ch5交流电机2

1、 44 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。 （1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。 （2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为过大启动电流的冲击，对于电网和

2、电动机本身都是不利的。过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。 （3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。械的冲击。 （4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。 （5）启动过程中的功率损耗越小越好。）启动过程中的功率损耗越小越好。 其中，（其中，（1）和（）和（2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指标。标。 异步电动机本身的启动特性为：异步电动机本身的启动特性为： a. 定子电流大，定子电流大，Ist=(57)IN 异

3、步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态，异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定子电流子电流 b.启动转矩小启动转矩小 NstT).(T5180 启动时启动时 ，转子功率因数，转子功率因数 很低，因很低，因而启动转矩而启动转矩 却不大。却不大。 1 S2202222XRRcos ststmstcosIKT22 异步电动机的固有启动特性如图所

4、示：异步电动机的固有启动特性如图所示： 显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。一、一、 鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机鼠笼式异步电动机主要主要有有直接启动直接启动和和降压启动降压启动两种方法，采用两种方法，采用什么启动方法，要根据实际情况而定。什么启动方法，要根据实际情况而定。 1直接启动（全压启动）直接启动（全压启动） 直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接

5、触器直接直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行启动。接入电源，在额定电压下进行启动。 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，能否直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，能否直接直接启动启动主要取决于主要取决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值。电动机的功率与供电变压器的容量之比值。 n鼠笼式异步电动机的启动方法n1. 直接启动（全压）35. 5443)(%30)(%20电动机功率电源总容量经验公式工业与民用共用电源时不经常启动变压器容量的电动机功率

6、经常启动变压器容量的电动机功率NstII有独立变压器供电有独立变压器供电ab 例例4.2：有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其：有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供电变压器（电源）容量为，如果供电变压器（电源）容量为560kVA，且，且有照明负载，问可否直接启动？同样的有照明负载，问可否直接启动？同样的Ist/IN 比值，功率为多大的电比值，功率为多大的电动机则不允许直接启动？动机则不允许直接启动？ 解：根据经验公式算出解：根据经验公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 满足上述关系，故允许直接启动。满足上述关系，

7、故允许直接启动。 kWNPkVA. 45604356 可算出，额定功率大于可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动。的电动机不允许直接启动。 2电阻或电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动 异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如图所示。图所示。 启动时，接触器启动时，接触器1KM断开，断开，KM闭合，将启动电阻串入定子闭合，将启动电阻串入定子电路，使启动电流减小；电路，使启动电流减小； 待转速上升到一定程度后再待转速上升到一定程度后再将将1KM闭合，闭合，Rst被短接，电动机被短接，电动机接上全部电压而趋于稳定运行。接

8、上全部电压而趋于稳定运行。 启动转矩随定子电压的平方启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载启下降，故它只适用于空载或轻载启动的场合；动的场合； 不经济，在启动过程中，电不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经阻器上消耗能量大，不适用于经常启动的电动机，若采用电抗器常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。且体积大。特点：特点： 3Y- 降压启动降压启动 Y- 降压启动的接线图如图所示降压启动的接线图如图所示: 启动时，定子绕组接成星形；待转速上升到一定程度后再将定启动时，定子绕组接成星形；待转速上升到一定程度后再

9、将定子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。 设设U1为电源线电压，为电源线电压，IstY及及Ist 为定子绕组分别接成星为定子绕组分别接成星形及三角形的启动电流（线电形及三角形的启动电流（线电流），流），Z为电动机在启动时每为电动机在启动时每相绕组的等效阻抗。则有相绕组的等效阻抗。则有ZUIstY31ZUIst/31 所以所以 3 ststYII TstY=Tst/3 Y- 降压启动方法的特点：降压启动方法的特点： 设备简单、经济、启动电流小；设备简单、经济、启动电流小； 启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于启动

10、转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于空载或轻载启动的场合；空载或轻载启动的场合； 只适用于正常运行时定子绕组接线为只适用于正常运行时定子绕组接线为 的异步电动机。的异步电动机。(4KW以上，额定电压以上，额定电压380v、接线。接线。)4自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动 自耦变压器降压启动的原理接线图如图所示。自耦变压器降压启动的原理接线图如图所示。 自耦变压器启动时的一相电路，由变压器的工作原理知，此时，自耦变压器启动时的一相电路，由变压器的工作原理知，此时，副边电压与原边电压之比为副边电压与原边电压之比为 11212 NNUUK12KUU 启动时加在电动机定启动时加在电动机

11、定子每相绕组的电压是全压子每相绕组的电压是全压启动时的启动时的K倍，因而电流倍，因而电流也是全压启动时的也是全压启动时的K倍，倍，即即I2=KIst；而变压器原边；而变压器原边电流电流 I1=KI2=K2Ist ，即此，即此时电网供电电流时电网供电电流I1是直接是直接启动时电流启动时电流Ist的的K2倍。倍。 特点：特点： 与与Y- 降压启动时情况一样，只是在降压启动时情况一样，只是在Y- 降压启动时的降压启动时的 k=1/ 为定值，而自耦变压器启动时的为定值，而自耦变压器启动时的K是可调节的，这就是此种是可调节的，这就是此种启动方法优于启动方法优于Y-启动方法之处，当然它的启动转矩也是全压启

12、动启动方法之处，当然它的启动转矩也是全压启动时的时的K2倍。倍。 变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦，且启动时自变压器的体积大、重量重、价格高、维修麻烦，且启动时自耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于耦变压器处于过电流（超过额定电流）状态下运行，因此，不适于启动频繁的电动机。启动频繁的电动机。3 启动补偿器启动补偿器(固定抽头固定抽头+KM+保护继电器保护继电器)n5. 软启动和变频启动器 软启动器：（晶闸管交流调压器）变频启动器：二、线绕式异步电动机的启动方法二、线绕式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机的鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大启动转矩小，启动

13、电流大，因此不能满足，因此不能满足某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。 线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。 在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种：在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种：逐级切除启动电逐级切除启动电阻法阻法和和频敏变阻器频敏变阻器启动法。启动法。 1逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法 采用逐极切除启动电阻的方法，其目的和启动过程与他励直流采用逐极切

14、除启动电阻的方法，其目的和启动过程与他励直流电动机采用逐级切除启动电阻的方法相似，主要是为了使整个启动电动机采用逐级切除启动电阻的方法相似，主要是为了使整个启动过程中电动机能过程中电动机能保持较大的加速转矩保持较大的加速转矩。 逐级切除优点；电流小、启动转矩大。缺点；电阻上的损耗大。 2频敏变阻器启动法频敏变阻器启动法 优点；电流小、结构简单、无需维修。启动转矩较大。适用于：对调速沒有要求、经常正反转、启动转矩要求不大冶金、化工设备上。缺点；不能用作调速电阻。n=0，S=1 f2=Sf1RXITn=nN f2 R=X0相当于转子短路，启动完毕n1. 双鼠笼电动机n启动时：22222222222

15、cosiiiexexexXRRXRR 内外内外iexiexIIXXXRffS2222222, 1stistexTT正常工作： 内外内外内外iexiexiexTTIIRRXRfS22222黄(锰.铝青)铜(启动)紫铜(工作)三三.特殊鼠笼式电动机特殊鼠笼式电动机22tcosIKT深槽电机深槽电机集肤效应电流集中在导体上部（启动时）100千瓦以上鼠笼电机45 三相异步电动机的调速特性三相异步电动机的调速特性 NmaxstmaxmmTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 2202222202002002260 如在一定负载下，欲得到不同的转速，如在一定负载下，欲得到不同的转速，可以由改变可以由改

16、变 P 、 S和和f 三个参数入手，三个参数入手，PfSnPfnSnnnnnS60)1 (60)1 (0000一、一、 改变磁极对数调速改变磁极对数调速 注：只能用于鼠笼式电机2PP2PP改变磁极对数调速改变磁极对数调速恒转矩调速恒功率调速1Y1Z1A2Z1B1X1C2A2B2X2C2Y1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2Y1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2Y1B1Y2B2Y1C1Z2C2Z变流方法：变流方法：2X1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2C2Y1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2Y1A2Z1B1X1C1Y2A1Z2B2X2C2Y1B1Y2B2Y1C

17、1Z2C2ZSnOnSSnOOY-YY-YY条件：保持变极前后电源及每个线圈中的电流不变恒转矩恒功率调速性质调速性质 特点：特点： 1. 高速工作时，调速范高速工作时，调速范围不大；围不大； 2. 低速工作时，一般转低速工作时，一般转子电路电流大，容易烧坏子电路电流大，容易烧坏电动机电动机 ， 但适合于离心式但适合于离心式通风机类负载。通风机类负载。离心式通风机二、改变转差率的调速方式二、改变转差率的调速方式1. 调压调速调压调速55. 955. 955. 900nnTPPPTnPTnPmeSme转差功率：机械功率：电磁功率：2、 转子电路串电阻调速转子电路串电阻调速 原理接线图和机械特性如图

18、所示：原理接线图和机械特性如图所示：有阶调速起重设备上电阻损耗和转差功率成正比 转子电路串电阻调速转子电路串电阻调速简单可靠简单可靠，但它是，但它是有级调速有级调速。 随转速降低，随转速降低，特性变软特性变软。 转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时转子电路电阻损耗与转差率成正比，低速时损耗大损耗大(应适当增应适当增大电阻的容量大电阻的容量)。 所以，这种调速方法大多用在重复短期运转的生产机械中，如所以，这种调速方法大多用在重复短期运转的生产机械中，如在起重运输设备中应用非常广泛。在起重运输设备中应用非常广泛。 特点：特点： 三、变频调速三、变频调速 变压变频调速（恒压频变压变频调速（恒压频比

19、控制方式）比控制方式）-基频以下基频以下 恒压弱磁调速（恒压弱恒压弱磁调速（恒压弱磁升速方式）磁升速方式） -基频以上基频以上)(j)()(1111111111EXIRIEERIUL11EU 111144. 444. 4fNNfE11111144. 41fUKfUNf异步电动机变频调速控制特性异步电动机变频调速控制特性变频调速机械特性变频调速机械特性基基频频以以下下基基频频以以上上 特点：特点： （1 1）调速范围广；）调速范围广； （2 2）调速平滑性好；）调速平滑性好； （3 3）工作特性好；）工作特性好； （4 4）经济效益高）经济效益高 。46 三相异步电动机的制动特性三相异步电动机的

20、制动特性 异步电动机和直流电动机一样，亦有三种制动方式：反馈制动、异步电动机和直流电动机一样，亦有三种制动方式：反馈制动、反接制动和能耗制动。反接制动和能耗制动。 一、反馈制动一、反馈制动 由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速度，即由于某种原因异步电动机的运行速度高于它的同步速度，即nn0，S=(n0-n)/n00，异步电动机就进入发电状态。，异步电动机就进入发电状态。 反馈制动时，电机从轴上吸取功率后，一部分转换为转子铜耗，反馈制动时，电机从轴上吸取功率后，一部分转换为转子铜耗，大部分则通过空气隙进入定子，并在供给定子铜耗和铁耗后，反馈大部分则通过空气隙进入定子，并在供给定子铜耗和铁耗后，反馈给电网。给电网。 反馈制动的机械特性是电动状态机械特性是第一象限向第二象反馈制动的机械特性是电动状态机械特性是第一象限向第二象限的延伸或第三象限向第四象限的延伸，如图所示。限的延伸或第三象限向第四象限的延伸