第4章交流電動(dòng)機(jī)原理及特性-2

1、第4章 交流電動(dòng)機(jī)原理和特性4.1 異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.2.1 機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式4.2.2 機(jī)械特性的實(shí)用公式4.2.3 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.2.1 機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式4.2.2 機(jī)械特性的實(shí)用公式4.2.3 固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1定義三相異步電動(dòng)機(jī)在電源電壓 U1、電源頻率 f1 以及電動(dòng)機(jī)參數(shù)固定的條件下其電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 之間的關(guān)系定義為三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2表示方法（1）函數(shù)表示法 T = f（n）或 T = f（s） （2）曲線表示法 T

2、 - s 曲線直流電動(dòng)機(jī)T - n 曲線M1PT 22213(435)260RIsn4.2.1 機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式1jX1RmRmjX21sRs2jX2R0I1I1U12EE2I22122112)(XXSRRUI轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流pfSRInSRIPTM122212221236023電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式221222111232RpUsTRf( R)( XX)s 說(shuō)明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（說(shuō)明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（1 1、f f1 1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R R、X X、p p）和運(yùn)行參數(shù)（和運(yùn)行參數(shù)（s s）有關(guān)。）有關(guān)。電源參數(shù)（電源參數(shù)（1 1、f f1 1）、結(jié)

3、構(gòu)參數(shù)（）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R R、X X、p p）一定，得到）一定，得到T=f(n)T=f(n)或或T=f(s)T=f(s)的關(guān)系，為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。的關(guān)系，為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。0Ts01.0nn111sn=nn 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 曲線曲線)(Tfn 非線性曲線非線性曲線該曲線反映不同狀態(tài)： 0 s 1 或 0 n n1第象限，T 和 n 都為正電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)s n1第象限，T 負(fù)，n 正回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)即發(fā)電狀態(tài)s 1 或 n T2 電機(jī)能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)S22112212213(443)2()() pTfRRXXU R2S1TU1SUT堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) kS異步電

4、動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 與額定轉(zhuǎn)矩 TN 之比稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用 kS 表示堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) kS 的大小反映了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)負(fù)載的能力堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)設(shè)計(jì)得越大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)就越快電機(jī)的成本也隨之增加SSN(444)TkT堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) kS對(duì)于Y系列小型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) kS = 1.72.2對(duì)于三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可以通過(guò)在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻來(lái)改變堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小這部分內(nèi)容將在轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性中介紹異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題當(dāng)0 s sm時(shí)機(jī)械特性下斜拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和泵類負(fù)載都能穩(wěn)定運(yùn)行當(dāng)sm s 1時(shí)機(jī)械特性上翹拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不能穩(wěn)定運(yùn)行-Tm0TNTSTmTs-sm0

5、sm1.0nn1nNHNPQPsN拖動(dòng)泵類負(fù)載需滿足穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件 T = TL且 即可以穩(wěn)定運(yùn)行-Tm0TNTSTmTs-sm0sm1.0nn1nNHNPQPsNLdTdTdndn異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題因此，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行在0 s sN范圍內(nèi)正常情況下電動(dòng)機(jī)都工作在特性曲線的 HN 段 HN 段比較平坦稱為硬特性-Tm0TNTSTmTs-sm0sm1.0nn1nNHNPQPsN異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問(wèn)題4.2.2 機(jī)械特性的實(shí)用公式前面分析異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是基于電動(dòng)機(jī)參數(shù)為已知的前提實(shí)際使用中，往往不知道電動(dòng)機(jī)的參數(shù)那如何得到機(jī)械特性呢？為此要用到機(jī)械特性的實(shí)用公式4.2.

6、2 機(jī)械特性的實(shí)用公式1實(shí)用公式的表達(dá)式2實(shí)用公式的應(yīng)用1已知 TL 先求 s 再求 n3實(shí)用公式的應(yīng)用2已知 s（或 n） 求 T4關(guān)于實(shí)用公式的說(shuō)明1實(shí)用公式的表達(dá)式利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩求得的機(jī)械特性的實(shí)用公式如下：式中，Tm 和 sm根據(jù)相關(guān)公式求出mmm2TssTss根據(jù)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 nN、額定功率 PN和過(guò)載倍數(shù) km求取 Tm和 sm的過(guò)程如下：mmNTk T 29550NNNNPTTn 21mNmmss ( kk) 11NNnnsn 將將T Tm m和和s sm m代入即可得到機(jī)械特性方程式。代入即可得到機(jī)械特性方程式。mmm2TssTss2實(shí)用公式的應(yīng)用1：已

7、知 TL 先求 s 再求 n當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL 已知時(shí)就可以把 T = TL代入實(shí)用公式由上式可解得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率 s 進(jìn)而得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 nmmm2TssTssLmTT1(1)ns nLmmN2mTssk Tss3實(shí)用公式的應(yīng)用2：已知 s（或 n） 求 T如果是三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 s（或轉(zhuǎn)速 n ）已知把它代入機(jī)械特性的實(shí)用公式可求得電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩mmm2TssTssmmm2TTssssmNmm2k Tssss4關(guān)于實(shí)用公式的說(shuō)明實(shí)用公式形式簡(jiǎn)單，使用方便但只適用于一定的范圍內(nèi)，如0 s sN如果用它計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，則誤差較大例題4-4(61)例

8、題4-4 一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率 PN = 90 kW額定電壓 UN = 380 V額定轉(zhuǎn)速 nN = 990 r/min過(guò)載倍數(shù) km = 2.0求：（1）該電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用公式；（2）當(dāng)s = 0.0084時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) 560 Nm 負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。4.2.3-1 固有機(jī)械特性1定義若三相異步電動(dòng)機(jī)定子加額定電壓、額定頻率轉(zhuǎn)子回路本身直接短路不另串電阻或電抗這種情況下電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性2三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線0Ts01.02.0nn1-n1電源正相序電源負(fù)相序11sn=nn幾個(gè)特殊點(diǎn)：幾個(gè)特殊點(diǎn)：4.4.起動(dòng)點(diǎn)起動(dòng)點(diǎn)01sn,s,TT 3.

9、3.最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)mmss ,TT 2.2.額定運(yùn)行點(diǎn)額定運(yùn)行點(diǎn)NNNnn ,ss ,TT 1.1.同步運(yùn)行點(diǎn)同步運(yùn)行點(diǎn)100nn ,s,T 4.2.3-2 人為機(jī)械特性1降低定子電壓U1的人為機(jī)械特性2定子回路串接三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性3定子回路串接三相對(duì)稱電抗的人為機(jī)械特性4轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性221112222132()() RUfRRXspTsX1降低定子電壓U1的人為機(jī)械特性TnssmU10.8U10.6U1n101.0 0圖4.19 降低U1時(shí)的人為機(jī)械特性曲線TmU12；TsU12；n1和和sm與電壓無(wú)關(guān)。與電壓無(wú)關(guān)。n n1 1、s sm m 都將保

10、持不變都將保持不變U U1 1 T Tm m、T TS S 特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速 n1、最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率 sm都將保持不變最大轉(zhuǎn)矩 Tm 以及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 都要隨 U1的降低而按 U1 的平方規(guī)律減小拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)，降低 U1電動(dòng)機(jī)不能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行2定子回路串接三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性M3RfRfRffR1R1jX2R2jXmRmjX21sRs(a)接線圖(b)等效電路定子回路串電阻的人為機(jī)械特性曲線1.00nn10TSsmTmTSsmTmsTR1R1 + Rf特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速 n1 保持不變最大轉(zhuǎn)矩 Tm、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 以及 sm都隨串入電阻 Rf 的增大而減小方法簡(jiǎn)單，設(shè)備投資少電能消耗較

11、大3定子回路串接三相對(duì)稱電抗的人為機(jī)械特性M3XfXfXffX1R1jX2R2jXmRmjX21sRs接線圖等效電路定子回路串電抗的人為機(jī)械特性曲線nn10TSTSsTX1X 1 + X f1.00TmsmTmsm特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速 n1 保持不變最大轉(zhuǎn)矩 Tm、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 以及 sm都隨串入電抗 Xf 的增大而減小比定子串電阻方法節(jié)省電能電抗器設(shè)備成本高4轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性M3RSRSRS1R1jX2R2jXmRmjX21sRsSRs接線圖等效電路轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性曲線T TS S0TSTmTSTSsT1.00smsmTSsmsmnn1R2R2 + RS1R2

12、+ RS2R2 + RS3特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速 n1、最大轉(zhuǎn)矩 Tm 保持不變sm 隨串入電阻的增加而增大 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS 隨串入電阻的變化情況如下：當(dāng) sm 1 時(shí)，TS 隨串入電阻的增加反而減小2222112()SRRRXX最大轉(zhuǎn)矩 Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS計(jì)算公式221m122()sRRXX 21m21112211322()UfRRpTXX 21111222S2232()() RRUfRXpTX1160n =fp本節(jié)小結(jié)4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)4.3 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)4.3.1 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.2 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)4.3.3 繞線式異步電

13、動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.4 異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)4.3.5 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)4.3.1 籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1 在額定電壓下直接起動(dòng)2 星 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)3 自耦變壓器降壓起動(dòng)4 定子回路串接電抗器降壓起動(dòng)4.3.1 籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程稱為異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程1起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2較大的起動(dòng)電流對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響3電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程需要考慮的問(wèn)題4降低堵轉(zhuǎn)電流的方法一、在額定電壓下直接起動(dòng)1起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如果在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生比較大的堵轉(zhuǎn)電流（起動(dòng)電流）IS以 Y 系列中小型三相異步電動(dòng)機(jī)

14、為例，堵轉(zhuǎn)電流IS = ( 5 7 ) IN但交流電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩并不大以 Y 系列中小型三相異步電動(dòng)機(jī)為例，其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS = ( 1.4 2.2 ) TN直接起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與電流特性曲線三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與電流特性曲線如圖所示0TSTI0ISI1n1n機(jī)械特性電流特性圖4.24 直接起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與電流特性曲線2較大的起動(dòng)電流對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響（1）對(duì)電源和其他負(fù)載的影響如果配電變壓器額定容量相對(duì)不夠大時(shí)電動(dòng)機(jī)較大的起動(dòng)電流會(huì)使變壓器輸出電壓短時(shí)間下降幅度較大超過(guò)正常的規(guī)定值（如短時(shí)間使電壓下降大于 10% 或更大）電壓短時(shí)間下降會(huì)影響到由同一臺(tái)配電變壓器供電的其它負(fù)載

15、（2）對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的影響電動(dòng)機(jī)較大起動(dòng)電流引起電壓下降對(duì)電動(dòng)機(jī)本身也會(huì)有不良影響因?yàn)殡妷禾蜁?huì)使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩下降很多，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能起動(dòng)不了如果異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程時(shí)間很短，短時(shí)間的 5 7IN 電流，電動(dòng)機(jī)本身是可以承受的對(duì)于起動(dòng)頻繁的異步電動(dòng)機(jī)，過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部過(guò)熱，導(dǎo)致電機(jī)的溫升過(guò)高3 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程需要考慮的問(wèn)題堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩（取 TS 1.1 TL）盡可能小的堵轉(zhuǎn)電流起動(dòng)操作方便，起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)起動(dòng)過(guò)程中的功率損耗盡可能的小 4 降低堵轉(zhuǎn)電流的方法異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，堵轉(zhuǎn)電流的大小為從上式可以看出，降低堵轉(zhuǎn)電流有三種方法：減少電源電壓 U1定子邊串接電

16、抗或電阻轉(zhuǎn)子邊串接電阻對(duì)于籠形異步電動(dòng)機(jī)只能采用前兩種方法S2221121(1)()()IRXRXU 4 降低堵轉(zhuǎn)電流的方法由前面人為特性分析知道：當(dāng)降低電源電壓 U1 時(shí)當(dāng)定子邊串入電抗或電阻時(shí)也會(huì)使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 減小 如果采取限制起動(dòng)電流的措施不當(dāng)可能會(huì)使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩減小過(guò)多而不能滿足起動(dòng)的要求 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 隨隨 規(guī)律規(guī)律下降下降21U一、 在額定電壓下直接起動(dòng)適用范圍：小容量的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用中異步電動(dòng)機(jī)到底能否直接在額定電壓下起動(dòng)主要應(yīng)考慮以下幾種情況：電動(dòng)機(jī)與供電變壓器的容量比電動(dòng)機(jī)與供電變壓器之間供電線路長(zhǎng)度與電動(dòng)機(jī)共用一臺(tái)變壓器的其它負(fù)載對(duì)電壓穩(wěn)定性的要求起動(dòng)是否頻繁

17、拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)常用的降壓起動(dòng)方法Y Y 起動(dòng)起動(dòng)；用自耦變壓器降壓起動(dòng)；用自耦變壓器降壓起動(dòng)； 定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)；定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)；二、 星 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)適用范圍：正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成 形連接的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)圖2 Y- 起動(dòng)接線圖KM3ABCXYZKM1KM2KM2ABCXYZKM1KM3(a)起動(dòng) Y 形(b)正常運(yùn)行 形圖3 電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)和 Y- 降壓起動(dòng)時(shí)電壓和電流關(guān)系SINUSIAZCYBXSI NUBZY XCASYI(a)直接起動(dòng)( 接)(b) Y - 起動(dòng)(Y 接)N13UUSSYIISS3II1NUU1U1U2 星

18、 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)N1SZZUUIN1SY3UUIZZSYNSN31(3)3IUIU電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)對(duì)供電變壓器造成沖擊的堵轉(zhuǎn)電流 IS 為Y- 起動(dòng)時(shí)對(duì)供電變壓器造成沖擊的堵轉(zhuǎn)電流 所以SS3(4)IISSYIISSYSS1(5)33IIII2 星 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)說(shuō)明，Y- 起動(dòng)時(shí)每相定子繞組的相電壓和相電流與直接起動(dòng)時(shí)相比都降低到原來(lái)的但是對(duì)供電變壓器造成沖擊的堵轉(zhuǎn)電流卻降低到直接起動(dòng)時(shí)的1/3SSYSS1(5)33IIIISYNSN31(3)3IUIU13N1(2)3UU2 星 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)則上式表明Y-起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也降低到直接起動(dòng)時(shí)的1

19、/3n 設(shè)設(shè) 、 分別是直接起動(dòng)和分別是直接起動(dòng)和 Y- 降壓起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩降壓起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩STST2S1S11(6)3TUTU2 星 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，只需一套 Y- 起動(dòng)器具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，維修方便等特點(diǎn)缺點(diǎn)：起動(dòng)電壓不能調(diào)節(jié)只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為 形聯(lián)結(jié)的異步電動(dòng)機(jī)由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，所以只適合于空載或輕載起動(dòng)三、自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)原理圖M3KM1KM1AKM2B C(a)起動(dòng)M3A B C(b)正常運(yùn)行KM1KM1KM23 自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)器又稱起動(dòng)補(bǔ)償器或自耦減壓起動(dòng)器自耦變壓器連接時(shí)高壓邊接電源低壓邊接

20、電動(dòng)機(jī)其一相電路如圖5所示SI 1U1N2NSTI2U圖5 自耦變壓器的一相電路圖3 自耦變壓器降壓起動(dòng)設(shè)自耦變壓器的二次電壓與一次電壓之比即降壓比為 KJ則式中，N1、N2 分別為自耦變壓器一次與二次繞組的匝數(shù)SI 1U1N2NSTI2U圖5 自耦變壓器的一相電路圖2J1UKU21NN1(7)3 自耦變壓器降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)時(shí)堵轉(zhuǎn)電流與直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流 IS 之間的關(guān)系為而自耦變壓器一次電流與二次電流之間的關(guān)系為SI 1U1N2NSTI2U圖5 自耦變壓器的一相電路圖ST2S1IUIUJ(8)KS2ST1ININ2J1(9)UKUSTISISTI3 自耦變壓器降壓起動(dòng)因此自耦變壓器起

21、動(dòng)對(duì)電源的沖擊電流與直接起動(dòng)時(shí)相比SI 1U1N2NSTI2U圖5 自耦變壓器的一相電路圖ST2JS1(8)IUKIUS22JST11(9)INUKINU2SJS(10)IKI3 自耦變壓器降壓起動(dòng)上式表明采用自耦變壓器降壓起動(dòng)雖然電動(dòng)機(jī)定子電壓下降到直接起動(dòng)時(shí)的 KJ但是對(duì)電源造成的沖擊電流卻降低到直接起動(dòng)時(shí)的 22J111(7)UNKUN2SJS(10)IKI2JK3 自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為與直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS 之間的關(guān)系為上式表明采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩降低到直接起動(dòng)時(shí)的ST2S2S1TUTU2J(11)K2JK說(shuō)明：起動(dòng)用的自耦變

22、壓器一般有幾個(gè)抽頭可供選擇QJ2 型有三種抽頭其電壓等級(jí)分別是電源電壓的 55%、64%、73%QJ3 型也有三種抽頭其電壓等級(jí)分別是電源電壓的 40%、60%、80%所以，選用不同的抽頭比，即不同的 KJ 值就可以得到不同的堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以滿足不同的起動(dòng)要求3 自耦變壓器降壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：與 Y- 起動(dòng)相比自耦變壓器降壓起動(dòng)有幾個(gè)抽頭可選用，比較靈活缺點(diǎn)：自耦變壓器體積大，價(jià)格高，維修麻煩而且不允許頻繁起動(dòng)適用范圍：在起動(dòng)次數(shù)少，容量較大的籠型異步電動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較為廣泛例題4-5有一臺(tái)籠型三相異步電動(dòng)機(jī)PN = 75 kW，定子 形聯(lián)結(jié)nN = 1480 r/min，IN = 139 A堵轉(zhuǎn)電

23、流倍數(shù) kI = 6，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) kS = 1.6負(fù)載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 TL = 265 Nm供電變壓器要求起動(dòng)電流不大于 350 A請(qǐng)選擇合適的降壓起動(dòng)方法，通過(guò)計(jì)算來(lái)說(shuō)明四、定子回路串接電抗器的降壓起動(dòng)1K1K1K1KS1KS1KS1KS1K22222 2S1KS1KS1KS1KUZUZ= k= kUZ + XUZ + XIUZIUZ= k= kIUZ + XIUZ + XTUZTUZ= k= kTUZ + XTUZ + X 定子串電阻或電抗起動(dòng)，電定子串電阻或電抗起動(dòng)，電壓從壓從U U1 1降至降至U U1 1 ，即加到定子繞，即加到定子繞組上的電壓在起動(dòng)時(shí)為組上的電壓在起動(dòng)時(shí)為U U1 1

24、，這，這樣就減小了起動(dòng)電流。但使起樣就減小了起動(dòng)電流。但使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯著減小。故只適用于動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯著減小。故只適用于空載或輕載起動(dòng)?？蛰d或輕載起動(dòng)。結(jié)論：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)結(jié)論：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與U U2 2成正比成正比 降壓起動(dòng)后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比起動(dòng)電流降低得更厲降壓起動(dòng)后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比起動(dòng)電流降低得更厲害害 適合于中、大容量輕載起動(dòng)。適合于中、大容量輕載起動(dòng)。4.3.2 4.3.2 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)1 1、高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)、高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī) 用用電阻率較高的導(dǎo)體來(lái)做轉(zhuǎn)子籠型繞組，同樣的轉(zhuǎn)子槽電阻率較高的導(dǎo)體來(lái)做轉(zhuǎn)子籠型繞組，同樣的轉(zhuǎn)子

25、槽結(jié)構(gòu)，則繞組電阻結(jié)構(gòu)，則繞組電阻R2R2變大，從而堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、變大，從而堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、轉(zhuǎn)差率高和機(jī)械特性軟等特點(diǎn)，適用于傳動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)矩大和轉(zhuǎn)差率高和機(jī)械特性軟等特點(diǎn)，適用于傳動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)矩大和不均勻沖擊負(fù)載以及正、反轉(zhuǎn)次數(shù)多的工作場(chǎng)合。如錘擊不均勻沖擊負(fù)載以及正、反轉(zhuǎn)次數(shù)多的工作場(chǎng)合。如錘擊機(jī)、剪刀機(jī)、沖壓機(jī)和鍛冶機(jī)等機(jī)械設(shè)備。機(jī)、剪刀機(jī)、沖壓機(jī)和鍛冶機(jī)等機(jī)械設(shè)備。2 2、槽深式異步電動(dòng)機(jī)、槽深式異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：槽深特點(diǎn)：槽深h h，槽寬，槽寬b b，h hb b，即，即h h =(10 =(1020)20)b b與普通籠型異步電動(dòng)機(jī)相比，這種電機(jī)的主要與普通籠型異步電動(dòng)機(jī)相

26、比，這種電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子槽形窄而深轉(zhuǎn)子槽形窄而深，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體或是整，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體或是整根的銅條，或是鋁熔液澆鑄而成。根的銅條，或是鋁熔液澆鑄而成。示意圖示意圖h槽高(a)漏磁通分布 (b)導(dǎo)體內(nèi)電流密度分布 (c)導(dǎo)體的有效截面深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)分析分析起動(dòng)時(shí)：起動(dòng)時(shí)：n n=0=0，s s=1=1，f f2 2= =sfsf1 1= =f f1 1，f f2 2較高，則較高，則sxsx2 2 較大，較大，sxsx2 2R R2 2，槽內(nèi)，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小電流的分布主要取決于漏抗的大小。槽頂部槽頂部sxsx2 2小，則電流密度大，槽底部小，則電流密度大，槽底部s

27、xsx2 2大，則電大，則電流密度小。這種把導(dǎo)體中的電流排擠到槽頂部的作流密度小。這種把導(dǎo)體中的電流排擠到槽頂部的作用稱趨表效應(yīng)用稱趨表效應(yīng)( (集膚效應(yīng)，擠流效應(yīng)集膚效應(yīng)，擠流效應(yīng)) )。圖圖(b)(b)為電流密度分布，自下而上逐漸增大，槽底部分為電流密度分布，自下而上逐漸增大，槽底部分導(dǎo)體在流通電流時(shí)所起作用很小，就相當(dāng)于導(dǎo)體有導(dǎo)體在流通電流時(shí)所起作用很小，就相當(dāng)于導(dǎo)體有效高度及截面積縮小，導(dǎo)體電阻變大，從而減小了效高度及截面積縮小，導(dǎo)體電阻變大，從而減小了I IS S，增大了，增大了T TS S。見(jiàn)圖。見(jiàn)圖(c)(c)所示，導(dǎo)體有效截面縮小，所示，導(dǎo)體有效截面縮小，故起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子有效電阻

28、增加，起動(dòng)性能得改善。故起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，起動(dòng)性能得改善。分析分析正常運(yùn)行時(shí)：正常運(yùn)行時(shí)：s s很小，很小，f f2 2= =sfsf1 1 很小，很小，x x2s2s= =sxsx2 2 很小，這時(shí)很小，這時(shí)轉(zhuǎn)子電流的大小主要由電阻決轉(zhuǎn)子電流的大小主要由電阻決定定。R R2 2 sxsx2 2，因各處電阻相等，則電流，因各處電阻相等，則電流的分布是均勻的，導(dǎo)體截面積全部得以利的分布是均勻的，導(dǎo)體截面積全部得以利用，而使轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小到較低的正常用，而使轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小到較低的正常數(shù)值。數(shù)值。( (集膚效應(yīng)不明顯集膚效應(yīng)不明顯) )優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻加大，改善了起動(dòng)

29、性能，而：起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻加大，改善了起動(dòng)性能，而運(yùn)行時(shí)為正常值，轉(zhuǎn)子電阻仍然較小，不致影響電運(yùn)行時(shí)為正常值，轉(zhuǎn)子電阻仍然較小，不致影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子槽漏抗較大，功率因數(shù)稍低，最大轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)子槽漏抗較大，功率因數(shù)稍低，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)稍小。倍數(shù)稍小。特性曲線特性曲線曲線曲線1 1為普通鼠籠式為普通鼠籠式曲線曲線2 2為深槽式鼠籠異步電為深槽式鼠籠異步電機(jī)機(jī)1普通型2深槽型nn10T機(jī)械特性3 3、雙籠式異步電動(dòng)機(jī)、雙籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上有兩套鼠籠。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上有兩套鼠籠。下籠（內(nèi)籠）下籠（內(nèi)籠）：導(dǎo)體截面大，用電阻系數(shù)較小的紫銅：導(dǎo)體截面大

30、，用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，電阻較小。制成，電阻較小。上籠（外籠）上籠（外籠）：導(dǎo)體截面小，用電阻系數(shù)較大的黃銅：導(dǎo)體截面小，用電阻系數(shù)較大的黃銅制成，電阻較大。制成，電阻較大。1上籠2下籠3合成nn10T(b)機(jī)械特性上籠下籠(a)漏磁通分布雙籠異步電動(dòng)機(jī)2222 RxxR上上下下上上下下；說(shuō)明說(shuō)明原理：交流電流的趨表效應(yīng)由左圖可見(jiàn)。原理：交流電流的趨表效應(yīng)由左圖可見(jiàn)。上籠鏈的漏磁通少，所以電抗小，而下上籠鏈的漏磁通少，所以電抗小，而下籠的漏磁通多，故漏電抗大?；\的漏磁通多，故漏電抗大。上下籠電上下籠電抗及電阻關(guān)系是：抗及電阻關(guān)系是：2222 RxxR上上下下上上下下；分析分析1.1.起動(dòng)時(shí)

31、：起動(dòng)時(shí)： n n=0=0，s s=1=1，f f2 2= =sfsf1 1= =f f1 1， f f2 2較高，則較高，則sxsx2 2 較較大，大， sxsx2 2R R2 2，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小。因大小。因x x2 2f f2 2， x x22 R R2 2， x x22上上 sx sx2 2，即下籠電流大，上籠，即下籠電流大，上籠電流小，下籠起主要作用。故又稱電流小，下籠起主要作用。故又稱下籠為運(yùn)行籠下籠為運(yùn)行籠，其機(jī)械特性如圖曲線其機(jī)械特性如圖曲線2 2所示。所示。特性特性 曲線曲線3 3為曲線為曲線1 1和和2 2的合成曲線，即為雙

32、鼠籠異步電的合成曲線，即為雙鼠籠異步電機(jī)的機(jī)械特性。可見(jiàn)雙籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大機(jī)的機(jī)械特性?？梢?jiàn)雙籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大具有較好的起動(dòng)性能。具有較好的起動(dòng)性能。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子漏抗較大，功率：轉(zhuǎn)子漏抗較大，功率因數(shù)稍低，過(guò)載能力比普通因數(shù)稍低，過(guò)載能力比普通型異步機(jī)低，而且用銅量較型異步機(jī)低，而且用銅量較多，制造工藝復(fù)雜。價(jià)格較多，制造工藝復(fù)雜。價(jià)格較高。一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求高。一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上。較高的生產(chǎn)機(jī)械上。123nn10T雙鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性4.3.3 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)采用繞線式電機(jī)，增大轉(zhuǎn)子電阻。既增大采用繞線式電機(jī)，增大轉(zhuǎn)子電阻。既增大起動(dòng)

33、轉(zhuǎn)矩，又減小起動(dòng)電流。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又減小起動(dòng)電流。 常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。阻器。 一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng) 在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮柙谵D(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮? ,既既能限制起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。能限制起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)過(guò)程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)過(guò)程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)對(duì)稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸對(duì)稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動(dòng)電阻。切除起動(dòng)電阻。 如圖為三級(jí)起動(dòng)，即如圖為三級(jí)起動(dòng)，即 m=3m=3?，F(xiàn)以三級(jí)起動(dòng)為例，即

34、現(xiàn)以三級(jí)起動(dòng)為例，即 m m=3=3。分級(jí)起動(dòng)過(guò)程分級(jí)起動(dòng)過(guò)程TA AB BC CD DE ER2R2+Rs1+Rs2=RZ2R2+Rs1=RZ1R2+Rs1+Rs2+Rs3=RZ3nT1T2TL0n1F FG GH HI In起動(dòng)的快速性和平起動(dòng)的快速性和平穩(wěn)性與起動(dòng)級(jí)數(shù)穩(wěn)性與起動(dòng)級(jí)數(shù)m m、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T1 1及及T T2 2有關(guān)。有關(guān)。一般取一般取T T10.8510.85T Tm m，T T2 2= =（1.11.21.11.2）T TL L，電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)由A A點(diǎn)開(kāi)始起動(dòng)，經(jīng)點(diǎn)開(kāi)始起動(dòng)，經(jīng)ABCDEFGH ABCDEFGH II，完成起動(dòng)過(guò)程，完成起動(dòng)過(guò)程. .二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器

35、起動(dòng)二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。 起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)時(shí)，S S2 2斷開(kāi)，斷開(kāi)，S1S1閉合，轉(zhuǎn)子閉合，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器。串入頻敏變阻器。起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí), , ,頻敏變阻器鐵損頻敏變阻器鐵損大大, ,反映鐵損耗的等效電阻反映鐵損耗的等效電阻 大大, ,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)較大電相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)較大電阻。隨著阻。隨著 上升上升, , 減小減小, ,鐵損減鐵損減少少, ,等效電阻等效電阻 減小減小, ,相當(dāng)于逐漸相當(dāng)于逐漸切除切除 , ,起動(dòng)結(jié)束起動(dòng)結(jié)束,S,S2 2閉合，切除閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。頻敏變阻器，

36、轉(zhuǎn)子電路直接短路。 21ff n2fmRmRmR頻敏變阻器的阻值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高自動(dòng)減小。頻敏變阻器的阻值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高自動(dòng)減小。4.3.4、異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)（不講） 傳統(tǒng)的籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有傳統(tǒng)的籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有Y- Y- 起動(dòng)，串電阻或電抗起動(dòng)，串電阻或電抗器降壓起動(dòng)，串自耦變壓器起動(dòng)。這些方法雖然可以起到一定器降壓起動(dòng)，串自耦變壓器起動(dòng)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但仍然存在許多問(wèn)題：的限流作用，但仍然存在許多問(wèn)題：(a) (a) 上述上述 起起 動(dòng)方式在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中需要進(jìn)行電源切換，電動(dòng)方式在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中需要進(jìn)行電源切換，電動(dòng)機(jī)將有瞬時(shí)大電流沖擊問(wèn)題。動(dòng)機(jī)將有

37、瞬時(shí)大電流沖擊問(wèn)題。(b) (b) 起動(dòng)起動(dòng) 設(shè)設(shè) 備的起動(dòng)參數(shù)一般無(wú)法調(diào)整，負(fù)載的適應(yīng)性較差，備的起動(dòng)參數(shù)一般無(wú)法調(diào)整，負(fù)載的適應(yīng)性較差，對(duì)較重的負(fù)載，經(jīng)常出現(xiàn)難以起動(dòng)的現(xiàn)象。對(duì)較重的負(fù)載，經(jīng)常出現(xiàn)難以起動(dòng)的現(xiàn)象。(c) (c) 起動(dòng)起動(dòng) 過(guò)過(guò) 程中，接觸器帶負(fù)載切換，容易造成接觸器觸點(diǎn)程中，接觸器帶負(fù)載切換，容易造成接觸器觸點(diǎn)的拉弧損失，發(fā)生故障多，工作量大。的拉弧損失，發(fā)生故障多，工作量大。軟起動(dòng)軟起動(dòng)1 1、軟起動(dòng)器的主電路、軟起動(dòng)器的主電路由三組反并聯(lián)的晶閘管組成的軟起動(dòng)器如圖所示：由三組反并聯(lián)的晶閘管組成的軟起動(dòng)器如圖所示：Y Y 形形 調(diào)調(diào) 壓壓 電電 路路控制晶閘管的控制角的大

38、小，控制晶閘管的控制角的大小，就可使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流按工作要就可使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流按工作要求所設(shè)定的規(guī)律變化。求所設(shè)定的規(guī)律變化。2 2、電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)方式、電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)方式F斜坡恒流軟起動(dòng)斜坡恒流軟起動(dòng)F脈沖恒流軟起動(dòng)脈沖恒流軟起動(dòng)籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1 在額定電壓下直接起動(dòng)（4.3.1）2 星 - 三角（Y - ）降壓起動(dòng)（4.3.1）3 自耦變壓器降壓起動(dòng)（4.3.1）4 定子回路串接電抗器降壓起動(dòng)（4.3.1）5 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)了解（4.3.2）6 軟起動(dòng)不講（4.3.4）繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（4.3.3）異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)4.3.1 鼠籠式

39、異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.2 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)4.3.3 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.4 異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)4.3.5 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)4.3.5 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式為異步電動(dòng)機(jī)有三種基本的調(diào)速方法：變頻調(diào)速：改變電源頻率 f1變極調(diào)速：改變定子繞組的極對(duì)數(shù) p變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率 s11nns=n1(1)n= ns160(1)f=sp改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法改變s調(diào)速方法又有以下幾種：轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接不同的電阻串級(jí)調(diào)速：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電勢(shì)調(diào)壓調(diào)速：改變異步電動(dòng)

40、機(jī)定子電源電壓異步機(jī)異步機(jī)調(diào)速方法調(diào)速方法變極調(diào)速變極調(diào)速鼠籠電機(jī)鼠籠電機(jī)變轉(zhuǎn)差率變轉(zhuǎn)差率 s s 調(diào)速調(diào)速調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速串級(jí)調(diào)速（不講）串級(jí)調(diào)速（不講）變頻調(diào)速變頻調(diào)速116011fnn (s )(s )p 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3.5 異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1 變頻調(diào)速重點(diǎn)2 變極調(diào)速3 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速4 串級(jí)調(diào)速不講5 調(diào)壓調(diào)速1 變頻調(diào)速改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源的頻率 f1可以改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)的同步轉(zhuǎn)速 n1從而達(dá)到調(diào)速的目的將電動(dòng)機(jī)的額定頻率（ f1 = 50 Hz ）稱為基頻變頻調(diào)速時(shí)既可以從基頻向上調(diào)也可以

41、從基頻向下調(diào)1160fn =p（1）基頻以下的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于定子漏阻抗壓降很小，所以電動(dòng)機(jī)定子每相電壓故在降低電源頻率 f1 的同時(shí)必須相應(yīng)地降低電源電壓 U1以保證主磁通 1 基本不變11UE11w114.44(22)f N kU1不變2Fe03mpI R1I0pFef1降低 U1 有兩種方式：降低 U1 有兩種方式：保持 E1 / f1 = 常數(shù)電動(dòng)勢(shì)難以直接控制保持 U1 / f1 = 常數(shù)常用11UE11w114.44(22)f N k變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性（基頻以下，保持 U1 / f1 = 常數(shù)） 只要找出只要找出n1n1、T Tm m，s s

42、m m，T Ts s及及n nm m與頻率關(guān)系，即可與頻率關(guān)系，即可定性畫出機(jī)械特性。定性畫出機(jī)械特性。1)1)最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩T Tm m212211112121122122111112342342mmU pTfRRxxxxfLLU PTf RRfLL(1) (1) 當(dāng)當(dāng)f f1 1較高但較高但f f1 150Hz50Hz時(shí)：時(shí)： R R1 1x x1 1+ +x x2 2，忽略，忽略r r1 1 ， 當(dāng)當(dāng)T Tm m= =常數(shù)，常數(shù)，U U1 1/ /f f1 1 = =常數(shù)常數(shù)(2) (2) 當(dāng)當(dāng)f f1 1較低時(shí)：較低時(shí)： R R1 1的影響不能忽略，在的影響不能忽略，在R R1 1上

43、產(chǎn)生上產(chǎn)生I I1 12 2R R1 1E E1 1 m mT Tm m 當(dāng)當(dāng)f f1 1R R1 1的影響的影響T Tm m2121m22121221 83fUTLLfpUTm2)2)運(yùn)行段的斜率運(yùn)行段的斜率 找出找出s sm m，n nm m與與f f1 1的關(guān)系。的關(guān)系。當(dāng)當(dāng)f f1 1較高時(shí)，忽略較高時(shí)，忽略R R1 1，且，且f f1 150Hz50Hz 可見(jiàn)，可見(jiàn)，n nm m與與f f1 1無(wú)關(guān)。無(wú)論在基頻以下還是在基頻以上調(diào)速無(wú)關(guān)。無(wú)論在基頻以下還是在基頻以上調(diào)速時(shí)，時(shí)，n nm m基本不變，基本不變，則變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性與固有機(jī)械則變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性與固有機(jī)械特性平行，只

44、有在特性平行，只有在頻率頻率f f1 1很低時(shí)，很低時(shí)，R R1 1不可以忽略不可以忽略，n nm m減減小，機(jī)械特性更硬些。小，機(jī)械特性更硬些。22222211211122mRRsRxxRfLL21122121111212260302mmmmRsfLLRfRnnns nfLLpp LL常常保持U1 / f1 = 常數(shù)的變頻調(diào)速機(jī)械特性曲線f1 較高時(shí)Tm基本保持不變轉(zhuǎn)速降 nm不變機(jī)械特性近似平行f1 較低時(shí)f1 Tm轉(zhuǎn)速降 nm機(jī)械特性會(huì)更硬些TLT0n1n1n1n1n1f1f1f1fABCDmnmT1111fff 50 Hzf1 越高，Tm 越小112()RXX2Nm2211238()p

45、UTfLL211f（2）運(yùn)行段的斜率由于基頻以上 f1 50 Hz 不同 f1 的各條機(jī)械特性近似平行112()RXX2m12RsXX21122()Rf LLmm1ns n21112602 ()Rfpf LL21230()Rp LL=常數(shù)2XfL保持U1 = UN 不變的升頻調(diào)速機(jī)械特性曲線f f1 1 越高越高T Tm m 越小越小不同不同 f f1 1 的的各條機(jī)械特性各條機(jī)械特性近似平行近似平行T0n1n1n1n1nLT1f1f1f1fABCDmnmT1111fff f（3）基頻以上調(diào)速的特點(diǎn)近似為恒功率調(diào)速方式而 PM = T1近似不變適用于恒功率負(fù)載f11Tf1n11U1 = UN

46、不變1 22cosTJTCI1160 fnp11260n 111w114.44Uf N k變頻調(diào)速主要特點(diǎn)目前，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有很好的調(diào)速性能完全可與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能相媲美其主要特點(diǎn)如下：（1）調(diào)速范圍廣（2）頻率 f1 可連續(xù)調(diào)節(jié)，故變頻調(diào)速為無(wú)級(jí)調(diào)速（3）機(jī)械特性較硬，靜差率?。?）從基頻向下調(diào)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式 從基頻向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方式（5）運(yùn)行效率高2 變極調(diào)速改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù) p可以改變同步轉(zhuǎn)速 n1從而使轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)籠型異步電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)的改變是通過(guò)改變定子繞組的接線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的1160fn =p(a)正向串聯(lián)(2p=4)NSAXa1x1a2x2NSN

47、NSSa1a2x2(b)反向串聯(lián)或反向并聯(lián)(2p=2)NSAXa1x1a2x2NSa1a2x1x2NSAXa1x1a2x2A相繞組變極原理變極原理變極原理: :以以4 4極變極變2 2極為例：極為例： 可見(jiàn)，改變異步電動(dòng)機(jī)的定子每相繞組中一半線可見(jiàn)，改變異步電動(dòng)機(jī)的定子每相繞組中一半線圈的電流方向，即半相繞組反相，則電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)圈的電流方向，即半相繞組反相，則電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)便成倍的變化。便成倍的變化。 變極調(diào)速時(shí)變極調(diào)速時(shí), ,轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的, ,調(diào)速的平滑調(diào)速的平滑性較差性較差, ,但具有較硬的機(jī)械特性但具有較硬的機(jī)械特性, ,穩(wěn)定性好。穩(wěn)定性好。 改變一個(gè)半相繞

48、組的改變一個(gè)半相繞組的接線方式很多。如接線方式很多。如YYYYYY3 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入不同電阻值便可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適用范圍：繞線式異步電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的機(jī)械特性曲線如圖中A、B、C、D 交點(diǎn)1nns02R21SRRLTTCBA0D22SRR23SRR1mTR R2 2 n n1 1不變，不變，s sm m，T Tm m不變不變; ;串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，S S越大。越大。調(diào)速電阻的計(jì)算調(diào)速電阻的計(jì)算同一同一T T 值下有：值下有：s sR R2 2+ +R RS S 由已知的轉(zhuǎn)速由已知的轉(zhuǎn)速 n n ( (或轉(zhuǎn)差率或轉(zhuǎn)差率s s )

49、 )可求出可求出R RS S。22SNRRRssTD DC CR2R2+Rs2R2+Rs1R2+Rs3nTL0n1B BA An212m(440)RXXs轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，初投資不高，易于實(shí)現(xiàn) 缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)調(diào)節(jié)，屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差空載或輕載時(shí)轉(zhuǎn)速變化不大機(jī)械特性較軟低速時(shí)轉(zhuǎn)子銅耗大，效率低雖然 PM = T1 = TL1 = 常數(shù)，但nspCu2 = sPMPm = PMpCu2P25 調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速是指降低定子電壓調(diào)速對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，前兩種電壓下的穩(wěn)定工作點(diǎn)分別為a、b，在電壓U下沒(méi)有交點(diǎn)對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，在各不同電壓下的穩(wěn)定工作點(diǎn)分別為a、

50、b、c達(dá)到調(diào)速的目的sn1n010abba1Uc1UNULTT圖28 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性曲線恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：當(dāng)定子電壓較低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩 Tm 減小很多，過(guò)載能力較差負(fù)載稍有波動(dòng)，電機(jī)就會(huì)停轉(zhuǎn)對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速范圍很小對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載調(diào)速范圍雖然較大但在低速時(shí)，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重因此電動(dòng)機(jī)不能在低速下長(zhǎng)期運(yùn)行4.3.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)在交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)中如果三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 T 與轉(zhuǎn)速 n 的方向相反時(shí)那么電動(dòng)機(jī)便處于制動(dòng)狀態(tài)1制動(dòng)的目的使拖動(dòng)系統(tǒng)迅速減速并停車制動(dòng)過(guò)程這時(shí)，制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下降到零的過(guò)程 限制位能性負(fù)載的下放速度制動(dòng)運(yùn)行 這時(shí)，制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)處于某一穩(wěn)定的制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)保持勻速運(yùn)行2三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方法能耗制動(dòng)反接制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)回饋制動(dòng)1 回饋制動(dòng)當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，即異步電動(dòng)機(jī)便處于回饋制動(dòng)狀態(tài)1nn1回饋制動(dòng)的工作原理電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反轉(zhuǎn)子電流的方向與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反電磁轉(zhuǎn)矩 T 改變方向T 的實(shí)際方向與 n 的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相反起制動(dòng)作用n1NSnn1v電動(dòng)狀態(tài)回饋制動(dòng)2回饋制動(dòng)的能量關(guān)系11nnsn02m2