异步电动机的机械特性及调压电路

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1、第一章第一章异步电动机变频调速理论基础主讲教师：杜春水张承慧1本章提要1.1异步电动机运行原理1.2异步电动机的机械特性1.3变频调速的基本控制方式1.4负载转矩特性及其与调速方式的配合21.2异步电动机的机械特性异步电动机不同的调速方式人为地改变异步电动机的机械特性一、异步电动机的固有机械特性式中：为定子每相电阻和折算到定子侧的转子每相电阻；为定子每相漏感和折算到定子侧的转子每相漏感（1-18）31.2异步电动机的机械特性可见，当电源频率1、转速或转差率s一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比。当电压Us和频率1一定时，

2、机械特性方程式Te=f（s）是一个二次表达式。在定子电压Us和频率1均为额定值的情况下，可画出异步电动机的固有机械特性曲线如图1-7所示。nsTeTq0Temaxsman001bTL图1-7异步电动机固有机械特性41.2异步电动机的机械特性从机械特性曲线上看，转矩有一个最大值Temax。对应于最大转矩的转差率sm称为临界转差率，它可由式（1-18）对s求导，并令dTe/ds=0求得（1-21）将sm代入式（1-18）即可求得最大转矩Temax为（1-22）nsTeTq0Temaxsman001bTL图1-7异步电动机固有机械

3、特性51.2异步电动机的机械特性注意：（1）设计电动机时通常把额定转矩Ten确定为左右,。定义最大转矩Temax与额定转矩Ten之比为M称为过载倍数。nsTeTq0Temaxsman001bTL图1-7异步电动机固有机械特性61.2异步电动机的机械特性(2)异步电动机的工作区域，一般只能在范围内，在该范围内转矩可以近似看成和转差率成正比，故称为机械特性的线性段，大于sm部分则为机械特性的非线性段。nsTeTq0Temaxsman001bTL图1-7异步电动机固有机械特性（3）在机械特性曲线上，转速为零时所对应的起始转矩为Tq

4、，且s=1，此点对应着电机刚开始启动的状态，此时启动电流很大，可达电机额定电流的4~7倍，但启动转矩却不大。7二、调压时的人为机械特性异步电动机调压调速方式广泛应用于启动时限制启动电流和一些调速精度要求不高的场合，目前调压调速方式在家用风扇、电动工具等小容量系统中仍然普遍应用。可见，当电源频率1、转速或转差率s一定时，电磁转矩与定子电压的平方成正比，这说明不同的定子电压，可以得到不同的人为机械特性，如图1-8。1.2异步电动机的机械特性8调压时的机械特性TeOnn0TemaxsmTLUsN0.7UsNABCFDE0.5UsN

5、风机类负载特性恒转矩负载特性Tst图1-8异步电动机在不同电压下的机械特性特点：(1)n0不变(2)T(包括Tst)正比于u1的平方(3)Sm不变9带恒转矩负载TL时，可得不同的稳定转速，如图2-1中的A，B，C点。由于普通异步电动机工作段转差率S很小，因此对恒转矩负载来说，调速范围很小。但是，对风机泵类机械，由于其负载特性为TL=kna(a>1)，采用调压调速则可得到较大的调速范围，如图2-1中的D，E，F点。1.2异步电动机的机械特性10交流调压调速的基本结论降压调速在恒转矩条件下，转子电流随转速的降低而增大由公式(1-1

6、7)可得：当Te=TL时，有Usn额定恒转矩条件下，降压则过载！例如冰箱、空调等。UI电动机为非线性负载，不能简单套用欧姆定律。因此，降压调速的方法仅适用于负载较轻或调速范围较小的情况。11显然，带恒转矩负载时的变压调速范围增大了，堵转工作也不致烧坏电机，这种电机又称作交流力矩电机。为了能在恒转矩负载下扩大调速范围，并使电机能在较低转速下运行而不致过热，就要求电机转子有较高的电阻值，这样的电机在变电压时的机械特性绘于图1-10。12交流力矩电机的机械特性图1-10高转子电阻电动机（交流力矩电动机）在不同电压下的机械特性UsN0

7、.7UsNABCTL0.5UsN恒转矩负载特性n0Te0s,n1013调压调速更适合于风机泵类负载－转子电流随转速的下降明显上升，有时还会下降（调速范围比较宽）由公式(1-17)可得：稳态运行时：U1ns必有最大值')1(rRss-''r2202)1()1(rLRssIsknknTT-µ-===''2rprRsT3nfI=p交流调压调速的基本结论14交流调压调速的基本结论解上式，得s＝1/3。当s<1/3时，转子和定子电流仍随速度的降低而增大，此其电流增大程度比恒转矩负载条件下小得多；当s>1/3时，转子和定子电流将随速度的降

8、低而降低。s0Ir‘1I‘r=f(s)图1-11风机泵类负载时转子电流变化曲线调（降）压调速更适用于风机泵类负载。15所谓的调压调速，就是通过改变定子外加电压来改变其机械特性的函数关系，从而达到改变电动机在一定输出转据下转速的目的。那么，怎样实现调压调速呢？16异步电动机变压