電機學課件第13章三相異步電動機的啟動及調速-修改

1、電機學課件第電機學課件第1313章三相異步電動章三相異步電動機的啟動及調速機的啟動及調速啟啟動轉矩不大的原因：動轉矩不大的原因：(1)啟動電流大，阻抗壓降大，感應電勢小，磁通啟動電流大，阻抗壓降大，感應電勢小，磁通F F1也?。灰残。?2)啟動啟動 cosj j2 很小。很小。Tst=(12)TN 系統(tǒng)對系統(tǒng)對啟啟動的要求：動的要求： (1)Tst足夠大；足夠大； (2)Ist不能太大。不能太大。不同的不同的啟啟動方法就是在保證一定轉矩的情況下，采取不同的措施限制啟動電流。動方法就是在保證一定轉矩的情況下，采取不同的措施限制啟動電流。二、決定異步電動機二、決定異步電動機啟啟動方法的原則動方法的

2、原則 具體情況具體分析。供電變壓器容量和電機容量以及具體應用場合。具體情況具體分析。供電變壓器容量和電機容量以及具體應用場合。電動機容量相對于電網容量很小時，可以直接電動機容量相對于電網容量很小時，可以直接啟啟動；如果生產機械對轉矩要求不動；如果生產機械對轉矩要求不大，則只考慮限制電流；如生產機械對轉矩要求較高，則既要限制電流，又要保證大，則只考慮限制電流；如生產機械對轉矩要求較高，則既要限制電流，又要保證需要的轉矩。需要的轉矩。啟啟動方法有：籠形異步電動機的直接啟直接啟動、籠形異步電動機的降壓啟動降壓啟動、繞線式繞線式異步電動機電樞回路串電阻異步電動機電樞回路串電阻啟啟動等。動等。 13-5

3、 異步電動機的調速方法異步電動機的調速方法 異步電動機結構簡單、堅固耐用、維修方便、制造容易，大量被用來拖動轉速基本不變的生產機械。在實際應用中，許多機械需要調速，如車床、電力機車、風機、水泵等。常用閘閥控制。為了節(jié)能，則要求設法從電機本身出發(fā)進行電氣調速。異步電動機過去被認為調速性能不好。隨著電子電力技術的發(fā)展，異步電動機的調速問題已經基本解決。異步電動機的調速性能甚至可以做到優(yōu)于直流電動機。剩余的問題是降低成本、實際應用。異步電動機的速度公式異步電動機的速度公式 16011fns nsp異步電動機調速方法有：異步電動機調速方法有： (1)變極調速；變極調速； (2)變頻調速；變頻調速； (

4、3)變滑差調速。變滑差調速。(1)(2)適合于鼠籠式異步電動機，適合于鼠籠式異步電動機，(3)用于繞線式異步電動機。用于繞線式異步電動機。13-6 異步電動機的變極調速異步電動機的變極調速 一、單繞組變極一、單繞組變極 (每相每相)二、二、(每相每相)雙雙(多多)繞組變極繞組變極 定子槽中放置兩套以上的繞組，每套繞組極數不一樣，通過換接工作繞組達到定子槽中放置兩套以上的繞組，每套繞組極數不一樣，通過換接工作繞組達到調速的目的。調速的目的。4/6/24極。極。每套繞組本身又可以采用變極開關，所以可以得到較多的調速等級。每套繞組本身又可以采用變極開關，所以可以得到較多的調速等級。三、不同改接方法時

5、，電動機功率及轉矩的變化三、不同改接方法時，電動機功率及轉矩的變化 (1)D D-YY變極調速變極調速 低速倍極數低速倍極數D D接法，接法，高速少極數高速少極數YY接法接法 不同接法時保持電不同接法時保持電源電壓源電壓U1和每個繞組和每個繞組中的電流中的電流Ij j不變。不變。 低速低速D D接法時（倍極數時）接法時（倍極數時） 12 2223cospppPU Ijj高速高速YY接法（少極數時）接法（少極數時） 12132cos33.46cospppppUPIU Ijjjj不考慮不考慮cosj j和和 的變化時的變化時 22 21.15ppPP這種接法轉速變化一倍時，功率只變化這種接法轉速變

6、化一倍時，功率只變化15%，接近恒功率，低速時轉矩比高速，接近恒功率，低速時轉矩比高速時轉矩大得多。時轉矩大得多。 TYYD1n12nn0YYTTDmYYTmTD(2)Y-YY變極調速變極調速 低速倍極數低速倍極數Y接法，接法，高速少極數高速少極數YY接法接法 低速低速Y接法時接法時 12 2221223cos33cospppppUPIU Ijjjj高速YY接法時 12132cos32 3cospppppUPIU Ijjjj不考慮不考慮cosj j和和 的變化時的變化時 22 21.15ppPP這種接法轉速變化一倍時，功率變化一倍，接近恒轉矩。這種接法轉速變化一倍時，功率變化一倍，接近恒轉矩。

7、 五、變極電機切換時注意事項五、變極電機切換時注意事項 如果轉子電流沒有衰減到零以前再次合上定子電源，則電源電壓和感如果轉子電流沒有衰減到零以前再次合上定子電源，則電源電壓和感應電勢應電勢(殘留電壓殘留電壓)疊加可能產生比啟動電流還大的沖擊電流，影響電網疊加可能產生比啟動電流還大的沖擊電流，影響電網和電機壽命。和電機壽命。殘留電壓的衰減常數為殘留電壓的衰減常數為一般異步電動機在斷開電源后，轉子電流不會立即降為零，而是按一般異步電動機在斷開電源后，轉子電流不會立即降為零，而是按一定的時間常數衰減。這個電流產生的磁通隨轉子一起旋轉，并在定一定的時間常數衰減。這個電流產生的磁通隨轉子一起旋轉，并在定

8、子繞組中產生感應電勢。子繞組中產生感應電勢。變極電機在極數切換時，應該等到轉子電流充分衰減后再進行。變極電機在極數切換時，應該等到轉子電流充分衰減后再進行。應該按照銘牌規(guī)定的接線方式接線，否則會導致嚴重后果。應該按照銘牌規(guī)定的接線方式接線，否則會導致嚴重后果。變極后異步電動機轉速改變了，轉向也將改變，這是由于“相帶”改變的原因。222222mmmeXXXLTfRfRR13-7 異步電動機的變頻調速異步電動機的變頻調速 一、從基頻向下變頻調速一、從基頻向下變頻調速 使用于恒轉矩負載使用于恒轉矩負載 (1)保持保持E1/f1不變不變22221 212212221111222222112112222

9、2112222()2226060122MRRm Im pIPm pERssTnpnfsRXsRm pfEm pfEsRsXffRXsRs當當2222RsXsR即即時時222122mRRssXf L2221121121112max1221212111122 22 22m pfEm pfEfm pfETfXXfXfL21211212606022mmRfRnn sf LpLpDTmax，Dnm與頻率無關，機械特性平行，硬度相同，類似于直流電動機的降壓調速，屬于恒轉矩調速。 nTo1n1n1n1nmT1f1f 1f 1f 異步電動機恒磁通變頻調速機械特性異步電動機恒磁通變頻調速機械特性(2)保持保持U

10、1/f1不變不變,即保持即保持F F1常數常數 2222111112222122112111222RRm pUfm pUssTfRRRXXfRXXss222112mRsRXX211max22111122111221111212212 2m pUTfRRXXm pUffRRXXnTo1n1n1n1nmT1f1f 1f 1f 異步電動機變頻調速機械特性異步電動機變頻調速機械特性降低電源頻率時，降低電源頻率時，Tmax不為常數。不為常數。f1接近額接近額定頻率時，定頻率時，X1 +X2 R1，這時，這時，Tmax變變化不大。當化不大。當f1較低時較低時X1 +X2 較小，隨著較小，隨著f1的的降低，

11、降低，Tmax變化較大。在低速時甚至拖不動變化較大。在低速時甚至拖不動負載。負載。 二、從基頻向上變頻調速二、從基頻向上變頻調速 使用于恒功率負載使用于恒功率負載 升高電源電壓時不允許的，在頻率上調時，只能保持電壓不變。升高電源電壓時不允許的，在頻率上調時，只能保持電壓不變。 頻率越大，磁通就越小，類似于直流電動機的弱磁增速。頻率越大，磁通就越小，類似于直流電動機的弱磁增速。 221122211122Rm pUsTRfRXXs頻率較高時R1可以忽略， 211max221111221121121122112 2m pUTfRRXXm pUfXXf22221211121mRRsXXfRXX頻率越高

12、時，頻率越高時，Tmax越?。蛔畲筠D矩時的轉差越?。蛔畲筠D矩時的轉差 211112602mmRfnn sconstfLLpD機械特性運行段近似平行。機械特性運行段近似平行。 變頻調速的特點：變頻調速的特點：(1)(1)從基頻向下調時，為恒轉矩調速方式；從基頻向上調時，為近似恒功率調速從基頻向下調時，為恒轉矩調速方式；從基頻向上調時，為近似恒功率調速方式。方式。(2)(2)調速范圍大。調速范圍大。(3)(3)調速穩(wěn)定性好。調速穩(wěn)定性好。(4)(4)無級調速。無級調速。nTo1n1n1n1nmT1f1f 1f 1f 基頻向上調時變頻調速機械特性基頻向上調時變頻調速機械特性1221112221112

13、222111122211222MPTRm pUfspRfRXXsRm Um U ssRRRXXs S變化很小，近似為恒功率調速方式變化很小，近似為恒功率調速方式 13-8 繞線異步電動機的調速繞線異步電動機的調速 一、轉子回路串電阻調速一、轉子回路串電阻調速給繞線式異步電動機的轉子回路串入調節(jié)電阻給繞線式異步電動機的轉子回路串入調節(jié)電阻Rtj，其機械特性曲線，其機械特性曲線T=f(s)形狀將形狀將發(fā)生變化。最大轉矩的位置隨所串電阻的增大而下移。發(fā)生變化。最大轉矩的位置隨所串電阻的增大而下移。若電動機驅動恒轉矩負載，本來工作于若電動機驅動恒轉矩負載，本來工作于a點，串入調節(jié)電阻點，串入調節(jié)電阻R

14、tj后，工作點會移動到后，工作點會移動到b點。由于點。由于ab點的電磁轉矩相等，所以點的電磁轉矩相等，所以 22tjabRRRss22tjabRRRss串入電阻前后的兩個穩(wěn)態(tài)，電動機的阻抗串入電阻前后的兩個穩(wěn)態(tài)，電動機的阻抗沒有發(fā)生變化，所以電流不變，轉矩也不變。沒有發(fā)生變化，所以電流不變，轉矩也不變。由于由于PM=T 1,所以電磁功率也保持不變。而所以電磁功率也保持不變。而總的機械功率總的機械功率P =T 隨著轉速下降而減小。隨著轉速下降而減小。所減少的功率消耗在了調節(jié)電阻上。所減少的功率消耗在了調節(jié)電阻上。 一、轉子回路接入附加電勢調速一、轉子回路接入附加電勢調速(串級調速串級調速) (1)原理原理 串電阻調速時，調節(jié)電阻中消耗較大串電阻調速時，調節(jié)電阻中消耗較大的能量。串附加電勢可以克服這一缺憾。的能量。串附加電勢可以克服這一缺憾。2222222sddsEEsEEIRjXRjsX若若Ed與與sEd相位相反，則串入相位相反，則串入Ed后后,I2下降，電磁轉矩下降，電磁轉矩T也下降，如果負載轉矩也下降，如果負載轉矩T2不不變，則電動機將減速，變，則電動機將減速，s增大，電流增大，電流I2和電磁轉矩和