电动机的起动与调速5.ppt

1、异步电动机的起动：从静止到加速到工作速度的过程要求：起动时要求有较大的起动转矩(倍数)和较小的起动电流(倍数)。启动过渡过程短，对电网的冲击电流小。当感应电机处于停止状态时，从电磁角度看，它就像一个变压器。连接到电源的定子绕组相当于变压器的初级线圈，闭合的转子绕组相当于短路的变压器次级线圈。定子绕组和转子绕组之间没有电连接，只有磁连接，磁通量通过定子、气隙和转子铁芯封闭。在闭合时刻，转子由于惯性尚未启动，旋转磁场以最大切割速度-同步速度切割转子绕组，因此转子绕组可以感应最高可能的电势。因此，大电流流过转子导体，转子导体产生磁能来抵消定子磁场，就像变压器的次级磁通量应该抵消初级磁通量一样。起动后

2、为什么小：随着电机转速的增加，定子磁场切割转子导体的速度降低，转子导体中的感应电势降低，转子导体中的电流也降低，所以用来抵消转子电流产生的磁通量影响的定子电流部分也降低，所以定子电流由大变小，直到正常。为了保持适合当时电源电压的原始磁通量，定子自动增加电流。这时，转子电流很大，所以定子电流也增加很大，甚至达到额定电流的4-7倍，这就是启动电流大的原因。异步电动机直接起动，起动电流可达额定电流的4-7倍。这样大的启动电流对电机有很大的影响。首先，电源线有一个线电压降，它影响电源电压。尤其对于大功率电机，电压降更为明显。电机的扭矩与电压的平方成正比。如果电压严重下降，不仅难以启动电机，而且由于电压

3、过低，还会使线路上其他电机的转矩过小，影响电机的输出，甚至使电机自行停止。启动电流过大会导致电机和电路能量损失。当然，一旦马达启动，电流就会减少。然而，在某些特殊情况下，例如频繁启动的电机，需要考虑启动电流引起的发热。特别是在一些启动慢、启动过程长的情况下，能量损失较大，发热量较大。启动电流过大对电机和电路都不利。为了限制起动电流和增加起动转矩，应根据具体情况采取相应的起动方法。三相异步电动机在降压(0.8UN)时的人为机械特性、异步电动机的起动和起动性能电动机的起动性能通常用起动电流倍数和起动转矩倍数来衡量。对于一般鼠笼式电动机，起动电流倍数一般为47倍，起动转矩倍数一般为0.91.3倍。可

4、以看出鼠笼式电动机起动电流大，起动转矩小，起动性能差。1、鼠笼式电动机起动时，降低异步电动机电源电压U1；2.增加异步电动机的定子和转子阻抗。对于鼠笼式或绕线式电机，可以采用不同的方法来提高起动性能。三相鼠笼式异步电动机1的起动。直接起动直接起动受到电源容量的限制。电源容量越大，由电源电路中的启动电流引起的电压降越小。一般来说，只要电力系统中直接起动电流引起的电压降不超过10%UN(对于频繁起动的电机为10%)，就可以采用直接起动。2.降压起动，鼠笼式异步电动机定子串电阻降压和鼠笼式异步电动机定子串电抗降压起动示意图，(1)定子串电阻或电抗降压起动示意图，异步电动机自耦变压器降压起动，自耦变压

5、器一相绕组，(2)自耦变压器降压起动，图6.12形电压和电流及接线方法(a)接线(操作)；(b) Y型接线(降压起动)，异步电动机星形，三角形起动示意图，(3)星形-三角形(Y型)起动，正常情况下，KM2闭合，电动机接成三角形，起动时接成星形，绕线式异步电动机转子用串联电阻起动，转子用串联频敏变阻器起动。图6.20转子串联频敏变阻器的等效电路，绕线式电动机的起动性能，为了增加起动转矩和减小起动电流，要求转子电阻较大，而在运行中，为了降低转子铜耗和提高电动机效率，要求转子电阻较小。对于绕线式电机，启动时电阻可以串联，运行时可以切断，很好地满足了上述要求。然而，绕线式异步电动机结构复杂、成本高、维

6、护不便，限制了其应用。大容量鼠笼式电动机提高了起动性能，促使人们从鼠笼式异步电动机的转子槽形出发，尝试利用“集肤效应”(也称挤压效应)来满足起动时转子电阻较大，正常运行时自动减小的要求。具有这种起动性能的鼠笼式异步电动机有深槽异步电动机和双鼠笼式异步电动机。皮肤效应也称为皮肤效应。当交流电通过导体时，导体横截面上的电流分布由于感应而不均匀，并且电流密度在更靠近导体表面处增加。这种现象被称为“皮肤效应”。趋肤效应增加了导体的有效电阻。频率越高，皮肤效应越显著。当高频电流通过导体时，可以认为电流只流过导体表面的一个很薄的层，这相当于导体横截面的减小和电阻的增加。由于几乎没有电流通过导体的中心部分，

7、这个中心部分可以去掉以节省材料。因此，在高频电路中可以用空心导体代替实心导体。此外，为了削弱集肤效应，在高频电路中，多股绝缘细线通常被编织成束，而不是具有相同横截面积的粗线。这种多股线束称为编织线。在工业应用中，集肤效应可用于金属的表面淬火。图6.14深槽转子条中沿槽高方向的电流分布(a)转子槽漏磁；电流密度的分布；(3)导体棒有效截面，深槽异步电动机，高起动性能的三相鼠笼式异步电动机(1)深槽异步电动机(2)双鼠笼式异步电动机，具有强漏磁，感应电动势越大，感应电流越大，总是与原电流相抵消。图6.15双鼠笼转子结构及漏磁通(a)双鼠笼转子结构；(2)双鼠笼式转子、双鼠笼式深槽电机和双鼠笼式深槽转子在起动时，由于集肤效应，使起动电流集中在上部，相当于有效截面小，有效电阻大，功率因数增加。结果，电动机的起动电流降低，起动转矩增加。在正常运行过程中，由于转子电路的低频和极小的集肤效应，两个