相异步电动机的起动及起动设备的计算.ppt

重庆大学自动化学院 电机学及拖动基础电机学及拖动基础 电 机 学 及 拖 动 基 础 第十一章 三相异步电动机 的起动及起动设备的计算 2 电 机 学 及 拖 动 基 础 主要内容 第一节 三相异步电动机的起动方法 第二节 改善起动性能的三相异步电动机 3 电 机 学 及 拖 动 基 础 三相异步电动机的起动性能 n起动电流倍数Ist/IN n起动转矩倍数Tst/TN n起动时间 n起动时消耗的能量 n起动设备的简单和可靠 第一节 三相异步电动机的起动方法 4 电 机 学 及 拖 动 基 础 一、三相笼型异步电动机的起动方法 （一）直接起动 n三相笼型异步电动机的起动方法 l直接起动 l减压起动 l软起动 n实现方法 l通过一些直接起动设备，把全部电源电压（即全压 ）直接加到电动机的定子绕组 5 电 机 学 及 拖 动 基 础 n存在的问题 l起动时，s=1，起动电流大，可达额定电流的47倍 ，某些笼型异步电动机甚至可达812倍 lf2=f1， 接近于90o， 很小 ，起动转矩小 一般规定：异步电动机的功率低于7.5kW时允许直接起 动。如果功率大于7.5kW，而电源总容量较大，能符合 下式要求者，电动机也可允许直接起动。 如果不能满足要求，则必须采用减压起动的方法 。 6 电 机 学 及 拖 动 基 础 （二）减压起动 1电阻减压或电抗减压起动 n实现方法： l起动时Q2投向“起动”位置，起动电阻 Rst或起动电抗Xst接入定子电路，闭合 主开关Q1，电机起动 l转速接近于稳定转速时，Q2换接到“运 行”位置，电源电压直接加到定子绕组 上，电动机起动结束。 n优点：起动平稳、运行可靠、构造简单 n缺点： lTst和电压的二次方成正比减小，只适 用于轻载起动的场合 l起动时能量损耗较多，实际应用少 7 电 机 学 及 拖 动 基 础 n实现方法： 利用自耦变压器降低加到电动机 定子绕组的电压，减小起动电流。 U，I1一次侧相电压和电流 Ux，Ix二次侧相电压和电流 N1，N2一、二次绕组匝数 Ist全压U起动时的起动电流 2自耦减压起动 8 电 机 学 及 拖 动 基 础 n通过自耦变压器，从电网吸取的电流降低为 n电压Ux降低为(N2/N1)U n起动转动转 矩为为 lTst全压U起动时的起动转矩 n起动转动转 矩和起动电动电 流降低同样样的倍数 n优优点：电压电压 抽头头可供不同负载负载 起动时选择动时选择 n缺点：体积积大，质质量大，价格高需要维护检维护检 修 n适用范围围：容量较较大的低压电动压电动 机起动动 9 电 机 学 及 拖 动 基 础 3星形三角形（Y）起动 n实现方法： l起动时，将定子绕组联结成星形 l转速接近稳定时改联结成三角形 n起动电压变化情况 n起动电流变化情况 n起动转矩变化情况 n优点：体积小、重量轻、价廉物美、运行可靠、检修方便 n缺点：起动电压只能降到 ，不能根据不同的负载选 择不同的起动电压 10 电 机 学 及 拖 动 基 础 （三）软起动方法 1限流或恒流起动方法 2斜坡电压起动法 用电子软起动器实现起动时限制电动机起动电流或保持恒 定的起动电流，主要用于轻载软起动。 用电子软起动实现电动机起动时定子电压由小到大斜坡线 性上升，主要用于重载软起动。 3转矩控制起动法 用电子软起动实现电动机起动时起动转矩由小到大线性上 升，起动的平滑性好，能够降低起动时对电网的冲击，是 较好的重载软起动方法。 11 电 机 学 及 拖 动 基 础 4转矩加脉冲突跳控制起动法 5电压控制起动法 此方法与转矩控制起动法类似，其差别在于：起动 瞬间加脉冲突跳转矩以克服电动机的负载转矩，然 后转矩平滑上升。此法也适用于重载软起动。 用电子软起动器控制电压以保证电动机起动时产生 较大的起动转矩，是较好的轻载软起动方法。 12 电 机 学 及 拖 动 基 础 二、绕线转子异步电动机的起动方法 （一）转子串联电阻起动 n实现方法： l起动时，调在最大电阻位置 l随着转速的上升，均匀地减 小电阻，直到完全切除 l转速稳定后，将集电环短接 ，同时举起电刷 n优点：可限制起动时的定、转子 电流、增大起动转矩、减少起动 时间 n适用范围：功率较大的重载起动 13 电 机 学 及 拖 动 基 础 （二）转子串联频敏变阻器起动 n实现方法： l起动时，转子频率较高，变阻器 内涡流损耗较大，RF也较大 l随着转速的上升，转子频率不断 下降，涡流损耗及RF跟着下降， 电动机平滑起动 l起动结束，短接集电环，切除频 敏变阻器 n优点：结构简单、价格便宜、制造 容易、运行可靠、维护方便、能自 动操作 n适用范围：功率较大的重载起动 14 电 机 学 及 拖 动 基 础 第二节 改善起动性能的 三相异步电动机 n笼型异步电动机起动问题：起动转矩小、起动 电流大 n解决办法：从转子槽形着手，利用集肤效应， 使起动时转子电阻增大，以增大起动转矩，并 减小起动电流，正常运行时转子电阻又能自动 变小。 n两种能改善起动性能的笼型异步电动机 l深槽异步电动机 l双笼型异步电动机 15 电 机 学 及 拖 动 基 础 一、深槽异步电动机 n结构特点： l槽形窄而深，通常h/b=1012 l沿h方向转子导条由许多根小 的股线并联而成 n电流分布： l下面的小股线所交链的漏磁通 比上部的股线要多，因此槽底 比槽口股线的漏电抗大 l起动时，转子频率较高，漏电流较大，称为楼阻抗中的 主要成分，导条中电流密度j的分布从上到下逐步减小， 相当于减小了导体的有效高度和截面 l转子频率愈高，槽高愈大，集肤效应愈强。当起动完毕 ，频率f2仅为13Hz，集肤效应基本消失，转子导条内 的电流均匀分布，导条电阻变为较小的直流电阻 16 电 机 学 及 拖 动 基 础 二、双笼型异步电动机 n结构特点： l分为上笼和下笼，中间由狭长的缝隙隔开 l上笼用电阻系数较大的材料制成，导条截面小，电阻较大 l下笼截面较大，用电阻系数较小的材料制成，电阻较小 17 电 机 学 及 拖 动 基 础 n电流分布： n起动时，转子电流频率较高，下笼漏抗大 ，电流大部分流过上笼，集肤效应显著。 上笼电阻大，流过电流较大，产生较大的 起动转矩，起主要作用，称起动笼。 n起动结束，转子频率很小，两笼的漏抗都 很小，电流在两笼间的分配主要决定于电 阻，电流主要经过电阻较小的下笼，在运 行时起主要作用，称为运行笼。 n机械特性： l上笼机械特性为T1，下笼机械特性为T2 l不同