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淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)特性,三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)與制動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)故障分析及維護(hù),淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,機(jī)械特性方程 臨界轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)距 固有機(jī)械特性方程 人為機(jī)械特性方程,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,機(jī)械特性方程,三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在一定條件下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系，即,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,臨界轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)距,機(jī)械特性方程為一個(gè)二次方程，當(dāng)s為某一數(shù)值時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩有一最大值Tm。由數(shù)學(xué)知識(shí)可知，令dT/ds = 0，即可求得此時(shí)的轉(zhuǎn)差率，用sm表示，即 求得對(duì)應(yīng)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩，即最大電磁轉(zhuǎn)矩值： 臨界轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)距的特點(diǎn),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,臨界轉(zhuǎn)差率和最大轉(zhuǎn)距的特點(diǎn),當(dāng)電源的頻率及電機(jī)的參數(shù)不變時(shí)，最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm與定子繞組電壓U1的平方成正比。 最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm和臨界轉(zhuǎn)差率sm都與定子電阻及定、轉(zhuǎn)子漏抗有關(guān)。 最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm和轉(zhuǎn)子回路中的電阻無(wú)關(guān)，而臨界轉(zhuǎn)差sm率則與成正比。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,固有機(jī)械特性方程,固有機(jī)械特性方程 異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性是指在額定電壓和額定頻率下，按規(guī)定方式接線，定、轉(zhuǎn)子外接電阻為零時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系，即T=f(s)曲線。 固有機(jī)械特性曲線 固有機(jī)械特性曲線的特點(diǎn),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,固有機(jī)械特性曲線,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,固有機(jī)械特性曲線的特點(diǎn),曲線形狀分析： AB段。因s較大，且異步電動(dòng)機(jī)中，近似為雙曲線。隨著s的減小，T反而增大。 BO段。因s很小，近似為直線。隨著s的減小，T亦減小。 曲線的幾個(gè)特殊點(diǎn)的分析： 起動(dòng)點(diǎn)A 同步點(diǎn)O 臨界點(diǎn)B 額定點(diǎn)C,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,人為機(jī)械特性方程,人為機(jī)械特性就是人為地改變電源參數(shù)或電機(jī)參數(shù)而得到的機(jī)械特性。三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性主要有以下兩種： 降低定子電壓的人為機(jī)械特性 轉(zhuǎn)子串電阻的人為機(jī)械特性,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性,生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性是指生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速n與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL之間的關(guān)系，即n=f（TL）。一般可以分為以下三種： 恒轉(zhuǎn)距負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小不隨轉(zhuǎn)速的改變而改變的生產(chǎn)機(jī)械。主要有兩種： 反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小不變，但負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向始終與生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向相反。 位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載 是指不論生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的方向變動(dòng)與否，負(fù)載轉(zhuǎn)矩的大小和方向始終不變。 恒功率負(fù)載 恒功率負(fù)載是指負(fù)載所需的功率為恒定值。 通風(fēng)機(jī)型負(fù)載 通風(fēng)機(jī)型負(fù)載是指負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的大小與轉(zhuǎn)速n的平方成正比的生產(chǎn)機(jī)械。即TL = Kn2。 生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性曲線,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,生產(chǎn)機(jī)械的負(fù)載特性曲線,1、反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,2、位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,3、恒功率負(fù)載,4、通風(fēng)機(jī)型負(fù)載,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),起動(dòng)的定義 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?gòu)牧汩_始到穩(wěn)定運(yùn)行為止的這一過(guò)程。 起動(dòng)的要求 電動(dòng)機(jī)應(yīng)有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 在保證一定大小的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的前提下，起動(dòng)電流越小越好。 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 直接起動(dòng) 降壓起動(dòng) 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,直接起動(dòng),直接起動(dòng)的條件 一般10kW以下的電動(dòng)機(jī)都可以直接起動(dòng)。 直接起動(dòng)的特點(diǎn) 直接起動(dòng)是最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方法。 直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大， 直接起動(dòng)的接線 起動(dòng)時(shí)用閘刀開關(guān)、磁力起動(dòng)器或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到電源上。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,降壓起動(dòng),降壓起動(dòng)的概念 降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，起動(dòng)結(jié)束后加額定電壓運(yùn)行的起動(dòng)方式。 降壓起動(dòng)的特點(diǎn) 降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。 由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，因此降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也減小較多，故此法一般適用于電動(dòng)機(jī)空載或輕載起動(dòng)。 降壓起動(dòng)的方法 定子串接電抗器(或電阻)的降壓起動(dòng) Y-起動(dòng) 自耦變壓器（起動(dòng)補(bǔ)償器）起動(dòng) 延邊三角形起動(dòng),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,定子串接電抗器(或電阻)的降壓起動(dòng),方法 起動(dòng)時(shí)，將電抗器(或電阻)接入定子電路起到降壓的目的；起動(dòng)后，切除所串的電抗器(或電阻)，電動(dòng)機(jī)在全壓下正常運(yùn)行。 特點(diǎn) 減小了起動(dòng)電流 能耗較大 電阻增加了控制柜的體積,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,Y-起動(dòng),方法 起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成Y形，起動(dòng)結(jié)束運(yùn)行時(shí)定子繞組則改接成形 。 接線圖 起動(dòng)電流 起動(dòng)電流是直接起動(dòng)時(shí)的1/3 起動(dòng)轉(zhuǎn)距 Y-起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是直接起動(dòng)時(shí)的1/3。 特點(diǎn) 不需要增加設(shè)備，方法簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 載或空載情況下，應(yīng)優(yōu)先采用 。 定子繞組是接法,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,Y-起動(dòng)的接線圖,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,自耦變壓器（起動(dòng)補(bǔ)償器）起動(dòng),方法 自耦變壓器也稱起動(dòng)補(bǔ)償器。起動(dòng)時(shí)將電源接在自耦變壓器初級(jí)，次級(jí)接電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)結(jié)束后切除自耦變壓器，將電源直接加到電動(dòng)機(jī)上運(yùn)行。 起動(dòng)電流 起動(dòng)轉(zhuǎn)距 特點(diǎn) 定子繞組采用Y形或形接法都可以使用。 缺點(diǎn)是設(shè)備體積大，投資較貴。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,延邊三角形起動(dòng),特點(diǎn) 它介于自耦變壓器起動(dòng)與Y-起動(dòng)方法之間 延邊三角形可采用不同的抽頭比，來(lái)滿足不同負(fù)載特性的要求。 優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省金屬，重量輕；缺點(diǎn)是內(nèi)部接線復(fù)雜 接線圖,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),轉(zhuǎn)子串接電阻器起動(dòng) 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,轉(zhuǎn)子串接電阻器起動(dòng),方法 起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子回路中串接起動(dòng)電阻器，借以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)因轉(zhuǎn)子回路中電阻的增大也限制了起動(dòng)電流；起動(dòng)結(jié)束，切除轉(zhuǎn)子回路所串電阻。為了在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中得到比較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需分幾級(jí)切除起動(dòng)電阻。 起動(dòng)接線圖和特性曲線 特點(diǎn) 在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都是比較大的，適合于重載啟動(dòng)，廣泛用于橋式起重機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、龍門吊車等重載設(shè)備。 其缺點(diǎn)是所需起動(dòng)設(shè)備較多，起動(dòng)時(shí)有一部分能量消耗在起動(dòng)電阻上，起動(dòng)級(jí)數(shù)也較少。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)接線圖和特性曲線,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng),頻敏變阻器 實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)鐵損很大的電抗器。它是一個(gè)三相鐵心線圈，其鐵心不用硅鋼片而用厚鋼板疊成。鐵心中產(chǎn)生渦流損耗和一部分磁滯損耗，鐵心損耗相當(dāng)于一個(gè)等值電阻，其線圈又是一個(gè)電抗，其電阻和電抗都隨頻率變化而變化。 接線圖 特點(diǎn) 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)便宜、維護(hù)方便、無(wú)觸點(diǎn)、運(yùn)行可靠、起動(dòng)平滑等優(yōu)點(diǎn)。 它具有一定的線圈電抗，功率因數(shù)較低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要小一些，故一般適用于電機(jī)的輕載起動(dòng) 。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的接線圖,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,由 可知調(diào)速的方法有： 變極調(diào)速 變頻調(diào)速 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,變極調(diào)速,定義 在電源頻率不變的條件下，改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速就會(huì)發(fā)生變化，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 原理 變極一般采用反向變極法，即通過(guò)改變定子繞組的接法，使之半繞組中的電流反向流通，極數(shù)就可以改變。這種因極數(shù)改變而使其同步速發(fā)生相應(yīng)變化的電機(jī)，我們稱之為多速電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子均采用鼠籠式轉(zhuǎn)子，因其感應(yīng)的極數(shù)能自動(dòng)與定子變化的極數(shù)相適應(yīng)。 接線圖 左圖為四極 右圖為兩級(jí),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,變頻調(diào)速,原理 在定子繞組極對(duì)數(shù)一定的情況下，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1與電源頻率f1成正比，所以連續(xù)地調(diào)節(jié)頻率就可以平滑地調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 注意 在變頻調(diào)速中，由定子電勢(shì)方程式U1E1=4.44f1w1Kw1m可以看出，當(dāng)降低電源頻率f1調(diào)速時(shí)，若電源電壓U1不變，則磁通m將增加，使鐵心飽和，從而導(dǎo)致勵(lì)磁電流和鐵損耗的大量增加，電機(jī)溫升過(guò)高，這是不允許的。因此在變頻調(diào)速的同時(shí)，為保持磁通m不變，就必須降低電源電壓，使U1/f1為常數(shù)。另在變頻調(diào)速中，為保證電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)維持電機(jī)的過(guò)載能力不變。 特點(diǎn) 一是能平滑無(wú)級(jí)調(diào)速、調(diào)速范圍廣、效率高。 二是因特性硬度不變，系統(tǒng)穩(wěn)定性較好。 三是可以通過(guò)調(diào)頻改善起動(dòng)性能。 主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)較復(fù)雜、成本較高。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速,改變定子電壓調(diào)速 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速 串級(jí)調(diào)速,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,改變定子電壓調(diào)速,原理 對(duì)于轉(zhuǎn)子電阻大、機(jī)械特性曲線較軟的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，如所加在定子繞組上的電壓發(fā)生改變，則負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL對(duì)應(yīng)于不同的電源電壓U1、U2、U3，可獲得不同的工作點(diǎn)，從而獲得不同的轉(zhuǎn)速。 特點(diǎn) 電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍很寬。 缺點(diǎn)是低壓時(shí)機(jī)械特性太軟，轉(zhuǎn)速變化大，,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,原理 轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)最大轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率加大。所串電阻越大，則運(yùn)行段機(jī)械特性的斜率越大。轉(zhuǎn)子串電阻R1前后有 特點(diǎn) 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是方法簡(jiǎn)單，主要用于中、小容量的繞線式異步電動(dòng)機(jī)，如橋式起動(dòng)機(jī)等。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,串級(jí)調(diào)速,概念 串級(jí)調(diào)速，就是在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)三相對(duì)稱的附加電勢(shì)，其頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，改變的大小和相位，就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 分類 低同步串級(jí)調(diào)速 轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速 超同步串級(jí)調(diào)速 轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速 特點(diǎn) 它也是只適用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)與制動(dòng),三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn) 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn),原理 電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向。因此只要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，就能使三相異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。 方法 互換電源的任意兩相，就可實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 接線圖,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),目的 在負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能性負(fù)載轉(zhuǎn)矩的機(jī)械設(shè)備中（例如起重機(jī)下放重物時(shí)，運(yùn)輸工具在下坡運(yùn)行時(shí)）使設(shè)備保持一定的運(yùn)行速度。 在機(jī)械設(shè)備需要減速或停止時(shí)，電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)減速和停止。 制動(dòng)方法 機(jī)械制動(dòng) 利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)從電源切斷后能迅速停轉(zhuǎn)。 電氣制動(dòng) 使異步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n的方向相反。 電氣制動(dòng)的方法 能耗制動(dòng) 反接制動(dòng) 回饋制動(dòng),返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,能耗制動(dòng),方法 將運(yùn)行著的異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組從三相交流電源上斷開后，立即接到直流電源上。 原理 當(dāng)定子繞組通入直流電源，將在電機(jī)中將產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子因機(jī)械慣性按原轉(zhuǎn)速方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體會(huì)切割這一恒定磁場(chǎng)，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和電流。轉(zhuǎn)子電流又和恒定磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T，根據(jù)右手定則可以判斷電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反，則T為一制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將迅速下降，當(dāng)n = 0時(shí)，T = 0，制動(dòng)過(guò)程結(jié)束。 特點(diǎn) 能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是制動(dòng)力強(qiáng)，制動(dòng)較平穩(wěn)。 缺點(diǎn)是需要一套專門的直流電源供制動(dòng)用。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院,反接制動(dòng),電源反接制動(dòng) 方法 改變電動(dòng)機(jī)定子繞組與電源的聯(lián)接相序， 原理 當(dāng)電源的相序發(fā)生變化，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)n1立即反轉(zhuǎn)，從而使轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)、電流和電磁轉(zhuǎn)矩都改變方向。因機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向未發(fā)生變化，則電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n方向相反，電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，這個(gè)制動(dòng)過(guò)程我們稱為電源反接制動(dòng)。 倒拉反接制動(dòng) 方法 當(dāng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性負(fù)載時(shí)，在其轉(zhuǎn)子回路中串入很大的電阻。 原理 在轉(zhuǎn)子回路串入很大的電阻，機(jī)械特性變?yōu)樾甭屎艽蟮那€，因機(jī)械慣性，工作點(diǎn)向下移。此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)電機(jī)減速至n = 0，電磁轉(zhuǎn)矩仍小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，在位能負(fù)載的作用下，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，工作點(diǎn)繼續(xù)下移。此時(shí)因n0，電機(jī)進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，直至電磁轉(zhuǎn)矩等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)才穩(wěn)定運(yùn)行。,返回,淮安信息職業(yè)技術(shù)