第4章交流异步电动机2

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,*,4.4,三相异步电动机的起动,4.4.1,起动性能,起动,问题：,起动电流大，起动转矩小,。,一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的,4 7,倍,;,电动机的起动,转矩为额定转矩的,(1.02.2),倍。,大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作,频繁起动时造成热量积累，使电机过热,后果：,原因：,起动：,n,=,0,，,s,=1,接通电源。,起动时，,n,=,0,，转子导体切割磁力线速度很大，,转子电流,定子电流,交流电动机磁动势平衡性,衡量电动机启动性能好坏主要有三点：,第一，起动电流尽可能小；,第二，起动转矩尽量大些；起动转矩越大，电动机起动越迅速、越容易。,第三，起动所需设备简单、经济、操作方便。,4.4.2,起动方法,(1),直接起动,小型异步电动机（,二、三十千瓦以下）一般都采用直接起动。,(2),降压起动：,星形,-,三角形,(Y,),换接起动,自耦降压起动,（适用于鼠笼式电动机）,(3),转子串电阻起动,（适用于绕线式电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,设：电机每相阻抗为,1.,降压起动,(1)Y,换接起动,降压起动时的电流,为直接起动时的,+,起动,U,1,U,2,V,1,V,1,W,1,W,2,+,正常,运行,U,1,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,QS,1,L,3,V,2,L,2,L,1,QS,2,FU,V,1,U,1,U,2,W,1,W,2,V,1,U,1,W,1,W,2,U,2,V,2,起动,U,P,U,1,+,U,l,+,U,2,V,1,V,2,W,1,W,2,U,2,正常,运行,U,l,+,U,1,V,1,V,2,W,1,W,2,W,2,U,2,V,2,V,1,W,1,U,1,2.,接法,接线盒,定子三相绕组的联接方法,。通常,V,1,W,2,U,1,W,1,U,2,V,2,U,2,U,1,W,2,V,1,V,2,W,1,U,1,V,1,W,1,W,2,U,2,V,2,W,2,U,2,V,2,V,1,W,1,U,1,Y,联结,W,1,U,1,V,1,W,2,U,2,V,2,联结,(a),仅适用于正常运行为三角形联结的鼠笼式电机。,(b),Y,起动,Y,换接起动适合于空载或轻载起动的场合，,不适合重载起动。,Y-,换接起动应注意的问题,正常,运行,U,l,U,1,W,2,V,2,W,1,+,U,2,V,1,U,P,起动,+,U,l,+,U,1,W,2,V,2,W,1,U,2,V,1,(2),自耦降压起动,L,1,L,3,L,2,FU,Q,Q,2,下合：,接入自耦变,压器，降压,起动。,Q,2,上合：,切除自耦变,压器，全压,工作。,合刀闸开关,Q,Q,2,自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成,Y,形而不能采用,Y,起动的鼠笼式异步电动机。,运行时开关上打与电机,直通,起动时开关向下打，,与自耦变压器相连,。,QS,1,L,3,V,1,L,2,L,1,QS,2,FU,V,1,U,1,U,1,W,1,W,1,L,2,L,1,L,3,例,3:,对,电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的,64%,，求这时的线路起动电流,I,st,和电动机的起动转矩,T,st,。,解：,设电动机的起动电压为,U,，电动机的起动,电流为,I,st,依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，,可求得,线路起动电流,I,st,。,采用自耦降压法起动时，若,加到电动机上的,电压与额定电压之比为,x,，则线路 起动电流,I,st,为,电动机的起动转距,T,st,为,结论：,分析得出：用自耦变压器降压启动限流作用很好，但起动转矩也下降了。,R,R,R,滑环,电刷,定子,转子,起动时将适当的,R,串入转子电路中，起动后将,R,短路。,起动电阻,2,.,绕线式电动机,转子电路串电阻起动,若,R,2,选得,适当,，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。,常用于要求起动转矩较大的电动机重载起动。缺点是起动时一部分能量消耗在电阻上。,R,2,T,st,T,O,转子电路串电阻起动的特点,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,电动机,正转,电动机,反转,三相异步电动机的正、反转,电 源,U,V,W,M,3,U,V,W,电 源,M,3,1,变频调速,(,无级调速,),f,=50Hz,变频器,M,3,f,1,、,U,1,可调,变频调速方法,恒转矩调速（,f,1,f,1N,）,频率调节范围：,0.5,几,百赫兹,三种电气,调速方法,4.5.1,三相异步电动机的调速,2,变极调速,(,有级调速,):,通过对定子绕组引出线的不同连接，得到相应的极对数。,变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性,能优异，因而正获得越来越广泛的应用。,A,1,X,1,A,2,X,2,i,i,P,=2,A,1,A,2,X,1,X,2,N,N,S,S,A,1,X,1,A,2,X,2,i,i,P,=1,采用变极调速方法的电动机称作双速电机，,只应用于鼠笼型异步电动机,（绕线电动机的转子绕组极数是固定不变的），,由于调速时其转速呈跳跃性变化，为有级调速，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。,A,1,A,2,X,1,X,2,S,N,T,o,3,变转差率调速,(,无级调速,),变转差率变阻调速是通过改变转子电路的外接电阻实现的，是,绕线式电动机,特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。,缺点：外接电阻越大，机械特性曲线越软，致使如果负载有较小的变化引起很大的转速波动。,n,n,T,L,T,L,s,s,T,s,o,对于一定的负载转矩，有不同的转速。,4.5.2,三相异步电动机的制动,制动方法,机械制动,:,电磁离合器、电磁抱闸制动器,电气制动,能耗制动,反接制动,发电反馈制动,机械制动,利用机械装置使电动机在切断电源以后迅速停转。,电气制动,使异步电动机产生一个与其旋转方向相反的电磁转矩，作为制动转矩。,n,F,转子,T,n,0,=0,M,3,+,-,运转,制动,R,P,1.,能耗制动,在断开三相电源的同时，给电动机定子其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转矩（制动转矩），使转子迅速停止转动。,2.,反接制动,停车时，将接入电动机的,三相电源线中的任意两相对调，,使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。,M,3,运转,制动,n,F,转子,T,n,0,缺点：,反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度特别大，转子感应电流比启动瞬间的电流还要大，经常反接制动，影响电动机使用寿命；电磁转矩从驱动立刻变为制动，对电动机转轴及传动部分有很大的机械冲击。,反接制动通常接入限流电阻，缓和电流和机械冲击。因此只适用小型电动机且不经常停转制动的场合。,2.,反接制动,当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转矩作用方向发生变化，由驱动转矩变为制动转矩。电动机进入制,动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网，,局限性：仅当电动机转速,nn,0,时才实现制,动，常用于起重机、电力机车和多速电动机中。,n,F,转子,T,n,0,n,n,0,3.,再生制动（发电制动）,1,功率的选择,功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。,1,）,.,对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。,2,）,.,对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。,补充：三相异步电动机的选择,2,种类和型式的选择,1.,种类的选择,一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。,只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场,合才选用绕线式电动机。,2.,结构型式的选择,根据工作环境的条件选择不同的结构型式，,如开启式、防护式、封闭式电动机。,3.,电压和转速的选择,根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。,Y,系列鼠笼电动机的额定电压只有,380V,一个,等级。大功率电动机才采用,3000V,和,6000V,。,三相异步电动机在运行过程中，,若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。,此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流，,时间一长，会使电动机烧坏。,这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在,起动前就断了一线，则不能起动，,此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，也会使电动机烧坏。,采用何种措施：接入三相结构的热继电器。,三相异步电动机的单相运行：,单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的,定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式,。,常用的单相异步电动机有,电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机,。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。,定子,定子,绕组,转子,A,A,N,S,4.6,单相异步电动机,解：,电动机电磁转矩,T,U,1,2,，当电源电压下降低时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转子电流和定子电流都会增大。稳定时电磁转矩等于机械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电流却增大了。过程如下：,使,T,=,T,C,。,例：,三相异步电动机在一定的负载转矩下运行时，如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？,