第十章 三相异步电动机的起动和调速

第十章三相异步电动机的起动和调速第一页，共三十一页，2022年，8月28日目录第十章三相异步电动机的起动和调速

10.1起动电流和起动转矩

10.3笼型异步电动机的起动

10.4笼型异步电动机的调速

10.5绕线转子异步电动机的起动和调速

10.6单相异步电动机第二页，共三十一页，2022年，8月28日异步电动机的起动性能：1. 起动电流倍数KI2. 起动转矩倍数Kst3. 起动时间4. 起动时能量消耗与发热5. 起动设备的简单性和可靠性第一节起动电流和起动转矩→小好→大好第三页，共三十一页，2022年，8月28日起动：从静止加速到工作转速的过程要求：起动时有较大起动转矩，较小起动电流启动过渡过程短，带载起动能力强对电网的冲击小

异步电动机直接起动时，Ist很大n=0、s=1，根据简化等效电路得：--很大第四页，共三十一页，2022年，8月28日

异步电动机直接起动时,起动转矩较小：n=0、s=1，c1=1，则：原因：Ist大→I1Z1大→E1小→Φm小 cosθ2≈0.2很小Tst较小第五页，共三十一页，2022年，8月28日

改善起动性能的方法：笼型：采用特殊结构的转子（深槽、双鼠笼）绕线型：转子串入附加电阻r2↑→Ist↓、Tst↑第六页，共三十一页，2022年，8月28日第三节异步电动机的起动负载性质、供电系统的容量起动频繁程度、用户对起动的要求

一、起动方法选择依据1.负载性质对起动方式的要求曲线1：Tst要大曲线2：Tst可以较小曲线3：Tst小，随n增加，T增加第七页，共三十一页，2022年，8月28日2.供电系统的容量对起动方式的影响

供电容量比异步电动机的容量大得多起动电流所造成的电压降落不致影响同一电网上的其它电气设备的正常工作，且非频繁起动

供电变压器的容量与异步电动机容量相差不大则应采取其它措施以限制起动电流电网容量电机额定功率第八页，共三十一页，2022年，8月28日二、笼型异步电动机的降压起动降压起动方法 起动时，施加低于额定值的定子电压。电动机的转速上升到接近额定转速后，再切换到额定电压下运行。特点： 起动电流下降 起动转矩下降应用： 适用于对起动转矩要求不高的场合，如风机、离心泵等第九页，共三十一页，2022年，8月28日1.自耦变压器降压起动设直接起动时：Ist、Tst自耦变压器的变比为:ka第十页，共三十一页，2022年，8月28日2.丫-

起动适用于在正常运行时定子绕组按三角形连接的电机。起动时，使定子绕组为星形连接，待转速上升到额定转速后，再换接成三角形连接。Ist和Tst均减少为1/3(思考：Tst为何减为1/3？）第十一页，共三十一页，2022年，8月28日3.延边三角形换接降压起动第十二页，共三十一页，2022年，8月28日4.定子串电抗器或电阻起动串电抗器起动：I’st=Ist/k、T’st=Tst/k2--简单，但起动性能效果较差串电阻降压：电阻消耗能量，电机效率低第十三页，共三十一页，2022年，8月28日三、线绕型异步电动机的起动转子回路中通过集电环串入附加电阻，限制起动电流，提高起动转矩。起动后把附加电阻切除，使正常运行有较高效率。线绕转子电机启动性能好1、转子回路串电阻分级起动第十四页，共三十一页，2022年，8月28日自动、无级的减小r2，Tst不变→起动过程平稳、迅速结构简单，运行可靠，维护方便，应用广泛。2.转子回路串频敏变阻器起动起动：s=1，f2=f1，pFe大→Rm大加速：n↑→s↓→f2↓=sf1→pFe↓→Rm↓正常运行时：sN，f2很小→pFe可略，Rm≈0第十五页，共三十一页，2022年，8月28日异步电动机的转速：第四节异步电动机的调速(1)改变供电电源的频率f(2)改变电动机的极对数p——（仅适用于笼型）(3)改变转差率s：改变外施电压U1

在转子外串附加电阻 在转子外串附加电动势异步电动机的调速方法：第十六页，共三十一页，2022年，8月28日一、变频调速改变f1→改变n（无级调速：n可连续调节）变频调速时，通常希望电动机的主磁通m保持不变，因为增大m将引起磁路过分饱和，激磁电流大大增加，功率因素降低。如m太小，则电机容量得不到充分利用U1≈E1=4.44f1N1KN1Φm

→当U1/f1=常数，Φm不变第十七页，共三十一页，2022年，8月28日机械特性曲线恒转矩调速恒功率调速第十八页，共三十一页，2022年，8月28日二、变极调速（笼型）定子绕组需有特殊的绕法，使绕组的极对数能随外部接线的改变而改变。属于有级调速，具有两种不同转速的电动机称为双速电动机。变极调速一般适用于笼型异步电动机

（其转子极对数可自动改变）变极电机定子绕组的绕制有两种方法：

1．双绕组变极

2．单绕组变极第十九页，共三十一页，2022年，8月28日1．双绕组变极定子上有两套极对数不同相互独立的绕组，每次运行只用其中一套绕组设计较方便，但材料利用率较差，很少使用。第二十页，共三十一页，2022年，8月28日2．单绕组变极一套定子绕组，通过不同接法构成不同极对数变极电动机为鼠笼式转子，它的转子可以随着定子极对数的改变而自动改变极对数。x1x1x1x1x2x2x2x2第二十一页，共三十一页，2022年，8月28日三相绕组变极的两种接法1）低速时Δ，高速时YY2）低速时Y，高速时YY

为使电机转向不变，须任意对调两相输入（绕组空间电角度变化）第二十二页，共三十一页，2022年，8月28日三、改变转差率调速带恒转矩负载时：当外施电压U1下降为额定值的x倍时，s增加原有值的1/x2倍，但sk不变，Tmax下降。普通鼠笼电机sN很小，则n调节范围很窄，调速性能差。带恒转矩负载时不适宜采用降压调速方法。（绕线型可通过转子外串电阻改变调速性能）1、降压调速第二十三页，共三十一页，2022年，8月28日带变转矩负载时：异步电动机转子电阻大，稳定运行区域较宽如果带风机、泵类机械，其负载转矩与转速平方成正比，即TL＝kn2采用调压调速可以获得较大的调速范围，有明显的节能效果TL第二十四页，共三十一页，2022年，8月28日转子铜耗增大，输出功率下降，效率也随之降低。机械特性变软,负载变化时转速将发生显著变化.带恒转矩负载时：2、转子外串附加电阻调速（绕线型）第二十五页，共三十一页，2022年，8月28日当转子回路串入与转子电动势sE2频率相同而相位相反的附加电动势Ef后，转子电流I2：3、转子外串附加电动势调速（绕线型）f刚串入Ef时，I2↓→T↓<TL→s↑→I2↑→T↑→直到T=TL→n不变（但已比原来的小）调速范围小，功率因数低，用于大功率绕线异步电动机第二十六页，共三十一页，2022年，8月28日作业10-210-310-4第二十七页，共三十一页，2022年，8月28日在单相供电条件下，绕组磁势为脉振磁势，波形为梯形波第二节单相异步电动机第二十八页，共三十一页，2022年，8月28日电机总的电磁转矩Tem=Tem++Tem-第二十九页，共三十一页，2022年，8月28日单相异步电动机的Tem-s曲线Tem-s-=2-s+012210sTem+s+Tem1、n=0，s+=s-=1时，合成转矩Tem++Tem-=0,电机无起动转矩2、若s+或s-不为1时，