交流電動機的拖動

1、 以交流流電動機為原動機的電力拖動為交流電力拖動以交流流電動機為原動機的電力拖動為交流電力拖動系統(tǒng)。系統(tǒng)。由于感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，而且其性能由于感應(yīng)電動機結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜，而且其性能良好、運行可靠，因此交流電力拖動系統(tǒng)中的電動機主要良好、運行可靠，因此交流電力拖動系統(tǒng)中的電動機主要是三相感應(yīng)電動機。三相感應(yīng)電動機電力拖動主要是研究是三相感應(yīng)電動機。三相感應(yīng)電動機電力拖動主要是研究電動機的起動、制動及調(diào)速的各種方法與控制方法。電動機的起動、制動及調(diào)速的各種方法與控制方法。第三篇第三篇 三相感應(yīng)電動機的電力拖動三相感應(yīng)電動機的電力拖動任務(wù)一任務(wù)一 認識常用低壓電器認識常用低壓電器任務(wù)二

2、任務(wù)二 學(xué)習(xí)三相感應(yīng)電動機的機械特性學(xué)習(xí)三相感應(yīng)電動機的機械特性 任務(wù)三任務(wù)三 三相感應(yīng)電動機的起動及控制三相感應(yīng)電動機的起動及控制任務(wù)四任務(wù)四 三相感應(yīng)電動機的反轉(zhuǎn)及控制三相感應(yīng)電動機的反轉(zhuǎn)及控制 任務(wù)五任務(wù)五 三相感應(yīng)電動機的調(diào)速三相感應(yīng)電動機的調(diào)速任務(wù)六任務(wù)六 三相感應(yīng)電動機的制動及控制三相感應(yīng)電動機的制動及控制 由基本方程可以作出等效電路由基本方程可以作出等效電路: :任務(wù)二任務(wù)二 學(xué)習(xí)三相感應(yīng)電動機的機械特性學(xué)習(xí)三相感應(yīng)電動機的機械特性一、功率轉(zhuǎn)換過程和功率平衡方程式一、功率轉(zhuǎn)換過程和功率平衡方程式異步電動機的功率和損耗有：異步電動機的功率和損耗有：輸入功率輸入功率11111cosI

3、UmP 定子鐵損定子鐵損mFeRImp201 電磁功率電磁功率sRImppPPFecuem222111 定子銅損定子銅損12111RImpcu 轉(zhuǎn)子銅損轉(zhuǎn)子銅損cuRImRImp222122222 輸出功率輸出功率 P2= =P- -（p+ps）機械功率機械功率 P= =Pem- -pcu2功率平衡方程式功率平衡方程式P1=Pem+pcu1+pFePem=P +pcu2P =P2+p +ps兩個重要關(guān)系式兩個重要關(guān)系式pcu2= =sPemP= =（1-1-s）Pem 可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分可見，從氣隙傳遞到轉(zhuǎn)子的電磁功率分為兩部分，一小部分變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部

4、分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)子銅損耗，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)榭倷C械功率。轉(zhuǎn)差率越大，轉(zhuǎn)子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉(zhuǎn)差率子銅損耗就越多，電機效率越低。因此正常運行時電機的轉(zhuǎn)差率均很小。均很小。從等效電路分析可知從等效電路分析可知: :;,I ,Rss,s ,nn,)電電機機相相當(dāng)當(dāng)于于開開路路總總機機械械功功率率近近似似為為零零理理想想空空載載時時0102220 ;, 01, 1, 0,) 12短路狀態(tài)電機處于總機械功率為零電機不轉(zhuǎn)時Rsssn3)3)三相異步電動機的功率因數(shù)永遠滯后；三相異步電動機的功率因數(shù)永遠滯后；4)4)附加電阻不能用電感或電容來代替；附加電阻不

5、能用電感或電容來代替；5)5)在等效電路中負載的變化是用轉(zhuǎn)差率在等效電路中負載的變化是用轉(zhuǎn)差率s s來體現(xiàn)的。來體現(xiàn)的。二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式3 3）由電動機所拖動的負載的反作用轉(zhuǎn)矩）由電動機所拖動的負載的反作用轉(zhuǎn)矩T T2 2。以上公式也可以表示為：以上公式也可以表示為：當(dāng)電動機穩(wěn)定運行時，作用在電動機轉(zhuǎn)子上有三個轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動機穩(wěn)定運行時，作用在電動機轉(zhuǎn)子上有三個轉(zhuǎn)矩。1 1）使電動機旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩）使電動機旋轉(zhuǎn)的電磁轉(zhuǎn)矩Tem。2 2）由電動機的機械損耗和附加損耗引起的空載制動轉(zhuǎn)矩）由電動機的機械損耗和附加損耗引起的空載制動轉(zhuǎn)矩T T0 0。顯然：顯然： Tem = = T2

6、 + + T0110220PemsPemTemTTTemppPP 電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，電磁轉(zhuǎn)矩從轉(zhuǎn)子方面看，它等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機它等于總機械功率除以轉(zhuǎn)子機械角速度；從定子方面看，它械角速度；從定子方面看，它又等于電磁功率除以同步機械又等于電磁功率除以同步機械角速度。角速度。三、電磁轉(zhuǎn)矩公式三、電磁轉(zhuǎn)矩公式（一）電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式（一）電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達式2pmcospmcos121K1N1T22111111CmIKN222其中或TemmfpPTemIEem稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，對制造好的電機稱為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，對制造好的電機為一定值。為一定值。 三相感應(yīng)電動機的機械特性是指在一定的條件下，電三相感

7、應(yīng)電動機的機械特性是指在一定的條件下，電動機的轉(zhuǎn)速動機的轉(zhuǎn)速 與電磁轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩 之間的關(guān)系之間的關(guān)系 。由于。由于感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率s s之間存在一定的關(guān)系之間存在一定的關(guān)系, ,所以感所以感應(yīng)電動機的機械特性也常用應(yīng)電動機的機械特性也常用 的形式表示。的形式表示。emTfn emT sfTemn機械特性的參數(shù)表達式機械特性的參數(shù)表達式2212112123XXsRRfsRpUTrrem（二）電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式（二）電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達式四、固有機械特性的分析四、固有機械特性的分析l在在0 0s s1 1時，即在時，即在 00的范圍內(nèi)，特性在第一的范圍內(nèi)，特性在

8、第一象限，電磁轉(zhuǎn)矩象限，電磁轉(zhuǎn)矩 與與 都為都為正，電動機工作在電動運行正，電動機工作在電動運行狀態(tài)；狀態(tài)；1nnnemTl在在s s0 0時，即時，即 ，特性，特性在第二象限，在第二象限， 為正值，電磁為正值，電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩 為負值，表現(xiàn)為制動性為負值，表現(xiàn)為制動性轉(zhuǎn)矩，電磁功率轉(zhuǎn)矩，電磁功率 也是負值，也是負值，電動機工作在發(fā)電運行狀態(tài)；電動機工作在發(fā)電運行狀態(tài)；n1nnemTemPl在在s s1 1時，即時，即 0 0，特性在第四象限，特性在第四象限， 0 0，電動機工作在制動，電動機工作在制動運行狀態(tài)。運行狀態(tài)。nemT1.H-P1.H-P部分部分（轉(zhuǎn)矩由（轉(zhuǎn)矩由0 0T Tm m，轉(zhuǎn)差

9、率由，轉(zhuǎn)差率由0 0S Sm m）電動機的轉(zhuǎn)速隨著）電動機的轉(zhuǎn)速隨著電磁轉(zhuǎn)矩的增加而減低，電磁轉(zhuǎn)矩的增加而減低，這一部分為電動機的穩(wěn)定這一部分為電動機的穩(wěn)定工作部分，特性曲線為一工作部分，特性曲線為一條直線。條直線。2.PA2.PA部分部分（轉(zhuǎn)矩由（轉(zhuǎn)矩由T Tm mT Tstst，轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)差率由由S Sm m1 1）在這部分隨著）在這部分隨著轉(zhuǎn)矩的減小，轉(zhuǎn)速也減小，轉(zhuǎn)矩的減小，轉(zhuǎn)速也減小，特性為一曲線。稱為電機特性為一曲線。稱為電機的非工作部分。的非工作部分。3.3.同步轉(zhuǎn)速點同步轉(zhuǎn)速點H H（理想空載點）（理想空載點） 此時此時 = = 、電磁轉(zhuǎn)矩、電磁轉(zhuǎn)矩 =0 =0、轉(zhuǎn)子電流、轉(zhuǎn)子電

10、流 =0 =0、定子電、定子電流流 。H H點為理想空載點，在沒有外界轉(zhuǎn)矩的作用下，點為理想空載點，在沒有外界轉(zhuǎn)矩的作用下，感應(yīng)電動機本身不可能達到同步轉(zhuǎn)速點。感應(yīng)電動機本身不可能達到同步轉(zhuǎn)速點。1nnemT2I01II 4.4.額定運行點額定運行點B B 電動機運行在該點時，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速均為額定值，電動機運行在該點時，電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速均為額定值，感應(yīng)電動機可長期運行在額定狀態(tài)感應(yīng)電動機可長期運行在額定狀態(tài)。5.5.最大轉(zhuǎn)矩點最大轉(zhuǎn)矩點P P 此時此時 （臨界轉(zhuǎn)差率）（臨界轉(zhuǎn)差率）, , （最大轉(zhuǎn)矩）（最大轉(zhuǎn)矩）。mss memTT22121112143XXRRfpUTm22121XXRRsr

11、m 感應(yīng)電動機的臨界轉(zhuǎn)差率僅與電動機感應(yīng)電動機的臨界轉(zhuǎn)差率僅與電動機本身的參數(shù)本身的參數(shù)有關(guān)，有關(guān)，而與電源電壓無關(guān)；感應(yīng)電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩而與電源電壓無關(guān)；感應(yīng)電動機的最大電磁轉(zhuǎn)矩與電源與電源電電壓的平方成正比壓的平方成正比，與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，但臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子但臨界轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比。電阻成正比。過載倍數(shù)過載倍數(shù)NmmTT反映了電動機短時反映了電動機短時過載過載的極限的極限6.6.起動點起動點A A此時此時 =0=0，s=1s=1， = =nemTstTstT 稱為稱為起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩。它是感應(yīng)電動機接通電源開始起動時的。它是感應(yīng)電動機接通電源開始起動時的電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)

12、矩。2212112123XXRRfRpUTrrst起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)NstmTTK表征電動機的起動能力表征電動機的起動能力l起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓平方成正比；l頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越??；頻率越高，起動轉(zhuǎn)矩越??；l漏抗越大，起動轉(zhuǎn)矩越小漏抗越大，起動轉(zhuǎn)矩越小; ;l繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。繞線式電動機，轉(zhuǎn)子回路電阻越大，起動轉(zhuǎn)矩先增后減。機械特性的實用表達式機械特性的實用表達式ssssTTmmmem/2 只要知道最大轉(zhuǎn)矩只要知道最大轉(zhuǎn)矩 和臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)差率 ，就可以求出，就可以求出電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s s之間的關(guān)系之間

13、的關(guān)系mTmsemT五、人為機械特性五、人為機械特性 人為機械特性人為機械特性是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)是指人為改變電源參數(shù)或電動機參數(shù)而得到的機械特性。而得到的機械特性。1.1.降低定子電壓時的人為機械特性降低定子電壓時的人為機械特性snsm10TLUN0TstTmTemn1 下降后下降后, , 和和 均下降均下降, , 但但 不變不變, , 和和 均減少。均減少。1UmTstTmsmmk0.8UN0.64Tst0.64Tm如果電動機在額定負載下如果電動機在額定負載下運行運行, , 下降后下降后, , 下降下降, , 增大增大, ,轉(zhuǎn)子電流因轉(zhuǎn)子電流因 增大而增大增大而增大, ,導(dǎo)致電

14、機過載。導(dǎo)致電機過載。長期欠壓過載運行將使電長期欠壓過載運行將使電機過熱，減少使用壽命。機過熱，減少使用壽命。1Uns22sEsE 2.2.轉(zhuǎn)子回路中串接對稱電阻時的人為機械特性轉(zhuǎn)子回路中串接對稱電阻時的人為機械特性轉(zhuǎn)子串對稱電阻后轉(zhuǎn)子串對稱電阻后, , 、 不變，不變， 增大增大1nmTms1 0TstTmTems n0n1smR2TstsmR2+Rs在一定范圍內(nèi)增加電阻，可在一定范圍內(nèi)增加電阻，可以增加以增加 。當(dāng)。當(dāng) 時，若再時，若再增加電阻，增加電阻， 減小。減小。stT1ms stT串電阻后，機械特性線性段串電阻后，機械特性線性段斜率變大，特性變軟。斜率變大，特性變軟。六六、生產(chǎn)機械

15、的負載轉(zhuǎn)矩特性、生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性 生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩 與轉(zhuǎn)速的關(guān)系與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 ，稱為生，稱為生產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性，簡稱為負載性質(zhì)。產(chǎn)機械的負載轉(zhuǎn)矩特性，簡稱為負載性質(zhì)。zT nfTz 1 1恒轉(zhuǎn)矩負載恒轉(zhuǎn)矩負載 負載轉(zhuǎn)矩負載轉(zhuǎn)矩 的大小為一定值，的大小為一定值，而與轉(zhuǎn)速無關(guān)的而與轉(zhuǎn)速無關(guān)的稱為恒轉(zhuǎn)矩負載。稱為恒轉(zhuǎn)矩負載。恒轉(zhuǎn)矩負載又分恒轉(zhuǎn)矩負載又分為兩大類。為兩大類。zT2 2恒功率負載恒功率負載 負載功率負載功率 為一為一定值，負載轉(zhuǎn)矩定值，負載轉(zhuǎn)矩 則則與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 成反比。成反比。zPzTn車床車削工件，粗車床車削工件，粗加工時，切削量大，加工時，切削量大，切

16、削阻力大，用低切削阻力大，用低速；精加工時，切速；精加工時，切削量小，為保證加削量小，為保證加工精度，用高速。工精度，用高速。3 3通風(fēng)機負載通風(fēng)機負載負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比方成正比，即即 。 2knTz屬于通風(fēng)機負載的屬于通風(fēng)機負載的生產(chǎn)機械有鼓風(fēng)機、生產(chǎn)機械有鼓風(fēng)機、水泵、液壓泵等水泵、液壓泵等。任務(wù)三任務(wù)三 三相感應(yīng)電動機的起動控制三相感應(yīng)電動機的起動控制 起動指電動機接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運行起動指電動機接通電源后由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。狀態(tài)的過程。對電動機的起動性能要求：對電動機的起動性能要求：l起動電流小起動電流小l起動轉(zhuǎn)矩大起動轉(zhuǎn)矩大一、

17、一、三相感應(yīng)電動機直接起動三相感應(yīng)電動機直接起動及控制線路及控制線路 直接起動也叫全壓起動，起動時，電動機定子繞組直直接起動也叫全壓起動，起動時，電動機定子繞組直接承受額定電壓。這種起動方法最簡單，也不需要復(fù)雜的接承受額定電壓。這種起動方法最簡單，也不需要復(fù)雜的起動設(shè)備，但起動電流較大，一般可達到額定電流的起動設(shè)備，但起動電流較大，一般可達到額定電流的4 47 7倍，但起動轉(zhuǎn)矩并不大。對電動機的穩(wěn)定運行不利。倍，但起動轉(zhuǎn)矩并不大。對電動機的穩(wěn)定運行不利。1.1.三相感應(yīng)電動機直接起動三相感應(yīng)電動機直接起動 一般只允許在小功率電動機（一般只允許在小功率電動機（P PN N7.5kW7.5kW）中

18、采用直）中采用直接起動。對于大容量的電動機應(yīng)滿足下列要求接起動。對于大容量的電動機應(yīng)滿足下列要求（1 1）起動電流大的原因）起動電流大的原因 起動時起動時, , ,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大, ,使轉(zhuǎn)子電流大使轉(zhuǎn)子電流大, ,根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系, ,定子電流必然增大定子電流必然增大. .1, 0sn（2 2）起動轉(zhuǎn)矩不大的原因）起動轉(zhuǎn)矩不大的原因 起動時起動時, , ,遠大于運行時的遠大于運行時的 , ,轉(zhuǎn)子漏抗轉(zhuǎn)子漏抗 很大很大, , 很低很低, ,盡管盡管 很大很大, ,但但 并不大。并不大。1ss22sXXs2cos2I22cosI 由于起動電流大由于起動電流大,

19、 ,定子漏阻抗壓降大定子漏阻抗壓降大, ,使定子感應(yīng)電動使定子感應(yīng)電動勢減小勢減小, ,對應(yīng)的氣隙磁通減小。對應(yīng)的氣隙磁通減小。kwkvAIINst起動電動機的額定功率電源總?cè)萘?3413.3.三相感應(yīng)電動機直接起動控制線路三相感應(yīng)電動機直接起動控制線路二、三相籠型感應(yīng)電動機的減壓起動及控制線路二、三相籠型感應(yīng)電動機的減壓起動及控制線路 起動時，通過起動設(shè)備使定子繞組承受的電壓小于額起動時，通過起動設(shè)備使定子繞組承受的電壓小于額定電壓，待電動機轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時，再使定子繞組承定電壓，待電動機轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值時，再使定子繞組承受額定電壓，使電動機在額定電壓下穩(wěn)定工作。受額定電壓，使電動機在額定

20、電壓下穩(wěn)定工作。降壓起動降壓起動的目的是限制起動電流。的目的是限制起動電流。1 1定子串接電阻或電抗器起動定子串接電阻或電抗器起動 起動時起動時，將電阻或電抗器將電阻或電抗器串接在串接在定子定子繞組與電源之間，繞組與電源之間，通過電阻或電抗器的通過電阻或電抗器的分壓作用分壓作用來降低定子繞組上的起動電來降低定子繞組上的起動電壓，從而減低起動電流。電動機起動后，切除電阻或電抗壓，從而減低起動電流。電動機起動后，切除電阻或電抗器，進入正常運行。器，進入正常運行。 由于起動時在外串的電阻上有較大的有功功率損耗，由于起動時在外串的電阻上有較大的有功功率損耗，很不經(jīng)濟，現(xiàn)已很少采用。很不經(jīng)濟，現(xiàn)已很少采

21、用。定子串電阻或電抗器減壓起動控制線路定子串電阻或電抗器減壓起動控制線路2 2YY減壓減壓起動起動 起動時，電動機的定子繞組起動時，電動機的定子繞組Y Y接；運行時接；運行時接。接。適用適用于正常運行時定子繞組為三角形接線，且有于正常運行時定子繞組為三角形接線，且有6 6個引出端的個引出端的電動機。電動機。 起動電壓降為直接起動的起動電壓降為直接起動的 ，起動相電流減為直接，起動相電流減為直接起動的起動的 。起動線電流減為直接起動的。起動線電流減為直接起動的 ，起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩為全壓時的為全壓時的 。這種起動操作方便，設(shè)備簡單，應(yīng)用廣這種起動操作方便，設(shè)備簡單，應(yīng)用廣泛。泛。31313131

22、YY減壓減壓起動起動控制線路控制線路3 3自耦變壓器（起動補償器）降壓起動自耦變壓器（起動補償器）降壓起動 自耦變壓器降壓起動利用自耦變壓器來降低定子繞組自耦變壓器降壓起動利用自耦變壓器來降低定子繞組電壓以實現(xiàn)減小起動電流的目的。電壓以實現(xiàn)減小起動電流的目的。起動用的自耦變壓器二次繞組有起動用的自耦變壓器二次繞組有40% 40% 、60% 60% 、80% 80% 等不同的等不同的抽頭可供選擇。抽頭可供選擇。起動時，起動時，選擇合適選擇合適的抽頭位置的抽頭位置開關(guān)開關(guān)K K投向起動一邊，投向起動一邊，電動機的定子繞組通過自耦變壓器電動機的定子繞組通過自耦變壓器接到三相電源上。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一接到

23、三相電源上。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定程度后，開關(guān)定程度后，開關(guān)K K投向運行邊，自投向運行邊，自耦變壓器被切除，電動機定子直接耦變壓器被切除，電動機定子直接在電源上，電動機進入正常運行。在電源上，電動機進入正常運行。NUNUNU電動機起動電動機起動時定子繞組的時定子繞組的電壓為電壓為 ，與直接起動時電壓，與直接起動時電壓 的關(guān)系為的關(guān)系為UNU12NNUUN電動機電動機定子繞組定子繞組起動電流為起動電流為 ，與直接起動時的起動電流與直接起動時的起動電流 之間關(guān)系之間關(guān)系為為SISI12NNUUIINss 自耦變壓器原邊的起動電流為自耦變壓器原邊的起動電流為 , ,與直接起動與直接起動是的電流是的電流

24、之間的關(guān)系為之間的關(guān)系為SISI212NNIIss電機的起動轉(zhuǎn)矩為電機的起動轉(zhuǎn)矩為 ，與直接起動時起動轉(zhuǎn)矩，與直接起動時起動轉(zhuǎn)矩 之間的關(guān)之間的關(guān)系為系為stTstT2122NNUUTTNstst自耦變壓器降壓起動，比起定子串電抗起動，當(dāng)限定的起自耦變壓器降壓起動，比起定子串電抗起動，當(dāng)限定的起動電流相同時，起動轉(zhuǎn)矩損失的較少；比起動電流相同時，起動轉(zhuǎn)矩損失的較少；比起Y-Y-起動，有起動，有幾種抽頭供選用比較靈活，并且?guī)追N抽頭供選用比較靈活，并且 較大時，可以拖動較大較大時，可以拖動較大的負載起動。但是自耦變壓器體積大，價格高，不能帶重的負載起動。但是自耦變壓器體積大，價格高，不能帶重負載起

25、動。自耦變壓器降壓起動在較大容量鼠籠式感應(yīng)電負載起動。自耦變壓器降壓起動在較大容量鼠籠式感應(yīng)電動機上廣泛應(yīng)用。動機上廣泛應(yīng)用。12NN自耦變壓器降壓起動控制線路自耦變壓器降壓起動控制線路4 4延邊三角形降壓起動延邊三角形降壓起動 這種起動方法適用于這種起動方法適用于電動機定子繞組每相有三個出電動機定子繞組每相有三個出線端：線端：首端、尾端和中間抽頭首端、尾端和中間抽頭。且正常運行為且正常運行為接的三接的三相籠形感應(yīng)電動機。相籠形感應(yīng)電動機。 采用延邊三角形起動的鼠籠式感應(yīng)電動機，除了簡單采用延邊三角形起動的鼠籠式感應(yīng)電動機，除了簡單的繞組接線切換裝置之外，不需要其他專用起動設(shè)備，很的繞組接線切

26、換裝置之外，不需要其他專用起動設(shè)備，很簡單。但是，電動機的定子繞組不但為簡單。但是，電動機的定子繞組不但為接，有抽頭，而接，有抽頭，而且需要專門設(shè)計，制成后抽頭又不能隨意變動，因此限制且需要專門設(shè)計，制成后抽頭又不能隨意變動，因此限制了延邊三角形起動方法的使用。了延邊三角形起動方法的使用。延邊三角形降壓起動控制線路延邊三角形降壓起動控制線路三、三相繞線型感應(yīng)電動機的起動三、三相繞線型感應(yīng)電動機的起動 在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)脑谵D(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮桦娮? ,既能限制起動電流，又既能限制起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩。能增大起動轉(zhuǎn)矩。1.1.轉(zhuǎn)子串電阻分級起動轉(zhuǎn)子串電阻分級起動 為了有較大的起動轉(zhuǎn)為

27、了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動電阻。高，逐漸切除起動電阻。起動過程起動過程電動機由電動機由a a點點開始起動，經(jīng)開始起動，經(jīng)bcdebcdef ghf gh，完成起動過程完成起動過程時間原則控制轉(zhuǎn)子串電阻起動控制線路時間原則控制轉(zhuǎn)子串電阻起動控制線路2.2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一鐵損很頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器大的三相電抗器l起動時，起動時，S2S2斷開，轉(zhuǎn)子串?dāng)嚅_，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器入頻敏變阻器,S1,S1閉合，電閉合，

28、電機通電開始起動。機通電開始起動。l起動時起動時, , ,頻敏變阻器鐵頻敏變阻器鐵損大損大, ,反映鐵損耗的等效電阻反映鐵損耗的等效電阻 大大, ,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個較大電阻。隨著較大電阻。隨著 上升上升, , 減減小小, ,鐵損減少鐵損減少, ,等效電阻減小等效電阻減小, ,相當(dāng)于逐漸切除相當(dāng)于逐漸切除 , ,起動結(jié)起動結(jié)束束,S2,S2閉合，切除頻敏變阻器，閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。轉(zhuǎn)子電路直接短路。21ff mRn2fmR轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器降壓起動的機械特性轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器降壓起動的機械特性四、三相感應(yīng)電動機的軟起動四、三相感應(yīng)電動機的軟起動 三相感

29、應(yīng)電動三相感應(yīng)電動機的軟起動是通過機的軟起動是通過固態(tài)減壓起動器實固態(tài)減壓起動器實現(xiàn)的?，F(xiàn)的。固態(tài)減壓起固態(tài)減壓起動器是一種集電動動器是一種集電動機軟起動、軟停車、機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新護功能于一體的新穎電機控制裝置。穎電機控制裝置。1.1.利用交流調(diào)壓開關(guān)實現(xiàn)的軟起動利用交流調(diào)壓開關(guān)實現(xiàn)的軟起動交流調(diào)壓開關(guān)可以是交流調(diào)壓開關(guān)可以是由雙向晶閘管組成或由雙向晶閘管組成或由兩只普通晶閘管反由兩只普通晶閘管反并聯(lián)組成并聯(lián)組成起動時電壓改變，頻率不變起動時電壓改變，頻率不變2.2.利用變頻器實現(xiàn)的軟起動利用變頻器實現(xiàn)的軟起動 通過改變變頻器通過改變變頻器中電

30、力電子器件中電力電子器件（GTRGTR或或IGBTIGBT）的開）的開關(guān)時間，改變加在電關(guān)時間，改變加在電動機定子繞組上電源動機定子繞組上電源的頻率和電壓的大小，的頻率和電壓的大小，從而控制電動機的起從而控制電動機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。動電流和起動轉(zhuǎn)矩。起動時既改變電壓又改變頻率起動時既改變電壓又改變頻率軟起動特性軟起動特性三相感應(yīng)電動機用軟起動器控制的起動控制線路三相感應(yīng)電動機用軟起動器控制的起動控制線路任務(wù)五任務(wù)五 三相感應(yīng)電動機的調(diào)速三相感應(yīng)電動機的調(diào)速由異步電動機的轉(zhuǎn)速公式由異步電動機的轉(zhuǎn)速公式116011fnn (s)(s)p 可知，異步電動機有下列三種基本可知，異步電動機有下列三種

31、基本調(diào)速方法調(diào)速方法：（1 1）改變定子極對數(shù)）改變定子極對數(shù) 調(diào)速。調(diào)速。p稱為變極調(diào)速。稱為變極調(diào)速。（2 2）改變電源頻率）改變電源頻率 調(diào)速。調(diào)速。1f稱為變頻調(diào)速。稱為變頻調(diào)速。（3 3）改變轉(zhuǎn)差率）改變轉(zhuǎn)差率 調(diào)速。調(diào)速。s轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級調(diào)速。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級調(diào)速。（4 4）利用轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速。）利用轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速。一、調(diào)速的性能指標(biāo)一、調(diào)速的性能指標(biāo)1 1調(diào)速范圍調(diào)速范圍 生產(chǎn)機械可能達到的最高轉(zhuǎn)速生產(chǎn)機械可能達到的最高轉(zhuǎn)速 與最低轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速 之比，之比，用用D D表示。表示。maxnminnminmaxnnD 2 2靜差率（相對穩(wěn)定性）靜差率（相對穩(wěn)定性） 相對穩(wěn)

32、定性是指負載轉(zhuǎn)矩變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度。相對穩(wěn)定性是指負載轉(zhuǎn)矩變化時，轉(zhuǎn)速變化的程度。轉(zhuǎn)速變化小，相對穩(wěn)定性就好。相對穩(wěn)定性的程度用靜差轉(zhuǎn)速變化小，相對穩(wěn)定性就好。相對穩(wěn)定性的程度用靜差率率表示。表示。%1001nnN靜差率和調(diào)速范圍是互相聯(lián)系的兩項指標(biāo)靜差率和調(diào)速范圍是互相聯(lián)系的兩項指標(biāo)1maxNnnD 最低轉(zhuǎn)速決定于低速時的靜差率，調(diào)速范圍必然受到最低轉(zhuǎn)速決定于低速時的靜差率，調(diào)速范圍必然受到低速時靜差率的制約低速時靜差率的制約。3 3調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù)相鄰兩級轉(zhuǎn)速之比稱為平滑系數(shù) 1iinn=1=1時，稱為無時，稱為無級級調(diào)速調(diào)速4 4調(diào)速的經(jīng)濟性調(diào)速的

33、經(jīng)濟性l調(diào)速所需的設(shè)備投資和調(diào)速過程中的能量損耗調(diào)速所需的設(shè)備投資和調(diào)速過程中的能量損耗要小要小l電動機在調(diào)速時能否得到充分利用電動機在調(diào)速時能否得到充分利用二、二、三相感應(yīng)電動機變極調(diào)速三相感應(yīng)電動機變極調(diào)速 利用改變定子繞組的接法來改變極數(shù)，這種電動機利用改變定子繞組的接法來改變極數(shù)，這種電動機稱為多速電動機。多速電動機均采用籠型轉(zhuǎn)子，因為這時稱為多速電動機。多速電動機均采用籠型轉(zhuǎn)子，因為這時轉(zhuǎn)子的極數(shù)能自動地與旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)相適應(yīng)。轉(zhuǎn)子的極數(shù)能自動地與旋轉(zhuǎn)磁場的極數(shù)相適應(yīng)。U U相兩個線圈，相兩個線圈，順向串聯(lián)順向串聯(lián)，定子，定子繞組產(chǎn)生繞組產(chǎn)生4 4極磁極磁場：場：反向串聯(lián)反向串聯(lián)和和

34、反向并聯(lián)反向并聯(lián)，定子，定子繞組產(chǎn)生繞組產(chǎn)生2 2極磁場：極磁場：1.YYY1.YYY聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式Y(jié)-YYY-YY后后, ,極數(shù)減少一極數(shù)減少一半半, ,轉(zhuǎn)速增大一倍轉(zhuǎn)速增大一倍, ,即即 ，保持每，保持每一繞組電流為一繞組電流為 , ,則則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為輸出功率和轉(zhuǎn)矩為2YYYnn NI2Y YYY YYPPTT Y-YYY-YY聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。變極調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，它適用于恒轉(zhuǎn)矩負載。變極調(diào)速時變極調(diào)速時, ,轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的, ,調(diào)速的平滑性較差調(diào)速的平滑性較差, ,但具有較硬的機械特性但具有較硬的機械特性, ,穩(wěn)定性好

35、穩(wěn)定性好, , 可用于恒功率和恒轉(zhuǎn)可用于恒功率和恒轉(zhuǎn)矩負載。矩負載。2.2./YY/YY聯(lián)結(jié)方式聯(lián)結(jié)方式-YY-YY后后, ,極數(shù)減少一半極數(shù)減少一半, ,轉(zhuǎn)速增大一倍轉(zhuǎn)速增大一倍, ,即即 ，保持每一，保持每一繞組電流為繞組電流為 , ,則輸出功則輸出功率和轉(zhuǎn)矩為率和轉(zhuǎn)矩為2YYnn NI1 1 50 5 8Y YY YP.PT.T -YY-YY聯(lián)結(jié)變極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負聯(lián)結(jié)變極調(diào)速屬于恒功率調(diào)速，它適用于恒功率負載。載。三、三、變頻調(diào)速變頻調(diào)速 變頻調(diào)速是改變電源頻率從而使電動機的同步轉(zhuǎn)速變頻調(diào)速是改變電源頻率從而使電動機的同步轉(zhuǎn)速變化達到調(diào)速的目的。變化達到調(diào)速的目的。

36、為了為了使電動機使電動機在變頻調(diào)速時能在變頻調(diào)速時能得到充分利用得到充分利用，且，且保證電動保證電動機運行的穩(wěn)定性機運行的穩(wěn)定性。在變頻調(diào)速時希望。在變頻調(diào)速時希望u氣隙磁通維持額定值不變；氣隙磁通維持額定值不變； 常數(shù)常數(shù)或或 常數(shù)常數(shù)u電動機的過載能力不變電動機的過載能力不變11Ef11UfNmmTT常數(shù)常數(shù)NNTTffUU1111變頻調(diào)速特別適用于恒轉(zhuǎn)矩負載變頻調(diào)速特別適用于恒轉(zhuǎn)矩負載 額定頻率稱為基頻額定頻率稱為基頻。從基頻向下變頻調(diào)速從基頻向下變頻調(diào)速，降低電源降低電源頻率，同時降低電源電壓的調(diào)速。頻率，同時降低電源電壓的調(diào)速。為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。從從基頻向上變頻調(diào)速

37、基頻向上變頻調(diào)速，將頻率由基頻向上調(diào)節(jié)，但升高電源將頻率由基頻向上調(diào)節(jié)，但升高電源電壓是不允許的。因此升高頻率調(diào)速時，只能保持電壓不電壓是不允許的。因此升高頻率調(diào)速時，只能保持電壓不變，磁通將發(fā)生變化，頻率越高，磁通越低變，磁通將發(fā)生變化，頻率越高，磁通越低。近似為恒功近似為恒功率調(diào)速方式率調(diào)速方式。 變頻調(diào)速對三相鼠籠式感應(yīng)電動機和變頻調(diào)速對三相鼠籠式感應(yīng)電動機和繞線式感應(yīng)電動機均適用繞線式感應(yīng)電動機均適用四、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速四、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速適用于繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速適用于繞線式轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機1.1.繞線式感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速繞線式感應(yīng)電動機轉(zhuǎn)子回路串電阻

38、調(diào)速 從機械特性看，轉(zhuǎn)子串從機械特性看，轉(zhuǎn)子串電阻時，同步轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)電阻時，同步轉(zhuǎn)速和最大轉(zhuǎn)矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大。矩不變，但臨界轉(zhuǎn)差率增大。當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負載時，電機的轉(zhuǎn)當(dāng)恒轉(zhuǎn)矩負載時，電機的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的增大而速隨轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的增大而減小。減小。 調(diào)速的平滑性較差，轉(zhuǎn)調(diào)速的平滑性較差，轉(zhuǎn)子銅耗增加，多用于斷續(xù)工子銅耗增加，多用于斷續(xù)工作的生產(chǎn)機械上。作的生產(chǎn)機械上。2.2.串級調(diào)速串級調(diào)速 在繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)在繞線轉(zhuǎn)子電動機的轉(zhuǎn)子回路串接一個與轉(zhuǎn)子電動子回路串接一個與轉(zhuǎn)子電動勢勢 同頻率的附加電動勢同頻率的附加電動勢 。sE2fE通過改變通過改變 的幅值和相位，的幅值和相位，既可以實

39、現(xiàn)調(diào)速，又可以既可以實現(xiàn)調(diào)速，又可以使電動機的功率因數(shù)發(fā)生使電動機的功率因數(shù)發(fā)生變化。變化。fE 與與 同相時，轉(zhuǎn)子電流增同相時，轉(zhuǎn)子電流增加，電動機加速；加，電動機加速； 與與 反反相，轉(zhuǎn)子電流減小，電動機相，轉(zhuǎn)子電流減小，電動機減速。減速。 與與 相差相差角，既可調(diào)速，又可改變功率因數(shù)。角，既可調(diào)速，又可改變功率因數(shù)。 fEfEsE2sE2sE2fE五、電磁調(diào)速電動機（滑差電動機）五、電磁調(diào)速電動機（滑差電動機） 電磁調(diào)速感應(yīng)電動機也稱為滑差電動機，從原理上看，電磁調(diào)速感應(yīng)電動機也稱為滑差電動機，從原理上看，它就是一臺帶有電磁滑差離合器的普通籠型感應(yīng)電動機。它就是一臺帶有電磁滑差離合器的普

40、通籠型感應(yīng)電動機?；铍x合器滑差離合器電樞電樞磁極磁極與電動機同軸聯(lián)接與電動機同軸聯(lián)接與負載同軸聯(lián)接與負載同軸聯(lián)接主動部分主動部分從動部分從動部分 電樞隨感應(yīng)電動機以轉(zhuǎn)速電樞隨感應(yīng)電動機以轉(zhuǎn)速n n旋轉(zhuǎn)，滑差離合器無勵磁電旋轉(zhuǎn)，滑差離合器無勵磁電流時，負載轉(zhuǎn)速為零；有勵磁流時，負載轉(zhuǎn)速為零；有勵磁電流時，負載將以小于電流時，負載將以小于n n的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。速轉(zhuǎn)動。任務(wù)六任務(wù)六 三相感應(yīng)電動機的制動控制三相感應(yīng)電動機的制動控制一、能耗制動一、能耗制動 電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動機的轉(zhuǎn)向相反時，電動機就處電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電動機的轉(zhuǎn)向相反時，電動機就處于制動狀態(tài)。于制動狀態(tài)。實現(xiàn)的方法實現(xiàn)的方法：制動時

41、，：制動時，S1S1斷開斷開, ,電機脫離電網(wǎng)，電機脫離電網(wǎng)，同時同時S2S2閉合閉合, ,在定子繞組在定子繞組中通入直流勵磁電流。中通入直流勵磁電流。 直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，直流勵磁電流產(chǎn)生一個恒定的磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，因慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子切割恒定磁場，導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與導(dǎo)體中感應(yīng)電動勢和電流。感應(yīng)電流與磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，磁場作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)，轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)轉(zhuǎn)速為零時，感應(yīng)電動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。動勢和電流為零，制動過程結(jié)束。 制動過程中，轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿舆^程中，轉(zhuǎn)子的動

42、能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芟脑谵D(zhuǎn)子回路電阻上電能消耗在轉(zhuǎn)子回路電阻上能耗能耗制動。制動。nTemAn1C1B23 曲線曲線1 1、2 2是轉(zhuǎn)子電阻是轉(zhuǎn)子電阻相同，曲線相同，曲線2 2的直流勵磁的直流勵磁大于曲線大于曲線1 1。曲線。曲線1 1、3 3是是直流勵磁相同，曲線直流勵磁相同，曲線3 3的的轉(zhuǎn)子電阻大于曲線轉(zhuǎn)子電阻大于曲線1 1。 對籠型異步電動機，對籠型異步電動機，可以增大直流勵磁電流可以增大直流勵磁電流來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。來增大初始制動轉(zhuǎn)矩。 對繞線型異步電動對繞線型異步電動機，可以增大轉(zhuǎn)子回路機，可以增大轉(zhuǎn)子回路電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)電阻來增大初始制動轉(zhuǎn)矩矩 。若磁場相同，轉(zhuǎn)子電阻越大，制動轉(zhuǎn)矩越大若磁場相同，轉(zhuǎn)子電阻越大，制動轉(zhuǎn)矩越大若轉(zhuǎn)