§7 三相异步电动机的制动与直流电动机制动相同点:转矩、工作象限、能量转换§7-1 回馈制动一、 条件:0n nn s ,n .n 000<-=> 二、 功率平衡关系:电动机发电运行PcusP FesPemPcur=P f P 1P M P0P2转差功率=Pem·s(4-82)输入有功功率电磁功率机械功率轴上输出功率P0=Pfv+Ps=风摩损耗+杂散损耗(含各谐波损耗)回馈Er=Es'··Is·Im ·Ir'·+-0S <不计电动机本身损耗P0时,轴上输出的机械功率0R ss 1I 3P P 'r 2'rM 2<-== (4-80)电磁功率0sRI3P 'r2'rem<= (4-78) 制动时电机轴上机械能被转化为电能由转子侧传送到定子侧。
Er=Es'··Ir'·Is·Im·Us ·jIrXr·''Ir ·'Rr/s '-Es·IsRs ·jIsXs ·Φr m·φφs >90o >90o 0s 0r 'r'r 'r 'r'r 2'r2'r'rr 9090X I j s RI E ,0X)s /R (s /R cos >φ⇒>φ+=<+=φ•••0cos I U 3P s s s 1<φ=由转子侧送定子侧的功率最终回送电网。
三、 机械特性()]X X s R R [f 2S R pU 3T 2'r s 2'r s 'r2sem++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+π=(4-93),S<0n Ts 01回馈制动电动n0S<0四、 回馈制动的产生 ·变极或变频调速时nTs 01回馈制动电动n0T Lf1或P=1f2或P=20S<0·下放位能负载n Ts 01回馈制动反向电动n0T LT L TMT LT MS<0§7-2反接制动转子实际旋转方向与定子磁场旋转方向相反:n 与n0方向相反。
转差率1n nn s 00>-=。
0R ss 1I 3P P 'r 2'rM 2<-==0sRI3P 'r2'rem >= 电动机输入功率为'r 2'rem 2R I 3P P =+-:反接制动时,电动机即从轴上输入机械功率,也从电网输入电功率,并全部消耗在转子绕组电阻中。
机械特性:n Ts=0反接制动电动n0T Ln0'快速停车s=0s>1电源刚反相序时,转子绕组中的感应电动势比起动时还大, 使用时应适当考虑限流措施。
对笼型电机,因转子回路无法串电阻,反接制动不能过于频繁。
n T s 01电动n0反接T LT LT重载低速下放反接制动(绕线转子)T NS N S L1s>1§7-3能耗制动将需制动的三相异步电动机断开交流电源后 立即在定子绕组中通入直流,建立一恒定磁场。
φnf T右左能耗制动UV WI ZI Z30o Fv Fw Fz由4-27式,p2Ik N 24p I k N 9.0F 1N 11N 11m π== ∴当直流电流Iz 流过V 、W 绕组时,每相绕组所产生的磁通势相等,基波幅值为p2k N I 4F F Nss z w v π==,(I 2I z =)合成磁通势的基波幅值为:p2k N I 4330cos F 2F Nss z 0v z π==若将Fz 看成是有效值为Is 的三相交流电流所产生的, 由4-27、4-38式,有p2k N I 2423F Nss s 1π⨯=令z 1F F =,可得:z s I 32I =,即相当于由有效值为z I 32 的三相交流电流所产生的合成磁通势。
该磁通势与转子相对转速为(-n),磁通势的转速即同步转速为pf60n 0=能耗制动转差率定义为:0n nv -=机械特性:可推知能耗制动时异步电动机的机械特性为: 〖推导见参考文献1,P285~286〗()()ν+ν+Ω=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛Ω=]X X R [R X I 3X X v R v R X I 3T 2'r m 22'r 0'r2m 2s 2'r m 2'r0'r2m 2s em)X X (2X I 3T 'r m 2m2s 0m ax+Ω=,z s I 32I =; 临界能耗制动转差率'rm 'rcr X X R v +=改变直流励磁电流的大小或改变转子绕组附加电阻都可调节制动转矩。
n Ts 01能耗制动电动n0T LTmaxn Ts 01能耗制动电动n0T LTmax变电阻变励磁例题与习题: 习题7-2绕线转子异步电动机22N T r rN rN N N N N m N 216GD ,77.0cos 9.2,0322.0R ,V 253E ,A 166I min,/r 577n ,A 133I ,V 380U ,kW 60P •==φ=λΩ=======(1) 串1级电阻起动,起动转矩0.4N T ,求串入电阻大小; (2) 以串入电阻作反接制动下放重物,N L T 8.0T =,求n ; (3) 以串入电阻作回馈制动下放重物,N L T 8.0T =,求n ;n T s 01电动n0反接T LT LT反接制动T NS N S L1s>10.40.8Ts回馈制动S<0N L T T <,可用6-2式计算(1)Ω≈--=--=-=07.2)1)577600(4.0600(0322.0)1T 4.01n n n T (R )1T S S T (R R N 0N 0N r LL N N r n(2)00r nN L N L n n n 2)R R 1(T T S S -=≈+=,min /r 600n -=(3)回馈制动,S<0,min /r 600n 0-=, N L T 8.0T =不变,电阻不变2S L -=∴m in /r 1800))2(1(600)S 1(n n 0-=---=-=(1) 也可用(5-8)计算:m=1,0383.0600577600s N =-=起动转矩为N A T 4.0T =3.650383.04.01s T T s T T N L N mN A N ≈⨯===β Ω=-⨯=-β=-β=07.20322.00322.03.65R )1(R R R r r r n用(6-2)计算时:1s L =,得)1S T T (R R NL Nr n -= ,就是(5-8)式注:由图5-4,B T 不是起动转矩,故此处不能用(5-9) 例7-2绕线转子异步电动机3.2,V 164E ,A 6.20I min,/r 960n ,A 9.14I ,V 380U ,kW 5P T rN rN N N N N =λ======定子绕组Y 联结。
额定转速运行时以反接制动停车,要求起始制动转矩为2N T 求每相转子绕组应串附加电阻大小。
nTs=0反接制动电动n0T Nn0'快速停车s=0s>12T N-S L2S NS N'S crScr2因(6-2)是在额定负载范围内前提下推出的近似计算公式 此处制动转矩为2倍额定,用(6-2)计算会有一定误差。
改用实用公式(4-105)和r cr R S ∝的关系来计算:Ω≈Ω⨯⨯=≈=-=-=⋅=⋅==18.06.20304.0164I 3S E R 04.010009601000n n n S mN 74.59m N 96059550n P 9550T rNN rN r 0N 0N N N N注:铭牌参数电压、电流均为线值,Y 接时线电流=相电流,电压差3倍。
制动前:17.0)13.23.2(04.0)1(S S 22T T 1N 1cr =-+=-λ+λ=反接制动时:96.11000)960(1000n n n S 0N 02L =--=-=反接制动时(4-105)推知:37.3)1T 2T 3.2T 2T 3.2(96.1)1T T T T (S S 2N N NN 2L N TLN T 2L 2cr =-⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯=-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛λ+⋅λ= 由rcr R S ∝,有:t r r 2cr 1cr 2cr cr R R R S S S S +==Ω=Ω⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=39.318.0117.037.3R 1S S R r 1cr 2cr t用(6-2)计算时,Ω=⎪⎭⎫⎝⎛-⨯⨯=-=06.4104.0296.118.0)1S S T T (R R N L L N r t约有20%误差。
起始制动转矩会略小于2倍额定转矩。
·与直流电动机机械特性的比较T Lan Tc dn 1en 1'直流电动机的回馈制动nTs 01回馈制动电动n0T Lf1或P=1f2或P=20S<0特点:交于纵轴T Lan Tc de-T L n 0直流电动机的反接制动-n 0n Ts=0反接制动电动n0T Ln0'快速停车s=0s>1T L n T0den 1位能负载反接制动直流电动机的n T s 01电动n0反接T LT LT重载低速下放反接制动(绕线转子)T NS N S L1s>1特点:交于横轴T Lan Tc d e-T Ln 1能耗制动位能负载能耗制动直流电动机的能耗制动n Ts 01能耗制动电动n0T LTmax特点:通过原点。