泵站電機結(jié)構(gòu)及運行

1、2021-7-3揚州大學 葛強 1 泵站電氣泵站電氣 v v v 揚州大學揚州大學 葛強葛強 教授教授 博士博士 vv 20142014年年4 4月月 全國泵站運行與管理全國泵站運行與管理 培訓班培訓班 2021-7-3揚州大學 葛強 2 v理論教學理論教學（42課時）課時） v1. 1.電機原理與結(jié)構(gòu)電機原理與結(jié)構(gòu)(3(3類電機類電機) ) v2.2.泵站電氣一次設(shè)備（泵站電氣一次設(shè)備（7 7種高壓種高壓5 5種低壓電氣設(shè)備）種低壓電氣設(shè)備） v3.3.泵站電氣二次回路（泵站電氣二次回路（3 3設(shè)備保護、控制、測量）設(shè)備保護、控制、測量） v4.4.泵站微機保護原理

2、泵站微機保護原理 v5.5.泵站微機監(jiān)控系統(tǒng)泵站微機監(jiān)控系統(tǒng) v實踐環(huán)節(jié)實踐環(huán)節(jié) v0.50.5周（周（3 3天）讀電氣圖天）讀電氣圖 v1.51.5周（周（9 9天）課程設(shè)計天）課程設(shè)計 v1.01.0周（周（6 6天）實驗室實習天）實驗室實習 v0.50.5周（周（3 3天）參觀典型泵站天）參觀典型泵站 2021-7-3揚州大學 葛強 3 v0 概述 v1 變壓器 v2 異步電機 v3 同步電機 2021-7-3揚州大學 葛強 4 概概 述述 電能的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸、分配、使用與控制等，電能的生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、傳輸、分配、使用與控制等， 都必須通過能夠進行能量傳遞與變換的電磁機械來實都必須通過能

3、夠進行能量傳遞與變換的電磁機械來實 現(xiàn)，這些電磁機械稱為電機?，F(xiàn)，這些電磁機械稱為電機。 電機的分類方法很多，按其功能可分為：電機的分類方法很多，按其功能可分為： (1)發(fā)電機：把機械能轉(zhuǎn)換成電能；發(fā)電機：把機械能轉(zhuǎn)換成電能； (2)電動機：把電能轉(zhuǎn)換成機械能；電動機：把電能轉(zhuǎn)換成機械能； (3)變壓器：用于改變電壓、電流及相位；變壓器：用于改變電壓、電流及相位； 值得指出的是，從基本原理看，發(fā)電機與電動機僅值得指出的是，從基本原理看，發(fā)電機與電動機僅 是電機的兩種不同運行方式；從能量轉(zhuǎn)換角度看，二是電機的兩種不同運行方式；從能量轉(zhuǎn)換角度看，二 者是可逆的。者是可逆的。 2021-7-3揚州大

4、學 葛強 5 1 變變 壓壓 器器 v1 變壓器類別及結(jié)構(gòu) v2 變壓器型號及額定值 v3 變壓器空載、負載運行 v4 變壓器運行特性及選擇 2021-7-3揚州大學 葛強 6 1 變變 壓壓 器器 一一、變壓器的類別及結(jié)構(gòu)、變壓器的類別及結(jié)構(gòu) 變壓器在國民經(jīng)濟各個部門中應(yīng)用極為廣泛，變壓器在國民經(jīng)濟各個部門中應(yīng)用極為廣泛， 僅電力工業(yè)部門中，變壓器的安裝容量約為發(fā)僅電力工業(yè)部門中，變壓器的安裝容量約為發(fā) 電機裝機容量的電機裝機容量的57倍。按用途對變壓器進行倍。按用途對變壓器進行 分類，可分為分類，可分為電力變壓器電力變壓器和和特種變壓器特種變壓器兩類。兩類。 電力變壓器在泵站中主要作為降壓

5、變壓器及電力變壓器在泵站中主要作為降壓變壓器及 配電變壓器。配電變壓器。 2021-7-3揚州大學 葛強 7 電力變壓器 輸電過程中，通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳輸電過程中，通常將電壓升高，通過高壓輸電線傳 送到遠方的城市，經(jīng)過降壓變壓器降為送到遠方的城市，經(jīng)過降壓變壓器降為10kV電壓，電壓， 再經(jīng)過配電降壓變壓器分配給用戶。再經(jīng)過配電降壓變壓器分配給用戶。 v輸送同樣的功率，電輸送同樣的功率，電 壓低則電流大，一方面由于大壓低則電流大，一方面由于大 電流在輸電線路上引起損耗，另一方面大電流在線電流在輸電線路上引起損耗，另一方面大電流在線 路阻抗上產(chǎn)路阻抗上產(chǎn) 生大的壓降，受電端電壓很低

6、，電能傳生大的壓降，受電端電壓很低，電能傳 送不出去。送不出去。只有高電壓能將電能輸送到遠方只有高電壓能將電能輸送到遠方。 配電變壓器配電變壓器 2021-7-3揚州大學 葛強 8 2021-7-3揚州大學 葛強 9 2021-7-3揚州大學 葛強 10 1訊號式溫度計； 2吸濕器； 3儲油柜； 4油表； 5安全氣道； 6氣體繼電器； 7高壓套管 8低壓套管； 9分接開關(guān)； 10油箱； 11鐵心； 12線圈； 13放油閥門 2021-7-3揚州大學 葛強 11 2021-7-3揚州大學 葛強 12 變壓器的主要類別 v一種一種靜止的電機靜止的電機 v將將一種電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能一種

7、電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能。 v按用途分類：按用途分類： 電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能電力變壓器，電力系統(tǒng)傳輸電能 電爐變壓器，專給煉鋼爐供電電爐變壓器，專給煉鋼爐供電 儀用變壓器、控制變壓器儀用變壓器、控制變壓器 2021-7-3揚州大學 葛強 13 按變壓方式分類 v升壓變壓器升壓變壓器升高電壓的變壓器升高電壓的變壓器 v降壓變壓器降壓變壓器降低電壓的變壓器降低電壓的變壓器 v特殊變壓器特殊變壓器 ，如試驗用高壓變壓器、電爐用，如試驗用高壓變壓器、電爐用 變壓器、電焊用變壓器、晶閘管線路中的變變壓器、電焊用變壓器、晶閘管線路中的變 壓器、用于測量儀表的壓器、用于測量儀表的電壓互感器電

8、壓互感器和和電流互電流互 感器感器等等等等 2021-7-3揚州大學 葛強 14 按線圈數(shù)目分類 v雙繞組變壓器雙繞組變壓器，在鐵芯中有兩個繞組，一個在鐵芯中有兩個繞組，一個 為初級繞組，一個為次級繞組為初級繞組，一個為次級繞組 v自耦變壓器，自耦變壓器，初級、次級繞組合為一個初級、次級繞組合為一個 v三繞組變壓器，三繞組變壓器，三個繞組連接三種不同電壓三個繞組連接三種不同電壓 的線路的線路 v多繞組變壓器，如多繞組變壓器，如分裂變壓器分裂變壓器 2021-7-3揚州大學 葛強 15 按冷卻方式分類 v油浸式變壓器油浸式變壓器鐵芯和繞組都一起浸入灌鐵芯和繞組都一起浸入灌 滿了變壓器油的油箱中，

9、可以加強絕緣和改滿了變壓器油的油箱中，可以加強絕緣和改 善冷卻散熱條件善冷卻散熱條件 v干式變壓器干式變壓器 ，能滿足特殊要求，如安全，能滿足特殊要求，如安全 2021-7-3揚州大學 葛強 16 按相數(shù)分類 v單相變壓器單相變壓器 v三相變壓器三相變壓器 2021-7-3揚州大學 葛強 17 電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)電力變壓器的基本結(jié)構(gòu) v鐵芯鐵芯鐵芯鐵芯 v帶有絕緣的帶有絕緣的繞組繞組繞組繞組 v變壓器油油變壓器油油 v油箱油箱油箱油箱 v絕緣套管套管絕緣套管套管 2021-7-3揚州大學 葛強 18 鐵芯變壓器的磁路 v電力變壓器的鐵心是由0.35mm厚的冷軋硅鋼 片疊成。減少渦流損耗，提高

10、導磁系數(shù)。 鐵心柱 鐵軛 2021-7-3揚州大學 葛強 19 鐵芯的交疊裝配 v單相變壓器鐵心疊法，偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層單相變壓器鐵心疊法，偶數(shù)層剛好壓著奇數(shù)層 的接縫，從而減少了磁路和磁阻，使磁路便于的接縫，從而減少了磁路和磁阻，使磁路便于 流通流通 接逢處氣隙小接逢處氣隙小 v可以避免渦流在鋼片之間流通可以避免渦流在鋼片之間流通 2021-7-3揚州大學 葛強 20 v三相芯式變壓器的鐵心排列法，主要使 疊縫相互交疊，從而減少磁路的磁阻 2021-7-3揚州大學 葛強 21 變壓器鐵心柱的橫切面 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 22 繞組變壓器的電路 v變壓器繞組一般為絕緣扁銅線或

11、絕緣圓銅線變壓器繞組一般為絕緣扁銅線或絕緣圓銅線 在繞線模上繞制而成。在繞線模上繞制而成。 v為便于制造、在電磁力作用下受力均勻以及為便于制造、在電磁力作用下受力均勻以及 機械性能良好，繞組線圈作成圈形。機械性能良好，繞組線圈作成圈形。 v按照繞組在鐵芯中的排列方法分類，變壓器按照繞組在鐵芯中的排列方法分類，變壓器 可分為可分為鐵芯式鐵芯式和和鐵殼式鐵殼式兩類兩類 v基本型式：基本型式：同芯式，交疊式同芯式，交疊式 2021-7-3揚州大學 葛強 23 單相芯式變壓器鐵心及繞組 v繞組繞組同芯同芯套裝在變壓器鐵心柱上，低壓套裝在變壓器鐵心柱上，低壓 繞組在內(nèi)層，高壓繞組套裝在低壓繞組繞組在內(nèi)層

12、，高壓繞組套裝在低壓繞組 外層，以便于絕緣。外層，以便于絕緣。 2021-7-3揚州大學 葛強 24 鐵殼式變壓器鐵殼式變壓器 v變壓器的鐵芯柱在中間，鐵軛在兩旁環(huán)繞，且把繞變壓器的鐵芯柱在中間，鐵軛在兩旁環(huán)繞，且把繞 組包圍起來組包圍起來 v結(jié)構(gòu)比較堅固、制造工藝復雜，高壓繞組與鐵芯柱結(jié)構(gòu)比較堅固、制造工藝復雜，高壓繞組與鐵芯柱 的距離較近，絕緣也比較困難的距離較近，絕緣也比較困難 v通常應(yīng)用于電壓很低而電流很大的特殊場合，例如，通常應(yīng)用于電壓很低而電流很大的特殊場合，例如， 電爐用變壓器。這時巨大的電流流過繞組將使繞組電爐用變壓器。這時巨大的電流流過繞組將使繞組 上受到巨大的電磁力，鐵殼式

13、結(jié)構(gòu)可以加強對繞組上受到巨大的電磁力，鐵殼式結(jié)構(gòu)可以加強對繞組 的機械支撐，使能承受較大的電磁力。的機械支撐，使能承受較大的電磁力。 2021-7-3揚州大學 葛強 25 繞組的基本型式繞組的基本型式 v同芯式同芯式鐵芯式變壓器常用。高壓繞組和鐵芯式變壓器常用。高壓繞組和 低壓繞組均做成圓筒形，然后同芯地套在鐵低壓繞組均做成圓筒形，然后同芯地套在鐵 芯柱上芯柱上 v交疊式交疊式 鐵殼式變壓器常用。高壓繞組和鐵殼式變壓器常用。高壓繞組和 低壓繞組各分為若干個線餅，沿著鐵芯柱的低壓繞組各分為若干個線餅，沿著鐵芯柱的 高度交錯地排列著高度交錯地排列著 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 26 變壓

14、器油變壓器油冷卻、絕緣冷卻、絕緣 v變壓器油起兩個作用：變壓器油起兩個作用： v 絕緣：繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間絕緣：繞組與繞組、繞組與鐵心及油箱之間 v散熱：熱量通過油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油散熱：熱量通過油箱殼散發(fā)，油箱有許多散熱油 管，以增大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強迫油循環(huán)，管，以增大散熱面積。采用內(nèi)部油泵強迫油循環(huán)， 外部用變壓器風扇吹風或用自來水沖淋變壓器油箱外部用變壓器風扇吹風或用自來水沖淋變壓器油箱 2021-7-3揚州大學 葛強 27 油箱 機械支撐、冷卻散熱、 變壓器運行時產(chǎn)生熱量，使變壓變壓器運行時產(chǎn)生熱量，使變壓 器油膨脹，儲油柜中變壓器油上器油膨脹，儲油柜中變

15、壓器油上 升，溫度低時下降。升，溫度低時下降。 儲油柜使變壓器油與空氣接觸面儲油柜使變壓器油與空氣接觸面 較少，較少， 減緩了變壓器油的氧化過減緩了變壓器油的氧化過 程及吸收空氣中的水分的速程及吸收空氣中的水分的速 度。度。呼吸呼吸 保護作用 當變壓器出現(xiàn)故障時，產(chǎn)生的當變壓器出現(xiàn)故障時，產(chǎn)生的 熱量使變壓器油汽化，氣體繼熱量使變壓器油汽化，氣體繼 電器動作，發(fā)出報警信號或切電器動作，發(fā)出報警信號或切 斷電源。斷電源。 如果事故嚴重，變壓器油大量如果事故嚴重，變壓器油大量 汽化，油氣沖破安全氣道管口汽化，油氣沖破安全氣道管口 的密封玻璃，沖出變壓器油箱，的密封玻璃，沖出變壓器油箱， 避免油箱爆

16、裂。避免油箱爆裂。 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 28 絕緣套管 v絕緣套管由中心導電桿與瓷套組成。絕緣套管由中心導電桿與瓷套組成。 v在瓷套和導電桿間留有一道充油層在瓷套和導電桿間留有一道充油層充充 油套管油套管 v當電壓等級更高時，在瓷套內(nèi)腔中常環(huán)繞當電壓等級更高時，在瓷套內(nèi)腔中常環(huán)繞 著導電桿包上幾層絕緣紙筒，在每個絕緣著導電桿包上幾層絕緣紙筒，在每個絕緣 紙筒上貼附有一層鋁箔，則沿著套管的徑紙筒上貼附有一層鋁箔，則沿著套管的徑 向距離，絕緣層和鋁箔層構(gòu)成串聯(lián)電容器，向距離，絕緣層和鋁箔層構(gòu)成串聯(lián)電容器， 使磁套與導電桿間的電場分布均勻使磁套與導電桿間的電場分布均勻 v套管外形常

17、做成傘形，套管外形常做成傘形，電壓愈高、級數(shù)愈電壓愈高、級數(shù)愈 多多。 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 29 二、變壓器的額定值及型號二、變壓器的額定值及型號 v額定容量額定容量SN制造廠所規(guī)定的在額定制造廠所規(guī)定的在額定 條件下使用時輸出能力的保證值。單位條件下使用時輸出能力的保證值。單位 為為VA或或kVA。對。對三相變壓器指三相的總?cè)嘧儔浩髦溉嗟目?容量容量。 v由于效率高，原、副方的額定容量設(shè)計由于效率高，原、副方的額定容量設(shè)計 得相等，與體積、用銅量有關(guān)。得相等，與體積、用銅量有關(guān)。 2021-7-3揚州大學 葛強 30 v額定電壓額定電壓由制造廠所規(guī)定的變壓器由制造廠所規(guī)

18、定的變壓器在空載在空載 時額定分接頭上的電壓保證值時額定分接頭上的電壓保證值。單位為。單位為V或或kV。 當變壓器初級側(cè)在額定分接頭處接有額定電壓當變壓器初級側(cè)在額定分接頭處接有額定電壓 U1N，次級側(cè)空載電壓即為次級側(cè)額定電壓，次級側(cè)空載電壓即為次級側(cè)額定電壓U2N。 對三相變壓器，對三相變壓器，銘牌上的額定電壓指線電壓銘牌上的額定電壓指線電壓 v額定電流額定電流額定容量除以各繞組的額定電壓額定容量除以各繞組的額定電壓 所計算出來的所計算出來的線電流值線電流值。單位用。單位用A或或kA。 v電力變壓器的額定頻率是電力變壓器的額定頻率是50Hz 變壓器的額定值變壓器的額定值 2021-7-3揚

19、州大學 葛強 31 額定值的關(guān)系 v單相變壓器 v三相變壓器 N N N N N N U S I U S I 2 2 1 1 N N N N N N U S I U S I 2 2 1 1 33 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 32 變壓器的型號及系列 v國產(chǎn)變壓器型號的規(guī)定：國產(chǎn)變壓器型號的規(guī)定： v相數(shù)：單相（相數(shù)：單相（D）、三相（）、三相（S）；）； v繞組冷卻方式：氣體（繞組冷卻方式：氣體（Q）、空氣（）、空氣（K）；）； v箱殼外冷卻介質(zhì)：空氣自冷（箱殼外冷卻介質(zhì)：空氣自冷（）、風冷（）、風冷（F）、水冷（）、水冷（W）；）； v循環(huán)方式：自然循環(huán)（循環(huán)方式：自然循環(huán)（）、強

20、迫循環(huán)（）、強迫循環(huán)（P）、導體內(nèi)冷（）、導體內(nèi)冷（N）；）； v繞組數(shù)：雙繞組（繞組數(shù)：雙繞組（）、三繞組（）、三繞組（S）、自耦（）、自耦（O）；）； v調(diào)壓方式：無激磁方式（調(diào)壓方式：無激磁方式（）、有載調(diào)壓（）、有載調(diào)壓（Z）；）； v 例：例： S W P O 125000 / 220 v 三相三相 水冷水冷 強迫強迫 自耦自耦 容量（容量（kVA） 高壓繞組電壓等級高壓繞組電壓等級 （kV） vS 500/ 10 v 三相油浸自冷雙繞組三相油浸自冷雙繞組 500 kVA，10 kV級電力變壓器級電力變壓器 2021-7-3揚州大學 葛強 33 變壓器的發(fā)熱和冷卻 v假定：假定：鐵芯

21、和各個繞組都是獨立的發(fā)熱單位鐵芯和各個繞組都是獨立的發(fā)熱單位。 即認為鐵芯的發(fā)熱僅來源于即認為鐵芯的發(fā)熱僅來源于鐵芯損耗鐵芯損耗，各繞，各繞 組的發(fā)熱來源于各自的組的發(fā)熱來源于各自的銅耗銅耗，它們相互間并，它們相互間并 沒有熱量交換。沒有熱量交換。 v由于油的對流作用，油在受熱后將上升、而由于油的對流作用，油在受熱后將上升、而 在冷卻后又將下降。油浸變壓器中，沿著油在冷卻后又將下降。油浸變壓器中，沿著油 箱高度，上部的溫度要比下部的溫度略高箱高度，上部的溫度要比下部的溫度略高 2021-7-3揚州大學 葛強 34 2021-7-3揚州大學 葛強 35 油浸變壓器的繞組均用油浸變壓器的繞組均用A

22、級絕緣級絕緣。根據(jù)我。根據(jù)我 國的氣候情況，國家標準規(guī)定以國的氣候情況，國家標準規(guī)定以+40作作 為周圍環(huán)境空氣的最高溫度，并據(jù)此規(guī)定為周圍環(huán)境空氣的最高溫度，并據(jù)此規(guī)定 變壓器各部分的容許溫升變壓器各部分的容許溫升 繞組最高允許溫度為繞組最高允許溫度為105 2021-7-3揚州大學 葛強 36 變壓器的冷卻 v常用冷卻介質(zhì)常用冷卻介質(zhì)油（油浸式）、空氣（干式）油（油浸式）、空氣（干式） v冷卻方式冷卻方式油浸自冷式；油浸風冷式油浸自冷式；油浸風冷式(人工人工 通風通風)；強制油循環(huán)冷卻式；強制油循環(huán)冷卻式 v油箱形式油箱形式 平滑油箱：平滑油箱：50kVA 波形油箱波形油箱 管形油箱：管形

23、油箱：200kVA 散熱器油箱：散熱器油箱：25006300kVA 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 37 三、變壓器空、負載負載運行 1、空載電磁物理現(xiàn)象 空載電流空載電流i0，i1i0。全部用以激磁全部用以激磁激磁電流激磁電流im，i0im 激磁電流產(chǎn)生激磁電流產(chǎn)生激磁磁勢激磁磁勢imN1，建立交變磁場，建立交變磁場 2021-7-3揚州大學 葛強 38 v變比變比初級電壓初級電壓與與次級次級空載時空載時端點電壓端點電壓之比之比。 v電壓變比電壓變比k 決定于初級、次級繞組匝數(shù)比。決定于初級、次級繞組匝數(shù)比。 v略去電阻壓降和漏磁電勢略去電阻壓降和漏磁電勢 2 2、電壓變比、電壓變比

24、2 1 2 1 20 1 N N E E U U k 2021-7-3揚州大學 葛強 39 3 3 變壓器負載運行變壓器負載運行 負載運行是指一側(cè)繞組接電源，另一側(cè)負載運行是指一側(cè)繞組接電源，另一側(cè) 繞組接負載運行繞組接負載運行。 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 40 負載時的電磁物理現(xiàn)象負載時的電磁物理現(xiàn)象 v變壓器的初級、次級繞組沒有電的聯(lián)系，功率傳遞變壓器的初級、次級繞組沒有電的聯(lián)系，功率傳遞 依靠互感。依靠互感。在功率傳遞過程中應(yīng)滿足能量守恒，在在功率傳遞過程中應(yīng)滿足能量守恒，在 電路上需滿足電壓平衡、磁路上需滿足磁勢平衡電路上需滿足電壓平衡、磁路上需滿足磁勢平衡。 m N1 N

25、2 2021-7-3揚州大學 葛強 41 變壓器的等效電路 v單相變壓器等值電路單相變壓器等值電路 2021-7-3揚州大學 葛強 42 1、電壓變化率 v電壓變化程度電壓變化程度由于變壓器內(nèi)部存在著電由于變壓器內(nèi)部存在著電 阻和漏抗，負載時產(chǎn)生電阻壓降和漏抗壓降，阻和漏抗，負載時產(chǎn)生電阻壓降和漏抗壓降， 導致次級側(cè)電壓隨負載電流變化而變化。導致次級側(cè)電壓隨負載電流變化而變化。 v設(shè)外施電壓為額定電壓，取空載與額定負載設(shè)外施電壓為額定電壓，取空載與額定負載 兩種情況下的次級側(cè)電壓的算術(shù)差與空載電兩種情況下的次級側(cè)電壓的算術(shù)差與空載電 壓之比定義為電壓變化率壓之比定義為電壓變化率(又稱電壓調(diào)整率

26、又稱電壓調(diào)整率) 四、變壓器運行特性 2021-7-3揚州大學 葛強 43 電壓變化率與負載性質(zhì)電壓變化率與負載性質(zhì) v U與負載電流的功率因數(shù)有關(guān)與負載電流的功率因數(shù)有關(guān) 2021-7-3揚州大學 葛強 44 影響副邊端電壓的因素影響副邊端電壓的因素 負載大小負載大小=I1I1N=I2I2N 漏阻抗漏阻抗rk，xk 負載性質(zhì)負載性質(zhì) 2，容性負載容性負載U0，感性負載感性負載U0 即：輸出端電壓可能 超過額定電壓 100*sincos% 2*2* kk xrU 2021-7-3揚州大學 葛強 45 2、變壓器的效率、變壓器的效率 v效率：輸出功率與輸入功率之比效率：輸出功率與輸入功率之比 v

27、輸入功率是輸出功率與全部損耗之和輸入功率是輸出功率與全部損耗之和 v損耗損耗 p 初級繞組銅耗初級繞組銅耗pcu1=I12r1 次級繞組銅耗次級繞組銅耗pcu2I22r2 鐵芯損耗鐵芯損耗pFeIm2rm =P2/P1=P2/(P2+ p)=(P1- p)/P1 2021-7-3揚州大學 葛強 46 間接法計算效率損耗分離法損耗分離法 2021-7-3揚州大學 葛強 47 效率曲線效率曲線 v當負載的功率因數(shù)保持不變，效率隨負當負載的功率因數(shù)保持不變，效率隨負 載電流而變化的關(guān)系稱為效率曲線載電流而變化的關(guān)系稱為效率曲線 2021-7-3揚州大學 葛強 48 最大效率最大效率 v不變損耗不變損

28、耗p0不隨負載電流變化不隨負載電流變化 v可變損耗可變損耗2PkN 隨負載電流二次方變化隨負載電流二次方變化 v極值條件：極值條件： 當可變損耗等于不變損耗時效率達到最大當可變損耗等于不變損耗時效率達到最大 v一般一般m=0.50.77 kN pp 2 0 0 2 2 2 cos cos ppS S kNN N 返回 2021-7-3揚州大學 葛強 49 2 交交 流異步流異步 電電 機機 v1 異步電機類別及結(jié)構(gòu) v2 異步電機型號及額定值 v3 異步電機基本工作原理 v4 異步電機運行特性及選擇 v5 異步電機起動及調(diào)速運行 2021-7-3揚州大學 葛強 50 2 交交 流流 異步電異步

29、電 機機 概述概述 異步電動機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種電機。異步電動機是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一種電機。 在農(nóng)業(yè)方面，用于拖動水泵、粉碎機及其他農(nóng)副業(yè)加工機在農(nóng)業(yè)方面，用于拖動水泵、粉碎機及其他農(nóng)副業(yè)加工機 械等；在民用電器方面則用于電風扇、洗衣機、電冰箱、械等；在民用電器方面則用于電風扇、洗衣機、電冰箱、 空調(diào)機等?？照{(diào)機等。 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、效率較高、制造容易、成本結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、效率較高、制造容易、成本 較低且堅固耐用。較低且堅固耐用。 缺點：缺點：不能經(jīng)濟地在較寬廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速；必須從電網(wǎng)不能經(jīng)濟地在較寬廣范圍內(nèi)平滑調(diào)速；必須從電網(wǎng) 中吸取滯后電流，使電網(wǎng)

30、功率因數(shù)降低。所以，在一些要中吸取滯后電流，使電網(wǎng)功率因數(shù)降低。所以，在一些要 求調(diào)速范圍較寬的生產(chǎn)機械中，可采用直流電動機；而在求調(diào)速范圍較寬的生產(chǎn)機械中，可采用直流電動機；而在 單機容量較大，需要恒速運行的場合，多采用功率因數(shù)可單機容量較大，需要恒速運行的場合，多采用功率因數(shù)可 調(diào)的同步電動機。調(diào)的同步電動機。 2021-7-3揚州大學 葛強 51 2 交交 流異步流異步 電電 機機 一、異步電動機的分類及結(jié)構(gòu)一、異步電動機的分類及結(jié)構(gòu) 通?？煞譃橄铝袔最悾和ǔ？煞譃橄铝袔最悾?(1)按定子相數(shù)分有單相、兩相及三相三種。按定子相數(shù)分有單相、兩相及三相三種。 (2)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有繞線型及籠型

31、兩種。后者又包括單籠、按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分有繞線型及籠型兩種。后者又包括單籠、 雙籠及深槽型三類。雙籠及深槽型三類。 (3)按有無換向器又可分為無換向器及換向器異步電動機。按有無換向器又可分為無換向器及換向器異步電動機。 此外，還有高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機、高轉(zhuǎn)差率異步電動此外，還有高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機、高轉(zhuǎn)差率異步電動 機、高轉(zhuǎn)速異步電動機等。機、高轉(zhuǎn)速異步電動機等。 異步電機也可作異步發(fā)電機使用，常用于電網(wǎng)尚未到達異步電機也可作異步發(fā)電機使用，常用于電網(wǎng)尚未到達 地區(qū)，又找不到同步發(fā)電機的情況，或地區(qū)，又找不到同步發(fā)電機的情況，或用于風力發(fā)電等特用于風力發(fā)電等特 殊場合。殊場合。 2021-7-3揚州

32、大學 葛強 52 2 交交 流異步流異步 電電 機機 異步電動機的基本結(jié)構(gòu)異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 異步電動機主要由靜止的定子和轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子兩大部分組異步電動機主要由靜止的定子和轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子兩大部分組 成，定子和轉(zhuǎn)子之間有一個很小的氣隙，此外還有端蓋、成，定子和轉(zhuǎn)子之間有一個很小的氣隙，此外還有端蓋、 軸承和通風裝置等。圖軸承和通風裝置等。圖1示出繞線型異步電動機剖面圖。示出繞線型異步電動機剖面圖。 (一一)異步電動機的定子異步電動機的定子 異步電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分異步電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分 組成。組成。 1定子鐵心定子鐵心 定子鐵心是異步電動機主磁通磁路

33、的一部分，裝在機座定子鐵心是異步電動機主磁通磁路的一部分，裝在機座 里。由于通過定子鐵心的磁通大小和方向都是交變的，為里。由于通過定子鐵心的磁通大小和方向都是交變的，為 了降低定子鐵心里的鐵損耗，定子鐵心用了降低定子鐵心里的鐵損耗，定子鐵心用0.5mm厚、表面厚、表面 涂絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。涂絕緣漆的硅鋼片疊裝而成。 2021-7-3揚州大學 葛強 53 2021-7-3揚州大學 葛強 54 2021-7-3揚州大學 葛強 55 2 交交 流流 異步電異步電 機機 2定子繞組定子繞組 定子繞組是異步電動機定子部分的電路，它由許多線圈按一定規(guī)律聯(lián)接定子繞組是異步電動機定子部分的電路，它由許多

34、線圈按一定規(guī)律聯(lián)接 而成而成。對于容量較小的電機，繞組由高強度漆包圓銅線。對于容量較小的電機，繞組由高強度漆包圓銅線(或鋁線或鋁線)繞成。而中、繞成。而中、 大容量異步電動機繞組可用玻璃絲包扁銅線繞制。大容量異步電動機繞組可用玻璃絲包扁銅線繞制。 2021-7-3揚州大學 葛強 56 2 交交 流流 異步電異步電 機機 3機座機座 作用：固定和支撐定子鐵心。機座應(yīng)有足夠的機械強度和剛作用：固定和支撐定子鐵心。機座應(yīng)有足夠的機械強度和剛 度。對中、小型異步電動機，常用鑄鐵機座。大型電機一般采度。對中、小型異步電動機，常用鑄鐵機座。大型電機一般采 用鋼板焊接的機座，整個機座和座式軸承都固定在同一底

35、板上。用鋼板焊接的機座，整個機座和座式軸承都固定在同一底板上。 2021-7-3揚州大學 葛強 57 2 交交 流流 異步電異步電 機機 （二二）異步電動機的轉(zhuǎn)子異步電動機的轉(zhuǎn)子 異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。異步電動機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。 1轉(zhuǎn)子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機主磁路的一部分，它用轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機主磁路的一部分，它用0.5mm厚，沖有厚，沖有 槽的硅鋼片疊成。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。整個轉(zhuǎn)子鐵槽的硅鋼片疊成。鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。整個轉(zhuǎn)子鐵 心的外表面呈圓柱形。心的外表面呈圓柱形。 2轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 可分為可分為籠型籠型和和繞

36、線型繞線型兩種結(jié)構(gòu)。兩種結(jié)構(gòu)。 繞線型繞組也是三相繞組，通常接成繞線型繞組也是三相繞組，通常接成Y形，嵌于轉(zhuǎn)子鐵心槽形，嵌于轉(zhuǎn)子鐵心槽 內(nèi)。轉(zhuǎn)子繞組的三條引出線分別接到與轉(zhuǎn)軸絕緣的三個滑環(huán)上，內(nèi)。轉(zhuǎn)子繞組的三條引出線分別接到與轉(zhuǎn)軸絕緣的三個滑環(huán)上， 通過三個電刷使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。因而轉(zhuǎn)子繞組既能自通過三個電刷使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。因而轉(zhuǎn)子繞組既能自 身短路，又能把外加電阻或電抗引入轉(zhuǎn)子電路以改善電動機的身短路，又能把外加電阻或電抗引入轉(zhuǎn)子電路以改善電動機的 運行性能，如圖運行性能，如圖2所示。所示。 2021-7-3揚州大學 葛強 58 2021-7-3揚州大學 葛強 59 2021-

37、7-3揚州大學 葛強 60 2 交交 流異步流異步 電電 機機 2轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組 籠型繞組是一個自行短路的繞組。在轉(zhuǎn)子每個槽里籠型繞組是一個自行短路的繞組。在轉(zhuǎn)子每個槽里 安放一根比鐵心稍長的導體，在鐵心兩端各用一個端安放一根比鐵心稍長的導體，在鐵心兩端各用一個端 環(huán)把所有導條都連接起來，形成一個自己短路的繞組。環(huán)把所有導條都連接起來，形成一個自己短路的繞組。 如去掉鐵心，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，如圖如去掉鐵心，剩下來的繞組形狀像個松鼠籠子，如圖 3a所示，故稱籠型轉(zhuǎn)子?；\型轉(zhuǎn)子導條可以是銅條，所示，故稱籠型轉(zhuǎn)子?；\型轉(zhuǎn)子導條可以是銅條， 也可用鑄鋁方法將導條、也可用鑄鋁方法將導條、端

38、端環(huán)與風扇同時鑄成，見圖環(huán)與風扇同時鑄成，見圖 3b。大中型。大中型異步電動機異步電動機采采用用銅銅條條與與端端環(huán)焊接構(gòu)成的籠環(huán)焊接構(gòu)成的籠 型轉(zhuǎn)子繞組，小型異步電動機采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞型轉(zhuǎn)子繞組，小型異步電動機采用鑄鋁轉(zhuǎn)子繞組，籠組，籠 型轉(zhuǎn)子上無滑環(huán)型轉(zhuǎn)子上無滑環(huán)，導條與轉(zhuǎn)子槽間不需絕緣，所以結(jié)，導條與轉(zhuǎn)子槽間不需絕緣，所以結(jié) 構(gòu)簡單、制造方便、運行可構(gòu)簡單、制造方便、運行可靠?？?。 2021-7-3揚州大學 葛強 61 a)銅條籠型轉(zhuǎn)子； b)鑄鋁籠型轉(zhuǎn)子 2021-7-3揚州大學 葛強 62 2021-7-3揚州大學 葛強 63 異步電機的氣隙（異步電機的氣隙（air gap） v特點特點

39、氣隙很小，在中、小型電機中，氣隙氣隙很小，在中、小型電機中，氣隙 一般為一般為0.2-1.50.2-1.5毫米。毫米。 v氣隙大小對電機性能有很大的影響氣隙大小對電機性能有很大的影響 氣隙大氣隙大：磁阻大，勵磁電流（空載電流）大，功：磁阻大，勵磁電流（空載電流）大，功 率因數(shù)低；氣隙磁場諧波含量（漏磁引起附加率因數(shù)低；氣隙磁場諧波含量（漏磁引起附加 損耗）減少，改善啟動性能。損耗）減少，改善啟動性能。 氣隙小氣隙?。喊醇庸た赡芗皺C械安全所限制。：按加工可能及機械安全所限制。 2021-7-3揚州大學 葛強 64 2021-7-3揚州大學 葛強 65 三、異步電機的銘牌及額定值 2021-7-3

40、揚州大學 葛強 66 異步電動機的額定值及系列 v額定功率額定功率PN，指電動機在額定方式下運行時，轉(zhuǎn)軸上，指電動機在額定方式下運行時，轉(zhuǎn)軸上 輸出的機械功率（輸出的機械功率（W W或或kWkW）。）。 v額定電壓額定電壓UN，指電動機在額定方式運行時定子繞組應(yīng)，指電動機在額定方式運行時定子繞組應(yīng) 加的線電壓（加的線電壓（V V或或kVkV）。）。 v額定電流額定電流IN，指電動機在額定電壓和額定功率狀態(tài)下，指電動機在額定電壓和額定功率狀態(tài)下 運行時，流入定子繞組的額定線電流（運行時，流入定子繞組的額定線電流（A A）。）。 v額定頻率額定頻率f f，我國工業(yè)頻率為，我國工業(yè)頻率為50HZ50

41、HZ。 v額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN，指在額定狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（，指在額定狀態(tài)下運行時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速（r r minmin）。）。 2021-7-3揚州大學 葛強 67 v對三相電動機，額定功率：對三相電動機，額定功率： v三相異步電動機的主要技術(shù)指標是指效三相異步電動機的主要技術(shù)指標是指效 率、功率因數(shù)、起動性能（堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、率、功率因數(shù)、起動性能（堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩、 堵轉(zhuǎn)電流和起動過程中的最小轉(zhuǎn)矩）、堵轉(zhuǎn)電流和起動過程中的最小轉(zhuǎn)矩）、 最大轉(zhuǎn)矩和噪聲、振動最大轉(zhuǎn)矩和噪聲、振動。 NNNNN IUPcos3 2021-7-3揚州大學 葛強 68 四、異步電機的基本原理 v三種運行方式三種運行方式 電動機運

42、行電動機運行 發(fā)電機運行發(fā)電機運行 電磁制動電磁制動 2021-7-3揚州大學 葛強 69 轉(zhuǎn)子靜止時的電路表示 正方向按變壓器慣例 2222 11111 0jxrIE jxrIEU 2021-7-3揚州大學 葛強 70 v頻率歸算前的異步電動機電路頻率歸算前的異步電動機電路 2021-7-3揚州大學 葛強 71 v3.3.頻率歸算后異步電機的定、轉(zhuǎn)子電路圖頻率歸算后異步電機的定、轉(zhuǎn)子電路圖 2021-7-3揚州大學 葛強 72 v異步電機異步電機 T T 形等值電路形等值電路 2021-7-3揚州大學 葛強 73 過載能力及起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)過載能力及起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù) v最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)

43、矩之比最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)：最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比 v普通電機普通電機km=1.82.5，在有特殊要求時也，在有特殊要求時也 可特殊制造成可特殊制造成km=2.83.0。 N m T T k max 2021-7-3揚州大學 葛強 74 典型的工作特性曲線 定性定性： 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速隨輸出增加略有隨輸出增加略有 下降下降 負載轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩近似與輸出近似與輸出 功率成正比功率成正比 定子電流定子電流隨負載增加隨負載增加 效率和功率因數(shù)效率和功率因數(shù)隨負隨負 載有不同的變化載有不同的變化 五、三相異步電動機起動與調(diào)速運行 1 三相鼠籠式異步電機起動 2 三相繞線式異步電機起動 3 改善起動性能的三相異步電機 4

44、 三相異步電機調(diào)速 2021-7-3揚州大學 葛強 76 一、起動方法綜述一、起動方法綜述 鼠籠式電機的起動方法鼠籠式電機的起動方法 二、鼠籠式電機的全壓起動二、鼠籠式電機的全壓起動 三、鼠籠式電機的降壓起動三、鼠籠式電機的降壓起動（重點（重點） 2021-7-3揚州大學 葛強 77 一、異步電機起動方法綜述一、異步電機起動方法綜述 影響異步電機起動方法的因素：供電影響異步電機起動方法的因素：供電 系統(tǒng)容量；負載性質(zhì)；起動頻繁程度。系統(tǒng)容量；負載性質(zhì)；起動頻繁程度。 負載性質(zhì)（三種）負載性質(zhì)（三種） 全壓直接起動條件（供電容量及起動全壓直接起動條件（供電容量及起動 頻繁程度）頻繁程度） 202

45、1-7-3揚州大學 葛強 78 負載性質(zhì)三種負載性質(zhì)三種： 3. 3.起動時僅有很小的阻力轉(zhuǎn)矩，起動起動時僅有很小的阻力轉(zhuǎn)矩，起動 過程中負載與轉(zhuǎn)速的平方成正比，如水過程中負載與轉(zhuǎn)速的平方成正比，如水 泵、風機。泵、風機。變阻力矩。變阻力矩。 2. 2.起動時僅有很小的阻力轉(zhuǎn)矩，起動起動時僅有很小的阻力轉(zhuǎn)矩，起動 過程中基本不變，額定轉(zhuǎn)速時加負載，過程中基本不變，額定轉(zhuǎn)速時加負載， 如機床；如機床；小阻力矩小阻力矩。 1. 1.起動時有較大的阻力轉(zhuǎn)矩，起動過起動時有較大的阻力轉(zhuǎn)矩，起動過 程中負載不變，如起重機；程中負載不變，如起重機；大阻力矩。大阻力矩。 2021-7-3揚州大學 葛強 79

46、 電機特性與典型負載曲線 00.20.40.60.81.0 2 3 1 M s 三種典型負載起動特性 Mst M-s 2021-7-3揚州大學 葛強 80 一、 三相籠型異步電動機的起動方法 兩種：直接起動、間接起動兩種：直接起動、間接起動 （一）直接起動（一）直接起動 直接起動（直接起動（全壓起動）：全壓起動）：把把全部電源全部電源電壓直接電壓直接 加到電動機的定子繞組，這時起動電流較大（加到電動機的定子繞組，這時起動電流較大（5-75-7倍）。倍）。 一般規(guī)定一般規(guī)定: : 功率低于功率低于7.5kW7.5kW時允許直接起動。時允許直接起動。 功率大于功率大于7.5kW7.5kW，而電源總

47、容量較大，符合下式，也，而電源總?cè)萘枯^大，符合下式，也 允許直接起動。允許直接起動。 AkV AkV I I K N st I 起動電機容量 電源總?cè)萘?3 4 1 1 1 2021-7-3揚州大學 葛強 81 1. .使用獨立變壓器：使用獨立變壓器：不頻繁起動不頻繁起動電機電機 容量小于容量小于30%變壓器容量；變壓器容量；頻繁起動頻繁起動電機電機 容量小于容量小于20%變壓器容量。采用全壓直接起動。變壓器容量。采用全壓直接起動。 2. .使用共同電源：起動壓降使用共同電源：起動壓降U5%Ue， 可采用全壓直接起動，用開關(guān)或接觸器把異步可采用全壓直接起動，用開關(guān)或接觸器把異步 電動機直接投入

48、電網(wǎng)。電動機直接投入電網(wǎng)。 直接起動特點：不需任何起動設(shè)備，起動直接起動特點：不需任何起動設(shè)備，起動 簡單。簡單。 當變壓器容量與系統(tǒng)計算容量相差不大，當變壓器容量與系統(tǒng)計算容量相差不大， 則用則用降壓起動。降壓起動。 全壓直接起動條件（供電容量及起動頻繁程度） 2021-7-3揚州大學 葛強 82 二、鼠籠式電機的降壓起動二、鼠籠式電機的降壓起動( (重點重點) ) 定義：定義：起動時以起動時以低于額定電壓低于額定電壓的電壓的電壓 接至定子繞組，當轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速接至定子繞組，當轉(zhuǎn)速上升至額定轉(zhuǎn)速 時，再切換到額定電壓運行。時，再切換到額定電壓運行。 注：注：降壓起動主要用于起動時降壓起動

49、主要用于起動時負載負載 轉(zhuǎn)矩不大轉(zhuǎn)矩不大的場合。的場合。 1 1用自耦變壓器降壓起動用自耦變壓器降壓起動 2 2用用YY轉(zhuǎn)換開關(guān)降壓起動轉(zhuǎn)換開關(guān)降壓起動 2021-7-3揚州大學 葛強 83 1 K A B C 自耦 變壓器 2 K 異步電動機 自耦變壓器起動 運行 起動 I =I 1a1 . . 2a I I 2 . ZL x X 1 . 1a U 1 U . 2 2a U =U . 2 單相自耦變壓器 . st I ka . st I ka 2 A B C A 1.1.自耦變壓器降壓起動線路圖自耦變壓器降壓起動線路圖 2021-7-3揚州大學 葛強 84 當采用變比為當采用變比為Ka1的自

50、耦變壓器進的自耦變壓器進 行降壓起動時：行降壓起動時： 電動機繞組中的起動電流（即自耦電動機繞組中的起動電流（即自耦 變壓器變壓器次級繞組電流次級繞組電流I2st）：）： Nst a st I k I 1 2 Nst a st I k I 2 1 1 Nst a st M k M 2 1 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩： 初級繞組電流初級繞組電流( (電網(wǎng)母線電網(wǎng)母線) )： 分析及結(jié)論分析及結(jié)論： 2021-7-3揚州大學 葛強 85 2.Y2.Y起動線路圖及其分析起動線路圖及其分析 1 K Y 電 網(wǎng) 定子 繞組 A X Y B Z C 2 K (a) (b) (c) Y起動及其分析 (a)接線圖；(b

51、)接成時；(c)接成Y時 I = st z UN3 I = stY z UN 3 UN . I = st U z N UN . UN 3 B C A X C B YZ 起動運行 A X BY Z C A B C A B C 2021-7-3揚州大學 葛強 86 分析及結(jié)論分析及結(jié)論： 3 1 I IY 3 1 N st M M 小結(jié)（方案比較）：小結(jié)（方案比較）： 自耦變壓器：需有專用起動設(shè)備自耦變壓器：需有專用起動設(shè)備, 可選方案多可選方案多,有有 3個抽頭個抽頭 (1:0.55，1:0.64， 1:0.73) 即即3個變壓方案可選；個變壓方案可選； Y ：起動設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單（定起動設(shè)備結(jié)構(gòu)簡

52、單（定 子需角形接法）子需角形接法）,但只有一種方案。但只有一種方案。 2021-7-3揚州大學 葛強 87 一、 三相籠型異步電動機的起動方法 兩種：直接起動、間接起動兩種：直接起動、間接起動 （一）直接起動（一）直接起動 直接起動（直接起動（全壓起動）：全壓起動）：把把全部電源全部電源電壓直接電壓直接 加到電動機的定子繞組，這時起動電流較大（加到電動機的定子繞組，這時起動電流較大（5-75-7倍）。倍）。 一般規(guī)定一般規(guī)定: : 功率低于功率低于7.5kW7.5kW時允許直接起動。時允許直接起動。 功率大于功率大于7.5kW7.5kW，而電源總?cè)萘枯^大，符合下式，也，而電源總?cè)萘枯^大，符合

53、下式，也 允許直接起動。允許直接起動。 AkV AkV I I K N st I 起動電機容量 電源總?cè)萘?3 4 1 1 1 2021-7-3揚州大學 葛強 88 （二）（二）減壓起動減壓起動( (降壓起動降壓起動) ) 1電阻減壓電阻減壓或或電抗減壓起動電抗減壓起動 圖圖11-1：電阻減壓起動，圖電阻減壓起動，圖11-2：電抗減壓起動。電抗減壓起動。 M 3 1 Q 2 Q 運行 起動 st R 1 Q 運行 2 Q 起動 M 3 st L ) 111(圖)211(圖 2021-7-3揚州大學 葛強 89 1、電阻減壓電阻減壓或或電抗減壓電抗減壓起動起動 v在電源端串入電阻、或電抗在電源端

54、串入電阻、或電抗 v串電阻：損耗增加串電阻：損耗增加 v串電抗：起動功率因數(shù)更低串電抗：起動功率因數(shù)更低 1 1 2 1 1 st st IU U TU 2021-7-3揚州大學 葛強 90 2 2、自耦變壓器自耦變壓器起動起動 v對自耦變壓器（對自耦變壓器（Tr）：設(shè)變比為）：設(shè)變比為k, 則則： v對電機： 11 21 22 21 12 12 UW kUUk UW IW kIIk IW 1 1 2 1 1 st st IU U TU 2021-7-3揚州大學 葛強 91 直接起動時：電壓直接起動時：電壓U1，電流，電流Ist，起動轉(zhuǎn)矩為，起動轉(zhuǎn)矩為Tst 經(jīng)經(jīng)Tr后，電壓：后，電壓：U2U

55、1/k 加在電機上，電機電流正比減小，為加在電機上，電機電流正比減小，為 該電流再經(jīng)該電流再經(jīng)Tr,其原方電路再降其原方電路再降k倍，即為：倍，即為： 電機轉(zhuǎn)矩正比電機上電壓平方：電機轉(zhuǎn)矩正比電機上電壓平方： 結(jié)論結(jié)論： 自耦變的變比為自耦變的變比為 電機電壓為原來的電機電壓為原來的 電機電流為原來的電機電流為原來的 電機從源吸取的電流為原來的電機從源吸取的電流為原來的 2 st st Ik Ik k st Ik 2 stst TTk 1 2 1 1 1 k k k k 2021-7-3揚州大學 葛強 92 圖圖11-411-4：自耦補償起動的：自耦補償起動的 原理線路圖。原理線路圖。 開關(guān)：

56、開關(guān)：“起動起動”位置位置，電機減壓，電機減壓 起動。起動。 待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時，開關(guān)投向待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時，開關(guān)投向 “運行運行”位置位置，電動機全壓運行，電動機全壓運行， 起動結(jié)束。起動結(jié)束。 M 3 運行 起動 TA )410(圖 2021-7-3揚州大學 葛強 93 3星星-三角（三角（YD）起動）起動 圖圖11-5表示星表示星三角起動三角起動 的原理線路圖。將開關(guān)的原理線路圖。將開關(guān)Q2投向投向 “Y” 位置，電動機減壓起動。電動機位置，電動機減壓起動。電動機 轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時，轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時，Q2迅速投向迅速投向 D，起動結(jié)，起動結(jié)束。束。 1 Q 2 Q 12 3 456 Y

57、52 4 1 6 3定子 接線匣 )510(圖 D 2021-7-3揚州大學 葛強 94 1 Q 2 Q 12 3 456 Y 52 4 1 6 3定子 接線匣 )510(圖 D 1, 1 3 3 :1,1 1 11 , 1 33 :, 13 3 1 : 3 1 : 3 : 1 : 3 phl lph phl ph phY phY LY Y II ifUU T II thenY U T UUU III III TTT 2021-7-3揚州大學 葛強 95 （一）轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動（一）轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動 可達減小起動電流，如圖可達減小起動電流，如圖11-8。 起動步驟起動步驟為：為： （1）電刷放

58、下，變阻器調(diào)到最大位置。）電刷放下，變阻器調(diào)到最大位置。 （2）將定子接通電源。）將定子接通電源。 （3）隨轉(zhuǎn)速增加，減小電阻，直到電阻）隨轉(zhuǎn)速增加，減小電阻，直到電阻 完全切除。完全切除。 （4）轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，電環(huán)短接，舉刷。）轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，電環(huán)短接，舉刷。 特點特點：有較好的起動特性，：有較好的起動特性， 適用適用：功率較大的重載起動。：功率較大的重載起動。 M 3 電刷 集電環(huán) st R )810(圖 二三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動方法 2021-7-3揚州大學 葛強 96 ）圖（911 ）圖（1011 1 R m R m X （二）轉(zhuǎn)子串頻敏電阻器起動 1 1、頻敏電阻器、頻敏電阻器 鐵芯

59、：整塊鐵（增大鐵耗）鐵芯：整塊鐵（增大鐵耗） 通交流電，損耗隨電流頻率變化通交流電，損耗隨電流頻率變化 2 2、串頻敏電阻器起動原理、串頻敏電阻器起動原理 起動：起動：f2高，鐵耗大，相當于轉(zhuǎn)子回路串大的電阻高，鐵耗大，相當于轉(zhuǎn)子回路串大的電阻 運行：運行：f2很小，鐵耗小，相當于串聯(lián)的電阻很小很小，鐵耗小，相當于串聯(lián)的電阻很小 2021-7-3揚州大學 葛強 97 一、一、深槽轉(zhuǎn)子深槽轉(zhuǎn)子異步電機異步電機 起動起動 槽底比槽口導線的槽底比槽口導線的漏漏 電抗大電抗大。導條中電流。導條中電流 密度密度j j的分布自上而的分布自上而 下逐步地減小。電流下逐步地減小。電流 大部分集中到導條的大部分

60、集中到導條的 上部，這種現(xiàn)象稱為上部，這種現(xiàn)象稱為 電流的電流的集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)。 三、改善起動性能的三相異步電動機 2021-7-3揚州大學 葛強 98 v由于集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子導條等效截面減小，等效電阻由于集膚效應(yīng)，轉(zhuǎn)子導條等效截面減小，等效電阻 增加增加 v集膚效應(yīng)與電流頻率有關(guān)：頻率高，集膚效應(yīng)顯著。集膚效應(yīng)與電流頻率有關(guān)：頻率高，集膚效應(yīng)顯著。 v電機起動：轉(zhuǎn)子電流頻率高，集膚效應(yīng)明顯，轉(zhuǎn)子電機起動：轉(zhuǎn)子電流頻率高，集膚效應(yīng)明顯，轉(zhuǎn)子 效率電阻大。效率電阻大。 v運行：轉(zhuǎn)子電流頻率低，集膚效應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子運行：轉(zhuǎn)子電流頻率低，集膚效應(yīng)基本消失，轉(zhuǎn)子 效率電阻小。效率電阻小。 v增加了起