械功率Pm定子转子电

阻消耗掉4.5三相异步电动机的制动大连理工大学电气工程系2.转子反向的反接制动——下放重物OnT1n02bcTLad(1)制动原理定子相序不变，转子电路串联对称电阻Rb。a点b点(Tb＜TL)，惯性n↓c点(n=0，Tc＜T

L)在TL作用下M反向起动d点(nd＜0，Td=TL)制动运行状态(2)制动效果改变Rb的大小，改变特性2的斜率，改变nd。3e4.5三相异步电动机的制动低速提升重物大连理工大学电气工程系(3)制动时

的功率s=n0－nn0第四象限：＞1(n＜0)Pe=m1I2'2R2'＋Rb's＞0PCu2=m1(R2'＋Rb')I2'2=Pe－Pm=Pe＋|Pm|＜0Pm=(1－s)Pe——定子输入电功率——轴上输入机械功率（位能负载的位能）——电功率与机械功率均消耗在转子电路中。4.5三相异

步电动机的制动大连理工大学电气工程系TnOf1'f1"f1'＞f1"三、回馈制动特点：|n|＞|n0|，s＜0。电机处于发电机状态。1.调速过程中的回馈制动4.5三相异步电动机的制动TLabcdTnOYYYTLabcd?大连理工大学电气工程系4.5三相异步电动机的制动2.重物时的

回馈制动GRbT3~M3~TnTLnOnTTLn0－n0bac正向电动反接制动d回馈制动反向电动大连理工大学电气工程系＜0(n＜－n0)＜0——定子发出电功率，向电源回馈电能。＜0——轴上输入机械功率(位能负载的位能)。PCu2=Pe－Pm|Pe|=|Pm|

－PCu2——机械能转换成电能(减去转子铜损耗等)。制动时的功率s=－n0－n－n0=n0＋nn0第四象限：Pe=m1I2'2R2'＋Rb'sPm=(1－s)Pe4.5三相异步电动机的制动大连理工大学电气工程系制动效果Rb→下放速度。※为了避免

危险的高速，一般不串联Rb。4.5三相异步电动机的制动OnTTLn0－n0大连理工大学电气工程系【例4.5.1】例4.4.4中的三相绕线型异步电动机，拖动TL=100N·m的位能性负载。现欲采用回馈制动下放该重物，在转子电路中串联电阻Rb=0.0159。试求：(1)

切换后的瞬间（b点）的制动转矩；(2)在d点下放重物的时的转速。解：根据例4.4.4的计算，在固有特性上工作时，TM=309.5N·m，sM=0.233，na=1442r/min，R2=0.0841。(1)nb=na=1442r/m

inn0－nbn0sb=－1500－1420－1500==0.0533sMb=sMR2＋RbR2=×0.233=0.2770.10.08414.5三相异步电动机的制动大连理工大学电气工程系(2)转子串联电阻R

r时，TM不变，sM∝(R2＋Rr)nd=(1－sd)n0=(1＋0.046)×(－1500)r/min=－1569r/min=－0.277×－－1=－0.046()2309.5100309.5100()2sd=－sMb－－1TMTLTMTLT=

－+2TMsMbsbsbsMb=－=－85.77N·m+2×309.50.2771.961.960.277N·m4.5三相异步电动机的制动LFChun制作大连理工大学电气工程系练习题第4章异步电动机的电力拖动❖4.1.14.1.24.1.34.1.44.1.54.1.6❖4.3.14.3.2

4.3.34.3.44.3.5❖4.4.14.4.24.4.34.4.44.4.5❖4.5.14.5.24.5.34.5.4*以教师画勾的题为准。下一章