三相异步电动机的起动和调速课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学多媒体课件系列,福州大学,电气工程与自动化学院,电机学教研组,2006.10,第三篇 异 步 电 机,第十章 三相异步电动机的起动和调速,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,异步电动机的起动性能：,1.,起动电流倍数,K,I,2.,起动转矩倍数,K,st,3.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,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，,I,st,很大,n=0、s=1，根据简化等效电路得：,-很大,异步电动机直接起动时,起动转矩较小：,n=0、s=1，c,1,=1，则：,原因：,I,st,大I,1,Z,1,大E,1,小,m,小,cos,2,0.2很小,T,st,较小,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,r,2,I,st,、T,st,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,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,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,1.自耦变压器降压起动,设直接起动时：I,st,、T,st,自耦变压器的变比为:k,a,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。,I,st,和T,st,均减少为1/3,(思考：T,st,为何减为1/3？）,3.延边三角形换接降压起动,4.定子串电抗器或电阻起动,串电抗器起动：,I,st,=I,st,/k、T,st,=T,st,/k,2,-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,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,自动、无级的减小,r,2,，,T,st,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，f,2,=f,1,，p,Fe,大R,m,大,加速：nsf,2,=sf,1,p,Fe,R,m,正常运行时：s,N,，f,2,很小 p,Fe,可略，R,m,0,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：,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,U,1,E,1,=4.44 f,1,N,1,K,N1,m,当U,1,/f,1,=常数，,m不变,机械特性曲线,恒转矩调速,恒功率调速,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,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。,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。,x,1,x,1,x,1,x,1,x,2,x,2,x,2,x,2,三相绕组变极的两种接法,1）低速时,，高速时YY,2）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）,三、改变转差率调速,带恒转矩负载时：,当外施电压U,1,下降为额定值的x倍时，s增加原有值的1/x,2,倍，但s,k,不变，T,max,下降。,普通鼠笼电机s,N,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,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T,L,kn,2,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,T,L,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）,当转子回路串入与转子电动势sE,2,频率相同而相位相反的附加电动势E,f,后，转子电流I,2,：,3、转子外串附加电动势调速（绕线型）,f,刚串入,Ef,时，,I2 TTL 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,作业,10-2,10-3,10-4,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,电机总的电磁转矩T,em,=T,em+,+T,em-,单相异步电动机的T,em,-s曲线,T,em-,s,-,=2-s,+,0,1,2,2,1,0,s,T,em+,s,+,T,em,1、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，合成转矩不为零，也就是说，单相异步电机虽无起动转矩，但一经起动，就转动不止,二、单相电动机的分类,1、分相式电动机,（1）电阻分相式电动机,辅助绕组,主,绕,组,转子,K,离心开关,电阻分相式电动机接线图,r,（2）电容分相式电动机,2、罩极式电动机,短路环,主绕组,