相异步电动机的起动及起动设备的计算.ppt

第十二、十三讲 三相异步电动机的起动及起动设备的计算（1）,杜少武,第十二、十三讲 三相异步电动机的 起动及起动设备的计算（1）,1、异步电动机的起动方法 2、改善起动性能的三相异步电动机 3、笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算 4、笼型电动机起动自耦变压器的计算 5、绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算 6、三相异步电动机的起动过程 7、三相异步电动机过渡过程的能量损耗,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,三相笼型异步电动机的起动有：直接起动、降压起动、软启动三种起动方法。,直接起动 起动时，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，显然，这时起动电流较大，可达额定电流的47倍，根据对国产电动机实际测量，某些笼型异步电动机甚至可达812倍。,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,直接起动 对于经常启动的电动机，过大的起动电流将造成电动机发热，影响电机寿命； 起动电流将造成电动机绕组电动力过大，使绕组发生变形，可能造成短路而烧毁电动机； 过大的起动电流使线路压降增大，使电网电压下降过多，从而使接在该电网中的其它负载不能正常工作。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,直接起动 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，能符合下式要求的，电动机也可允许直接起动。,如果不能满足上述要求，必须采用降压起动。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动定子串电阻或电抗降压起动,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动定子串电阻或电抗降压起动,定子串电阻或电抗降压起动的方法具有起动平稳、运行可靠构造简单等优点； 定子串电阻降压起动还具有起动阶段功率因数较高的优点； 起动时，特别是定子串电阻起动能量损耗较多，实际应用较少。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动自耦补偿起动,自耦补偿起动是指利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组上的电压，以减小启动电流。 自耦变压器降压原理如下,设电机全压起动时的电流为Ist，,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动自耦补偿起动,根据变压器原理，得,再考虑,通过自耦变压器，从电网吸取的电流为,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动自耦补偿起动,为满足不同负载得要求，自耦变压器得二次通常有三个抽头，分别为电源电压的40%，60%，80%，供选择使用。 异步电动机串自耦变压器起动原理图如右图所示。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动自耦补偿起动,异步电动机串自耦变压器适用于大容量低压电动机的降压起动； 优点：电压抽头可供不同负载降压起动时选择； 缺点：体积大、质量大、价格高，需维护检修；,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动星形/三角形（Y/D）降压起动,在起动时，先将三相定子绕组联结成星形，待转速接近稳定时再改联结成三角形。这样，起动时联结成星形的定子绕组电压与电流都只有三角形联结时的1/ ，由于三角形联结时绕组内的电流是线路电流的1/ ，而星形联结时两者则是相等的。因此，联结成星形起动时的线路电流只有联结成三角形直接起动时线路电流的1/3 。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动星形/三角形（Y/D）降压起动,优点：体积小、重量轻、价廉物美、运行可靠；缺点：起动电压只能降到1/,由于起动转矩TstU2，因此，联结成星形起动时的起动转矩只有联结成三角形直接起动时起动转矩的1/3 ； 星形/三角形（Y/D）降压起动只适用于空载或轻载起动； 星形/三角形（Y/D）降压起动只适用于正常运行为三角形接法的电动机；,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动延边三角形降压起动,延边三角形起动的电动机，定子绕组共有9个出线端，即每相绕组中间引出一个出线端； 在起动时，先将三相定子绕组联结成延边三角形，待转速接近稳定时再改联结成三角形。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,降压起动延边三角形降压起动,采用不同的抽头比例，可改变延边三角形联结的相电压，其值比Y/D起动时Y接法的相电压高，起动转矩也比Y/D起动时大，能用于重载起动 ； 优点：延边三角形起动具有体积小、重量轻、允许经常起动、节约金属材料； 缺点：电动机内部接线比较复杂。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,软起动,前面介绍的几种降压起动均为有级起动，起动的平滑性不高。能实现鼠笼式异步电动机的无级平滑起动的方法称为软起动方法。 软起动器分为磁控式与电子式两种，目前主要使用电子式软起动器 。 电子式软起动器的五种启动方法 1）限流或恒流起动方法。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；,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,软起动,电子式软起动器的五种启动方法,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2）斜坡电压起动法。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；,1、异步电动机起动方法,笼型异步电动机起动方法,软起动,4）转矩加脉冲突跳控制起动法。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； 5）电压控制起动法。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。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,电子式软起动器的五种启动方法,1、异步电动机起动方法,绕线异步电动机起动方法,转子串联电阻起动,电动机起动时，变阻器应调在最大电阻位置，然后将定子接通电源，电动机开始转动。随着电动机转速的增加，均匀地减小电阻，直到将电阻完全切除。待转速稳定后，将集电环短接，同时举起电刷。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,绕线异步电动机起动方法,转子串联电阻起动,电动机切断电源停转时，应将电刷放下，并将集电环开路，变阻器再次调在最大电阻位置，为下一次起动做好准备。 绕线异步电动机转子串联起动电阻，既可减小启动电流，又可增大起动转矩，减少起动时间，适用于功率较大的重载起动。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,绕线异步电动机起动方法,转子串联频敏变阻器起动,绕线异步电动机转子串联电阻起动时，电阻逐级变化，转矩变化较大，对机械冲击较大。 频敏变阻器的特点：其电阻值随着通过其电流的频率的减小而减小； 异步电动机的转子频率随着起动过程的进行，即转子速度的增加而减小； 绕线异步电动机转子串频敏变阻器时，其电阻值将随转子速度的升高自动减小，使电动机平滑起动。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,绕线异步电动机起动方法,转子串联频敏变阻器起动,频敏变阻器的结构与等效电路如下图所示，其中R1为绕组的电阻，Xm为带铁心绕组的电抗，Rm为反映铁耗的等效电阻，频敏变阻器的铁耗较大（铁心片较厚），Rm较一般的电抗器大。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,1、异步电动机起动方法,绕线异步电动机起动方法,转子串联频敏变阻器起动,电动机起动时s = 1，转子频率较高，f2 = sf1 = 50Hz，这时频敏变阻器内与频率平方成正比的涡流损耗较大，等效电阻Rm也较大，起到限制起动电流的作用。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2、改善起动性能的三相异步电动机,笼型异步电动机具有显著的优点，但起动转矩较小，起动电流很大。 为了改善电动机的起动性能，可以从转子槽形着手，设法利用“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。 深槽异步电动机和双笼型异步电动机具有以上功能。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2、改善起动性能的三相异步电动机,深槽异步电动机,深槽异步电动机的槽型窄而深，处于槽底等效导线所链的漏磁通大于槽口部等效导线所链的漏磁通。因此槽底部等效导线的漏电抗大于处于槽口等效导线的漏电抗。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2、改善起动性能的三相异步电动机,深槽异步电动机,起动时，由于异步电动机转子电路频率较高， 电流大部分集中在槽口部分的导体（集肤效应），转子的等效电阻大。且转子频率愈高，槽高愈大，集肤效应愈强。 起动结束以后，异步电动机转子电路频率较低（1-3 Hz），集肤效应消失，转子导条电阻变为较小的直流电阻。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2、改善起动性能的三相异步电动机,双笼型异步电动机,这种异步电动机的转子上有两套导条，如下图所示的上笼与下笼，两笼间由狭长的缝隙隔开。上笼通常用电阻系数较大的黄铜或铝青铜制成，且导条截面较小，故电阻较大；下笼截面较大，用紫铜等电阻系数较小的材料制成，故电阻较小。,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2、改善起动性能的三相异步电动机,双笼型异步电动机,起动时，异步电动机转子电路频率较高，下笼漏抗大，故流过的电流小，电流大部分流过上笼，上笼电阻大，流过的电流亦大，产生较大的起动转矩，起动时起主要作用。,因此上笼又被称作起动笼，上笼对应的机械特性如右图中的T1；,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,2、改善起动性能的三相异步电动机,起动结束，电动机进入正常运行，转子频率较低（1-3 Hz），两笼的漏抗都很小，电流在两笼间的分配由电阻决定，由于下笼的电阻较小，流过大部分电流，因此下笼在运行时起主要作用。,因此下笼又被称作运行笼，下笼对应的机械特性如右图中的T2；,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,3、三相笼型异步电动机定子对称起动电阻计算,起动电阻计算 设全压直接起动时，电动机的起动电流 和起动转矩分别为I1st，Tst； 定子串电阻起动时，电动机的起动电流 和起动转矩分别I1st，Tst,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,3、三相笼型异步电动机定子对称起动电阻计算,起动电阻计算,1. 异步电动机起动方法 1.1 笼型异步电动机起动方法 1.2 绕线异步电动机起动方法 2. 改善起动性能的三相异步电动机 2.1 深槽异步电动机 2.2 双笼型异步电动机 3. 笼型异步电动机定子起动对称电阻计算 3.1 起动电阻计算 3.2 例题111,设全压直接起动时，电动机的起动电流 和起动转矩分别为I1st，Tst；