三相異步電動機起動調(diào)速和制動

1、 三相異步電動機的起動、調(diào)速和制動當(dāng)定子的對稱三相繞組按規(guī)定的接線方式；定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三相電壓；轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直接短路。這種情況下得到的nf（T）， 稱為固有機械特性。TS固有機械特性的特殊點固有機械特性的特殊點：起動點A：該點S1；臨界點B：該點SSm；額定點C：該點SSn；同步點D：該點S0，1. 又稱理想空載點；S=0S=1TstSnTnSmTm三、人為機械特性人為地改變電動機的任一個參數(shù)（如U1、f1、P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗）的機械特性稱為人為機械特性。 降低定子端電壓的人為特性；改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性；改變定轉(zhuǎn)子回路電抗的

2、人為特性；改變極數(shù)后的人為特性；改變輸入頻率的人為特性；22122122111)()(1XXRRRUmTst起動轉(zhuǎn)矩：2212112111max21XXRRUmT最大轉(zhuǎn)矩：221212)(XXRRSm臨界轉(zhuǎn)差率：ST改變定子電壓的人為特性TS改變轉(zhuǎn)子電阻的人為特性TS改變定子電抗的人為特性人為特性曲線三相感應(yīng)電動機的起動起動性能包括： 起動電流倍數(shù)Ist/IN; 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst/TN; 起動時間 起動時消耗的能量 起動設(shè)備的簡單和可靠； 起動的過渡時間異步電動機直接起動時的問題：電流大但轉(zhuǎn)矩并不大。2212211122)()(cosXXSRRUIICTmMem 起動時， S1， 等效阻抗小

3、， 起動電流大； f2f1 ， 2接近900， cos 2很小， 轉(zhuǎn)子電流有功分量小。 異步電動機的起動， 存在兩種矛盾： 電動機起動電流大， 供電網(wǎng)絡(luò)承受沖擊電流能力有限；1. 電動機起動轉(zhuǎn)矩小， 負(fù)載要求有足夠的轉(zhuǎn)矩才起動；異步電動機起動分四種情況：小容量輕載起動；中、大容量輕載起動；小容量電機重載起動；1. 中、大容量重載起動；一、小容量電動機輕載起動直接起動不僅取決于電機本身的大小， 還與供電電網(wǎng)容量和供電線路長短有關(guān)。 （要求母線降落不大于10） 電動機容量與供電變壓器的比值； 起動是否頻繁； 供電線路距離； 同一臺變壓器其它用戶的要求；一般7.5KW以下電機允許直接起動。按電網(wǎng)容量

4、允許直接啟動的籠形電動機功率按電網(wǎng)容量允許直接啟動的籠形電動機功率二、中、大容量電動機輕載起動降壓起動此時主要矛盾是電流。 降低電流的方法， 主要靠降低電壓。2212211)()(XXRRUIQ起動電流：降壓起動時， 起動電流與定子電壓成比例降低。待轉(zhuǎn)速升高到一定值， 恢復(fù)全電壓。 注意： 起動轉(zhuǎn)矩與U2成正比， 降壓起動后，起動轉(zhuǎn)矩 比起動電流降低得更厲害。常用的降壓起動方法 定子串電阻或電抗降壓起動； 用自耦變壓器降壓起動； Y起動 延邊三角形起動1stststNIIUUa2221aIIUUTTststNststst 定子串電阻或電抗降壓起動用自耦變壓器降壓起動stststLIkIkI21

5、1設(shè)自耦變壓器的電壓變比為 kNUk122211kkUUTTNstststY起動3133KNKNststZUZUIIY接法起動時的起動轉(zhuǎn)矩也減小到 213 三、小容量電動機重載起動主要矛盾是起動轉(zhuǎn)矩不足。解決的方法： 容量大一號的電機； 高起動轉(zhuǎn)矩的電動機特殊電機特殊電機獲得高起動轉(zhuǎn)矩的原因， 主要是轉(zhuǎn)子電阻的影響。轉(zhuǎn)子參數(shù)自動隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。 如雙鼠籠電機和深槽電機。集膚效應(yīng)將導(dǎo)體看成許多單元導(dǎo)體的并聯(lián)； 越接近槽口的導(dǎo)體所交鏈的漏磁通越少， 即漏抗?。唤咏鄣椎膯卧?，漏抗大； 導(dǎo)體電流密度分布不均， 產(chǎn)生把電流向槽口排擠的“趨表效應(yīng)”； 電機轉(zhuǎn)速越低， 轉(zhuǎn)子電流頻率越高， 趨表效應(yīng)越突

6、出； 導(dǎo)體的導(dǎo)電高度縮小， 轉(zhuǎn)子電阻增加； 電流高度深槽式：高度是寬度的1012倍， 堵轉(zhuǎn)時， 電阻達(dá)額定運行的3倍， 隨著轉(zhuǎn)速升高， 頻率降低， 電流分布趨向均勻， 轉(zhuǎn)子電阻自動減小。 雙鼠籠式： 兩套繞組， 材料不同， 截面也不同。 外籠： 起動籠， 截面小， 材料選用電阻系數(shù)大； 內(nèi)籠： 工作籠， 截面大， 電阻系數(shù)小。 外籠內(nèi)籠四、中、大容量電動機重載起動兩種矛盾同時起作用。 采用繞線式電機， 轉(zhuǎn)子串電阻。 既增大起動轉(zhuǎn)矩， 又減小起動電流。 常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。 轉(zhuǎn)子串電阻串頻敏變阻器 頻敏變阻器特點：磁路較飽和，電抗較小 ， 鐵耗隨頻率變化隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸上

7、升隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸上升轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率逐漸降低轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率逐漸降低頻敏變阻器鐵心中的損耗逐漸減小，頻敏變阻器鐵心中的損耗逐漸減小，反映鐵耗的電阻跟著減小。反映鐵耗的電阻跟著減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，頻率極低，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，頻率極低，Rm和和Xm很小，相當(dāng)于將起動電阻全很小，相當(dāng)于將起動電阻全部切除。部切除。 三相感應(yīng)電動機的調(diào)速 要求電動機具有幾種轉(zhuǎn)速； 在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)速；調(diào)速的方法：)1 ()1 (1601SnSnPf（1） 改變定子繞組的極對數(shù)P；（2）改變電源的頻率f1；（3）改變電動機的轉(zhuǎn)差率； 改變定子繞組的端電壓； 改變定子繞組的外加電阻或電抗；

8、轉(zhuǎn)子回路加電阻或電抗； 轉(zhuǎn)子回路引進fsf的外加電勢一、變極調(diào)速單繞組雙速電機：一套定子繞組具備兩種極對數(shù)而得到兩個不同同步轉(zhuǎn)速；三速或四速電機： 定子內(nèi)放兩套獨立的繞組；A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機原理： A1X1和A2X2串聯(lián)形成四極磁場； A1X1和A2X2串聯(lián)， A2X2反向， 形成兩極磁場；變極調(diào)速的注意點：（1）為獲得恒定的平均轉(zhuǎn)矩， 定、轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)必須保持一致。 因此一般只適用于鼠籠式異步機。 （2）在改變繞組接法時， 要保證變極后三相繞組的對稱以及基波磁勢的轉(zhuǎn)向不變。（3）變極調(diào)速是一個有級調(diào)速。 極數(shù)變換后， 節(jié)距、相帶、氣隙磁密都要變

9、化， 電機的額定轉(zhuǎn)矩和額定容量都要變化。 二、變頻調(diào)速如果電源頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)， 則電動機轉(zhuǎn)速可以連續(xù)、平滑調(diào)節(jié)。要求： 氣隙磁通量保持基本不變； 磁路的飽和程度不變； 激磁電流和電動機的功率因數(shù)可以保持基本不變。 電動機的最大轉(zhuǎn)矩保持不變；由基頻向下的調(diào)速mwkNfEU1111144. 4電壓方程：降低電源頻率，降低電源頻率， 必須同時減小電源電壓。必須同時減小電源電壓。（1）保持E1/f1不變， 降頻調(diào)速E1/f1不變，m等于常數(shù) 。恒磁通的控制方式。22222121111)()(2XSRRSffEPmPemTem221211221212308 ;2LPRnSnfELPmTLfRSmmm改

10、變頻率， 電機的Tm以及此時的轉(zhuǎn)速變化與f1無關(guān)。用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：電磁轉(zhuǎn)矩不變， 屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。 用于恒功率負(fù)載：11NNemTTP1111ffEEmm過載能力下降TSf1f2f3f1f2f3保持E1/f1不變， 降頻調(diào)速優(yōu)點： 機械特性硬， 調(diào)速范圍寬； 低速運行穩(wěn)定性好； 無級調(diào)速平滑性好； 正常負(fù)載時， 轉(zhuǎn)差率小， 轉(zhuǎn)子銅耗少， 效率高；磁通近似等于常數(shù)， 屬于近似的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 在低頻運行時， Tm下降較多， 可能帶不動負(fù)載。TSf1f2f3f4f1f2f3f4（2）保持U1/f1不變， 降頻調(diào)速)(30)(8 ;)(2212121121212112LLpRnSnfELLpm

11、TLLfRSmmm2. 由基頻向上調(diào)速U1為額定值不變， 隨著f1升高， 氣隙磁通減小。21111121;1 ;1 ;1CTPfTCnSnfSfTemememmmmm是恒功率的調(diào)速方法。f1f2f3f4f1f2f30, T0 B點（制動狀態(tài)）n0足夠大的電阻TSAB 轉(zhuǎn)差率：1)(1111nnnnnnS性質(zhì)： 等效電阻：0)(12RRSS吸收機械功率；0)(122RRSSI0)(2221SRRImPem電能從定子傳向轉(zhuǎn)子；PPpemcu 2全部消耗在電阻上；2、兩相對調(diào)電機原運行于電動狀態(tài)，兩相對調(diào)后， 氣隙磁密立即反向， 以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)； 電機機械特性從1到2； SSSSTTnnnnnnSm

12、mm211111反接的過程， 從反接開始到轉(zhuǎn)子速度為零的過程。ABTS12兩種反接制動， 均有S1, 機械功率為輸入。區(qū)別： 前者由負(fù)載提供機械功率 后者由整個轉(zhuǎn)動部分提供儲能。二、異步機的回饋制動把轉(zhuǎn)軸上輸入的機械功率， 經(jīng)異步機轉(zhuǎn)化為電功率送到電網(wǎng)。軸上外施驅(qū)動轉(zhuǎn)矩， 電機以同步方向旋轉(zhuǎn)020221211118090 ),(tan ,0 ,RSXn-nnSnn能量流向：ememememPSPPSPSRImPIUmP)1 (00cos222111111T與n方向相反， 處于制動狀態(tài)回饋制動的實現(xiàn)（1）同步轉(zhuǎn)向反向的回饋制動（反接正轉(zhuǎn)）定子兩相對調(diào)后， 位能性負(fù)載最后穩(wěn)定于第四象限， 重物以高

13、于同步速的速度下放。（2）同步轉(zhuǎn)向不變的回饋制動 電車下坡 ； 變極或變頻調(diào)速過程；三、異步電動機的能耗制動制動時， 三相繞組脫離三相電源， 由直流電流過定子繞組，在氣隙中形成恒定磁場。 過程分析：由于慣性， 轉(zhuǎn)子仍以n速度旋轉(zhuǎn)切割磁力線感應(yīng)電勢感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁力制動轉(zhuǎn)矩在制動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下， 轉(zhuǎn)子減速至n0。能耗制動可使反抗性負(fù)載準(zhǔn)確停機， 使位能性負(fù)載勻速下放。 注意：恒定磁場獲得， 需通過定子繞組的改接nNS風(fēng)扇電機罩極式排氣扇電機冰箱電機電動縫紉機電機電容分相電機單相異步電動機單相異步電動機單相異步電動機由單相電源供電，使用方便，廣泛單相異步電動機由單相電源供電，使用方便，廣

14、泛應(yīng)用于家電、電動工具、醫(yī)療器械中。應(yīng)用于家電、電動工具、醫(yī)療器械中。 單相異步電動機單相異步電動機與同容量的三相異步電動機比較，單相異步電動機的與同容量的三相異步電動機比較，單相異步電動機的體積大、運行性能較差，單相電機只做成小容量的。體積大、運行性能較差，單相電機只做成小容量的。 單相異步電動機通常在定子上有單相異步電動機通常在定子上有2 2相繞組，轉(zhuǎn)子是普相繞組，轉(zhuǎn)子是普通的鼠籠轉(zhuǎn)子。通的鼠籠轉(zhuǎn)子。單相異步電動機類型：單相異步電動機類型： (1)(1)單相電阻分相起動異步電動機；單相電阻分相起動異步電動機； (2)(2)單相電容分相起動異步電動機；單相電容分相起動異步電動機； (3)(3)單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機；單相電容運轉(zhuǎn)異步電動機； (4)(4)單相電容起動與運轉(zhuǎn)異步電動機；單相電容起動與運轉(zhuǎn)異步電動機； (5)(5)單相罩極式異步電動機。單相罩極式異步電動機。單相電機機械特性單相電機機械特性一相定子繞組通電時的機械特性：一相定子繞組通電時的機械特性：一相定子繞組通電時電機中的電磁轉(zhuǎn)矩為兩個旋轉(zhuǎn)磁勢產(chǎn)生一相定子繞組通電時電機中的電磁轉(zhuǎn)矩為兩個旋轉(zhuǎn)磁勢產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的疊加。的電磁轉(zhuǎn)矩的疊加。 合成合成T=f(s)具有如下特點：具有如下特點：(1) n=0無起動轉(zhuǎn)矩；無起動轉(zhuǎn)矩；(2