电机拖动第十一章(异步电动机的电力拖动1)

1、第十一章，三相异步电动机电力拖动，三相异步电动机的电力拖动，三相异步电动机的机械特性，笼型转子异步电动机的启动，绕组转子异步电动机的启动，三相异步电动机的调速，三相异步电动机的电磁制动，三相异步电动机的异常运行，三相异步电动机的电力拖动，本章要求： 第一节三相异步电动机的机械特性，电动机的转速和电磁扭矩的关系，即n=f(Tem )称为电动机的机械特性。 另外，在UN、fN、Rc=0的额定条件下，n=f(Tem )被称为电动机的固有机械特性(自然机械特性)。 在非额定条件下，n=f(Tem )被称为电动机的人工机械特性。 另一方面，由于自然机械特性、1、Tem=f(S )曲线、n=(1-s)n1

2、，所以机械特性可以用Tem=f(S )曲线得到。 电磁力： Pem=m1I22(r2/s )，电磁扭矩：根据电磁扭矩的参数式，得到Tem=f(s )曲线，1)s小时，分母的r2/s的值大。 2 )如果s大，则分母的r2/s的值很小。 可以根据启动点、临界滑动率、最大值点、同步点、n=(1-s)n1，根据Tem-S曲线计算机械特性。Tem、n、o、同步点： s=0、Tem=0； n=(1-s)n1=n1，Tem=0； 额定点： s=sN、Tem=TN； n=(1-sN)n1=nN，Tem=TN； TN，nN，Tk，最大值点： s=sm，Tem=Tmax； n=(1-sm)n1=nm，Tem=Tm

3、ax；Tmax、起点： s=1、Tem=Tk； n=(1-s)n1=0，Tem=Tk；2、n=f(Tem )曲线、2、决定最大电磁扭矩和过载能力、电动机的短时间负载能力的物理量是Tmax和过载能力(最大扭矩倍数)。 式中，“-”是电动状态，“-”是发电状态，结论：1、Sm与电压无关，与转子电阻成比例。 2、Tmax与电压的平方成比例，与转子电阻无关。 3、一般设计为1.62.5。 4、忽略空载损耗时，三、启动电磁扭矩，启动时n=0，s=1，结论： 1，Tk与电压平方成正比。 与转子电阻有关。 2、f1增加Tk减少。 3、启动转矩倍数i=Tk/TN。 一般设计是0.82.0。 电磁扭矩、四、电磁

4、扭矩的实用公式，如果知道电机额定和技术数据(PN，nN )，可以用实用公式计算Tem和s (或n )的关系。 忽略T0 :将TN、SN代入实用式后，Sm、5、人工机械特性、1、降压人工机械特性、s在同一点上，Tem以u的平方减少。 PS不变。 降压时，如果Tmax、Tk下降，会影响电机的稳定运行和启动。 降压特性，例如U1=UN的情况下，如果Tk=1.1TN，Tmax=2TN，则可以全启动运转。 在U1=0.8UN的情况下，Tk=0.80.81.1TN=0.704TN，Tmax=0.80.82TN=1.28TN，在这种情况下，不能进行全启动，但能够进行全启动。 降压时，如果Tmax、Tk下降，

5、会影响电机的稳定运行和启动。 U1=0.7UN的情况下，Tk=0.70.71.1TN=0.539TN，Tmax=0.70.72TN=0.98TN，这种情况下，不能全启动和运行。 2、定子外串联对称阻抗的人工机械特性相当于定子阻抗变大：该人工机械特性与降压特性类似。3、绕线式转子外串联电阻Rc的人工机械特性需要在u、f相同的条件下产生相同的扭矩(Tem=Tem )，电阻的实际值在转子串联电阻后，在其他条件不变化的情况下，产生相同的Tem (负载扭矩不变化)，s增加，即转子串电阻特性为：与自然特性比较：1 )特性变软，2)Tmax不变，Sm变大，3 )满足tem的同一点：例如：线圈异步机，r2=0

6、.5，nN=1450rpm，sm=0.067，求出：1)转子列TL=0.8TN时，串联电阻后n=？ 分析：1)Tk=Tmax，串联电阻后的最大值点在横轴上，Sm=1，c，d，两特性上，c、d点在Temc=Temd=Tmax，即0.8TN，e，f，RC=6.96，2，2 )串联电阻前为e点，串联电阻前为f点，两特性上方法1 :利用相似三角形，方法Tem=f(S )曲线。 如果s较小，则Tem与s成比例。 SE=0.8SN，nF=902rpm，4，逆变器的人工机械特性，f1一般比fN小时，励磁电流大幅增加，电动机的发热变得严重，有可能损坏电动机。 成为f1必须变压，保证磁通不变。、变量f1特性是与

7、自然特性平行的曲线。 作业：8-22 23，第二节笼型异步电动机的起动，一、起动请求，电动机的起动指定符接通电网，转速从n=0到n=nN。 起动要求：1 )起动扭矩Tk尽可能大，2 )起动电流Ik尽可能小，在Tk满足充分大的条件的情况下，尽可能减少Ik。 3 )启动装置尽可能简单。 二、直接启动、直接启动的瞬间，相当于n=0，s=1锁，直接启动电流大，其危害，1 )降低电网u，影响其他设备的运行。 (主害)，2 )自身发烧严重，绝缘容易受损。 当直接启动操作简单，供电变压器容量足够大，电网u下降不大时，可以采用直接启动。 但是，直接启动电流过大时，需要采用降压启动，限制Ik。 当直接启动操作简

8、单，供电变压器容量足够大，电网u下降不大时，可以采用直接启动。 但是，直接启动电流过大时，需要采用降压启动，限制Ik。 三、降压启动、降压启动仅适用于对启动扭矩要求不高的情况。 降压启动常用的方法有：大型车床，1 )定子列电抗启动； 2 )星三角启动，3 )自耦合变压器的降压启动。 1、定子列电抗启动，定子列电抗降低定子线圈电压。 在定子线圈上直接加上U1N的情况下：在定子列电抗后，定子线圈上的电压为U1=U1N/k，特征：启动设备简单； 投资少，启动扭矩小，适合轻空载启动。 没有采用基于定子串电阻的降压起动。 2、星三角(y )启动，马达连接启动时，可以进行y接线，降低绕组相u。直接启动、y

9、连接启动、绕组相电压：特征：启动设备简单转矩小，适合轻无负载启动，请连接电机运行。 3、自耦变压器降压启动，直接启动U1=U1N，自耦变压器降压为ka倍压启动，原边U1=U1N，附边Uk=U1N/ka，电机定子电流：自耦变压器原边电流：特征：可变比调整，适用范围大，设备复杂。 第三节绕组异步电动机起动，一、转子列三相对对称电阻起动，转子列电阻后，限制Ik，增加了Tk。 起动过程：转子先放入全电阻，随着向定子施加额定电压的转速的增加，逐步切除电阻，起动完成后，切除所有的电阻。 根据以下基本关系： 1、起动过程：、R12=R1-R2、R34=R3-R4、R23=R2-R3、R45=R4-R5、Ta

10、 :起动扭矩上限、Tb :起动扭矩下限、“在同一扭矩下转子电阻之比等于滑动率之比”。2、各级电阻间的关系，Tem=Ta时：Tem=Tb时：S1、S2、S3、S4、S5、R1、各级电阻关系：设计加速过程从n=0开始时，s1=1，上式为：同样地得到各电阻切换率间的关系：同样地另外，S1，S2，S3，S4，Sa，R1，Sa，3，备用级电阻Rpr由起动开始所需的扭矩的大小决定。 其中：转子的额定电阻、转子为额定电阻时，启动扭矩(电流)为额定。 4、转子起动电阻的计算顺序，1 )根据生产机械的起动要求和电动机容量决定起动电阻的级数，将备用级数设为I，将加速级数设为n。 2 )根据加速度要求，决定起动扭矩

11、的上限。 在没有加速度限制的情况下，可以考虑充分利用电动机的起动扭矩，选择Ta=(0.80.9)Tmax。 3 )用实用公式，由Ta计算第一加速级的额定打滑率sN1。 在第一加速级特性曲线上，如果Tem=Ta、s=s1=1，则设、解：时，第一加速级的额定滑动率sN1和临界滑动率sm1的关系为、或、sN1、sN，4 )求出公比q，5 )求出第一加速级电阻，6 )确定各级的电阻7 )决定各级的电阻。 8 )求平均起动扭矩。 在加速期间，启动扭矩总是在Ta和Tb之间变化，并且其平均启动扭矩可以由算术平均值或几何平均值表示。在选定、或sN1、sN、Ta之后，Tb是确定的值，在此情况下：转子串联电阻起动

12、特性：1 )起动扭矩Tk可调节，Tem=Tmax； 2 )能源消耗大，3 )运行可靠。 卷扬机系统，二，转子串联频率变阻器启动，一，频率变阻器的结构特征，它只是一侧的核心变压器。 1 )卷数少，目的强调rm，2 )铁心由厚钢板构成，目的增加铁损，rm大，3)B高，目的强调rm。 2、作用原理，启动时f2大，I2大，b高，限制Ik，增加Tk，随着转速n增加，相当于转子电阻自动切除的启动后，切除频率变阻器。 第四节深槽和双轿厢异步电动机的启动，第一、深槽异步电动机、第一、转子槽构造、槽高/槽宽=1020，2、第二、特征，将转子导体看作小导体并联构成，有I2时，漏磁通分布如图。 由于底部漏电电阻x大

13、，启动时f2大，转子漏电电阻比电阻大，I2的大小由x决定，底部的漏电电阻x大，所以I2被压入陷波，这种现象被称为表皮效应。 电流密度分布如图所示。 由于表皮效应I2被压入槽中，转子导体的有效面积减少，转子电阻增加，起动性能得到改善。 随着n变高，f2变小，漏电电阻变小，表皮效应消失，I2分布变得均匀，转子电阻减少。 缺点：转子槽深，其漏电电阻比普通笼型电机大。 分为、二、二筐异步电动机、1、转子槽结构、2、特征、上下两筐。 下笼、电阻小、3、工作原理与深槽异步电动机相同。 由于表皮效应，I2被压入上筐，转子电阻增大，起动性能得到改善。 因为启动时的电流主要通过上筐，所以上筐称为启动筐。运转时的

14、电流主要通过下筐，所以下筐称为运转筐。 乘轿，电阻大，作业：8-24； 25； 26、第五节异步电动机调速、第一、调速方法、第一、变极调速、2、变频调速、3、滑差率s的调速、1 )改变定子电压U1的调速，2 )在定子线圈上加上阻抗，改变Z1的调速，3 )在绕组式、转子线圈上加上电阻，进行r2的调速二、变极调速、1、变极方法，1 )在定子上设置两组不同p的绕组。 2 )在定子上设置线圈，通过改变连接方法，得到不同的p。 2、调速原理、3、特征，1 )变极调速仅适用于笼型机，其转子p会自动变化。 2 )设备简单。 3 )转速只能调整2个或3个。 三、变频调速、1、调速原理、2、低于基频的变频调速，在改变f时必须变压，以不改变m，即： Tmax相同，特性平行。 m不变，属于定扭矩调速。 3、必须保持U1=U1N，