第21章三相異步電動機(jī)的啟動

1、 21-1 三相異步電動機(jī)的起動 電動機(jī)的起動指標(biāo)1. 起動轉(zhuǎn)矩足夠大 TS TL TS (1.1 1.2) TL2. 起動電流不超過允許范圍 異步電動機(jī)的實際起動情況 起動電流大：IS = kiIN = (47) IN 起動轉(zhuǎn)矩?。篢S = ktTN = (1.42.2) TN ki、kt分別為直接起動電流和起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)。 三相異步電動機(jī)直接啟動時三相異步電動機(jī)直接啟動時的機(jī)械特性和電流特性的機(jī)械特性和電流特性n1n,T IosTsI0I 不利影響(1)大的 IS使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載 工作。 (2) 頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機(jī)過熱。20-2 籠型異步電動機(jī)的直接起動1.

2、 小容量的電動機(jī)（PN 7.5kW）2. 電動機(jī)容量滿足如下要求：ISTINk允許 =143 +電源總?cè)萘?kVA)電動機(jī)容量(kW)經(jīng)驗表明電網(wǎng)允許啟動電流倍數(shù)應(yīng)為20-3 籠型異步電動機(jī)的降壓起動1. 定子串聯(lián)電阻或電抗降壓起動M33 RSQ1 FUQ2起動起動運(yùn)行運(yùn)行M3XSQ1 FUQ23 定子串入電抗和電阻的計算適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)接的電動機(jī)。2. 星形三角形降壓起動（Y 起動）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)接的電動機(jī)。2. 星形三角形減壓起動（Y 起動）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2Y 起動起動 運(yùn)行運(yùn)行適用于：正常運(yùn)行為形聯(lián)

3、接的電動機(jī)。2. 星形三角形降壓起動（Y 起動） 起動起動Q23 UNQ1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相電壓比 U1U1UN 3UN=1 3 定子相電流比 IYIU1U1=1 3 起動線電流比ISYISIY 3 I=13 輸入電源電流比 電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩比 TSTYTSTU1PYU1P=13( )2ISYIs=13(2) ISYImax （線路中允許的最大電流）。(3) TSY(1.1 1.2)TL 。 Y 起動的使用條件 (1) 正常運(yùn)行時應(yīng)采用 形連接的電動機(jī)。 3. 自耦變壓器降壓起動TA3 UNQ1 FUQ2M33. 自耦變壓器降壓起動3 UNQ1 FUQ2TAM3起動起動2. 自

4、耦變壓器降壓起動TA3 UNQ1 FUQ2M3運(yùn)行運(yùn)行3. 自耦變壓器減壓起動3 UNQ1 FUQ2TAM3起動起動U降壓比降壓比 定子線電壓比 U1LaU1LUUN= KA 定子相電壓比 U1PaU1P= KAU1LaU1L 定子相電流比 I1PaI1P= KAU1PaU1P3. 自耦變壓器降壓起動TAM33 UNQ1 FUQ2起動起動ISaKAISa 起動電流比ISaISI1aI1P= KA 電源電流比IaI1 KAISa IS= KA2 起動轉(zhuǎn)矩比= KA2 TSaTSU1aU1N=( )2 降壓比 KA 可調(diào) QJ2 型三相自耦變壓器： KA = 0.55、0.64、0.73 QJ3

5、型三相自耦變壓器： KA = 0.4、0.6、0.8 (1) ISaImax （線路中允許的最大電流） (2) TSa(1.1 1.2)TL 自耦變壓器降壓起動的使用條件 【例例 4.3.1 】 一臺一臺 Y250M6 型三相籠型異步電動型三相籠型異步電動機(jī)，機(jī)，UN = 380 V， 聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)，PN = 37 kW， nN = 985 r/min，IN = 72 A，kS= 1.8，ki = 6.5。如果要求電動機(jī)起動時，。如果要求電動機(jī)起動時， 起起動轉(zhuǎn)矩必須大于動轉(zhuǎn)矩必須大于 250 Nm，從電源取用的電流必須小于，從電源取用的電流必須小于 360A。試問：。試問：(1) 能否直接起動

6、？能否直接起動？(2) 能否采用能否采用 Y 起動？起動？ (3) 能否采用能否采用 KA = 0.8 的自耦變壓器起動？的自耦變壓器起動？ 解：解： (1) 能否直接起動能否直接起動602 TN =PN nN= Nm = 359 Nm 6023.1437103985直接起動時起動轉(zhuǎn)矩和起動電流為直接起動時起動轉(zhuǎn)矩和起動電流為 TS = kS TN = 1.8359 Nm = 646 Nm IS = ki IN = 6.572 A = 468 A 雖然雖然 TS250 Nm，但是但是 IS 360 A，所以所以 不能采用直接起動。不能采用直接起動。 (2) 能否采用能否采用 Y 起動起動 TS

7、Y = TS13= 646 Nm = 215 Nm13ISY = IS13= 468 A = 156 A13 雖然雖然 ISY360 A，但是但是 TSY250 Nm，所以所以 不能采用不能采用 Y 起動。起動。 (3) 能否采用能否采用 KA = 0.8 的自耦變壓器起動的自耦變壓器起動 TSa = KA2TS = 0.82646 Nm = 413 Nm ISa = KA2IS = 0.82468 A = 300 A 由于由于 TSa 250 Nm，而且而且 ISa360 A，所以所以 能采用能采用 KA = 0.8 的自耦變壓器起動。的自耦變壓器起動。21-4三相繞線型異步電動機(jī)起動 1.

8、 轉(zhuǎn)子串電阻起動3 Q定子電刷滑環(huán)起動變阻器轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子回路串電阻啟動機(jī)械特性 啟動方法 啟動時，轉(zhuǎn)子經(jīng)集電環(huán)和電刷接入接入啟動電阻，隨轉(zhuǎn)速的升高逐漸減小啟動電阻的阻值直至將啟動電阻完全切除。3M31KM2KM3KMKM1sR2sR3sR21sRR1ms2Rn1nTo1smTTs00 . 1ms212ssRRR2ms2123sssRRRRLT2sTnabcdefgh繞線型異步電動機(jī)三級繞線型異步電動機(jī)三級啟動時的機(jī)械特性啟動時的機(jī)械特性2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動 啟動方法 啟動時，轉(zhuǎn)子經(jīng)集電環(huán)和電刷接入頻敏變阻器。啟動結(jié)束后，切除頻敏變阻器，電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。A B CM3KKn1nTo12轉(zhuǎn)子

9、串頻敏變阻器的轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的機(jī)械特性機(jī)械特性1.1.固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性2.2.人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性22-1 概 述22-2 改變定子電壓調(diào)速22-3 轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速22-4 變極調(diào)速22-5 變頻調(diào)速第二十二章 三相異步電動機(jī)的調(diào)速 基本要求：1.掌握三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法及原理2.掌握三相繞線型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的計算第二十二章 三相異步電動機(jī)的調(diào)速22-1 概 述 三相異步電動機(jī)的調(diào)速方法： （1）改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速； 改變定子端電壓U1 繞線型三相異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻 （2）變極調(diào)速改變電動機(jī)的極對數(shù)p； （3）變頻調(diào)速改變供電電源的頻率f1。三相異步電動機(jī)

10、的轉(zhuǎn)速22-2 改變定子電壓調(diào)速 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：調(diào)速范圍很窄(0sm)，沒有實用價值。1.改變定子電壓調(diào)速的原理Tn1n0s01.0ms1LTabcd 風(fēng)機(jī)類負(fù)載：在ssm時，三相異步電動機(jī)仍能穩(wěn)定運(yùn)行，調(diào)速范圍較寬，但是要注意電動機(jī)過電流的問題。2LT2.改變定子電壓調(diào)速的特點22-3 轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速 1.轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速的原理 三相異步電動機(jī)拖動恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時，由221122211122ssRRm pUsTCRRfRXXsn1nT0mTs01.0Ns2R22SRR1s21SRR2R21ssRR2sLT 轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)角 調(diào)速前后轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)不變。 可得 調(diào)速效率分析：1R1j

11、X1U1I2I2R2jX21sRsmRmjX0I21EE1P1Cup2CupFepmPMP在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，轉(zhuǎn)子回路串接的電阻越大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，轉(zhuǎn)子回路串接的電阻越大，電機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，效率也越低。越低，效率也越低。3.轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速的特點 優(yōu)點：調(diào)速設(shè)備簡單，操作簡便。 缺點： 調(diào)速范圍不大，特別是輕載時調(diào)速范圍更窄； 低速運(yùn)行時，機(jī)械特性變軟，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差；n1nT0mTs01.0Ns2R22SRR1s21SRR2R21ssRR2sLT 調(diào)速時效率低，在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，轉(zhuǎn)速越低，效率也越低； 屬有級調(diào)速，調(diào)速的平滑性差。 4.轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速的適用場合轉(zhuǎn)子回路串接電阻調(diào)速

12、的適用場合 拖動起重機(jī)械的三相繞線型中小型異步電動機(jī)。22-4 變極調(diào)速 1.變極調(diào)速的原理 2.改變定子繞組極對數(shù)的方法 雙繞組變極：在定子槽內(nèi)安放兩套極對數(shù)不同的定子繞組，每次用其中一套； 單繞組變極：只裝一套定子繞組，通過改變繞組的接法獲得兩種或多種極對數(shù)； 在定子槽里安放兩套極對數(shù)不同的獨(dú)立定子繞組，每套獨(dú)立繞組本身又可通過改變連接方法獲得不同的極對數(shù)。1A1X2A2X3.變極原理 通過改變定子繞組接線，使每相繞組中有一半繞組電流反向，即可變極。 (b)反向串聯(lián)，2p=21A1X2A2X1A1X2A2XNSSNNS1A1X2A2X (a)正向串聯(lián)，2p=4 (c)反向并聯(lián)，2p=21A

13、1X2A2X4. 變極調(diào)速的特點 優(yōu)點： 機(jī)械特性較硬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性較好； 無轉(zhuǎn)差損耗，效率高； 接線簡單、控制方便、價格低； 有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速。 缺點： 屬有級調(diào)速且級數(shù)有限， 繞組引出線較多，并要裝設(shè)換接開關(guān)。 5. 變極調(diào)速的適用場合 不需要平滑調(diào)速的鼠籠型異步電動機(jī)。 1）保持 為常數(shù) 11ECf1MPT222132RIsnp2222122232ERpfsRXs21121222312pfEfs XRsR0dTds222122mRRsXf L可得臨界轉(zhuǎn)差率令 最大電磁轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落21112602mmRfns nf Lp2230RpL常數(shù)2111234mEfpTfX

14、最大電磁轉(zhuǎn)矩211123142Epff L常數(shù) 保持保持 ，降頻調(diào)速的特點：，降頻調(diào)速的特點：11Ef常數(shù)不同頻率下電動機(jī)產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩不同頻率下電動機(jī)產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm不變；不變；不同頻率下的各機(jī)械特性互相平行。不同頻率下的各機(jī)械特性互相平行。 調(diào)速范圍寬； 機(jī)械特性硬度不變，低速運(yùn)行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好； 可實現(xiàn)平滑調(diào)速； 電動機(jī)在正常運(yùn)行時轉(zhuǎn)差率s較小，轉(zhuǎn)子銅耗小，運(yùn)行效率高。保持保持E1/f1=常數(shù)，異步電動機(jī)常數(shù)，異步電動機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性變頻調(diào)速的機(jī)械特性T1f0n1n1n1n1n1f 1f 1f 1111ffff 保持 ，降頻調(diào)速的優(yōu)缺點： 11ECf 調(diào)速范圍寬； 機(jī)械特性

15、硬度不變，低速運(yùn)行時轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好； 可實現(xiàn)平滑調(diào)速； 電動機(jī)在正常運(yùn)行時轉(zhuǎn)差率s較小，轉(zhuǎn)子銅耗小，運(yùn)行效率高。保持保持E1/f1=常數(shù)，異步電動機(jī)常數(shù)，異步電動機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性變頻調(diào)速的機(jī)械特性T1f0n1n1n1n1n1f 1f 1f 1111ffff 保持 ，降頻調(diào)速的特點： 11ECf 2）保持 ，降頻調(diào)速 11UCf221222111232RpUsTRfRXXs2211221211232RfUpsfRRXXs可得臨界轉(zhuǎn)差率可得臨界轉(zhuǎn)差率221212XXRRsm 222211122RRfLL0dTds令令 最大電磁轉(zhuǎn)矩211221111234UfpfRRXX21221111234mp

16、UTfRRXX 最大電磁轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落1nsnmm 212221112602RfpRfLL 22221112116012RpRRLLff 2121221112113142UpfRRLLff 頻率降低時，最大電磁轉(zhuǎn)矩Tm減?。?頻率降低時，最大電磁轉(zhuǎn)矩處的轉(zhuǎn)速降落nm減小。 保持保持 ，降頻調(diào)速的特點：，降頻調(diào)速的特點：11Uf常數(shù)保持保持U1/f1=常數(shù)，異步電動機(jī)常數(shù)，異步電動機(jī)變頻調(diào)速的機(jī)械特性變頻調(diào)速的機(jī)械特性T1f0n1n1n1n1n1f 1f 1f 1111ffff頻率降低時，最大頻率降低時，最大電磁轉(zhuǎn)矩減小是由電磁轉(zhuǎn)矩減小是由于定子電阻于定子電阻R1產(chǎn)生產(chǎn)生的電壓降相對影響的電壓降相對影響較大，氣隙磁通無較大，氣隙磁通無法保持恒值而造成法保持恒值而造成的。的。2.從基頻往上調(diào)節(jié)當(dāng)當(dāng) 時，時， ，可忽略不計，則最大電磁，可忽略不計，則最大電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tm和臨界轉(zhuǎn)差率和臨界轉(zhuǎn)差率sm分別為分別為:Nff112121XXRR、21221111234mpUTfRRXX212221121318pUfLLf 由于電源電壓不能高于額定電壓，在頻率f1從基頻往上調(diào)節(jié)時，電動機(jī)電壓只能保持額定電壓UN不變，于是，主磁通m只能降低。21212XXRRsm2112112RfLLf