電機與變壓器任務(wù)5-三相異步電動機的運行課件

1、 電動機的轉(zhuǎn)向取決于旋轉(zhuǎn)磁場方向，而改變旋轉(zhuǎn)磁場的方向，只需改變接入定子繞組的三相交流電電源相序，即電動機任意兩相繞組與交流電源接線相互對調(diào)。如圖所示是利用接觸器使電動機反轉(zhuǎn)的原理圖。接觸器KM1或KM2分別工作時，三相電源相序相反，從而實現(xiàn)了電動機正、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換。 任務(wù) 5 三相異步電動機的運行項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材一、三相異步電動機的反轉(zhuǎn)項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材二、三相異步電動機的啟動 三相異步電動機定子繞組接入電網(wǎng)后， 轉(zhuǎn)子從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程，稱為異步電動機的啟動。 在電力拖動系統(tǒng)中，通

2、常要求電動機應(yīng)具有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，以拖動負(fù)載較快地達(dá)到穩(wěn)定運行狀態(tài)，而啟動電流又不要太大，以免引起電網(wǎng)電壓波動過大，而影響電網(wǎng)上其它負(fù)載的正常工作。因此，衡量異步電動機啟動性能的主要指標(biāo)是啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KT和啟動電流倍數(shù)KI 。一般籠型異步電動機的啟動電流倍數(shù) 啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材1.直接啟動 直接起動就是利用開關(guān)或接觸器將電動機的定子繞組直接接到具有額定電壓的電網(wǎng)上，也稱為全壓起動。優(yōu)點：操作簡便、起動設(shè)備簡單。缺點：(1)啟動電流大，使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。 (2)頻繁啟動時造成熱量積累，易使電動機過熱。 直接起動

3、應(yīng)滿足： 1. 小容量的電動機（PN 7.5kW） 2. 電動機容量滿足如下要求： 143 +電源總?cè)萘?kVA)電動機容量(kW)ISTINKI =2.降壓啟動 若電動機容量較大，起動電流倍數(shù)不滿足上述公式，則不能直接起動。此時，若仍是輕載起動，起動時的主要矛盾是起動電流大而電網(wǎng)允許沖擊電流有限的矛盾，對此只要減小起動電流才能予以解決。而對于籠型異步電動機，減小起動電流的主要方法就是降低電壓。 降低籠型異步電動機定子繞組的電壓來起動的方法，稱為降壓起動。 由于起動轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比，所以在減小起動電流的同時，起動轉(zhuǎn)矩也減小了。這說明降壓起動方法都會使起動轉(zhuǎn)矩降低，不能用于滿負(fù)載起動，

4、只適用于輕載或空載起動場合。 采用的降壓起動方法有Y降壓起動、自耦變壓器降壓起動、定子串電阻起動、延邊三角形起動。 機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材項目三 交流電動機適用于：正常運行為形聯(lián)結(jié)的電動機。（1） 星形三角形減壓起動（Y 起動）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材項目三 交流電動機3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2Y 起動（1） 星形三角形減壓起動（Y 起動）適用于：正常運行為形聯(lián)結(jié)的電動機。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材 起動Q23 UNQ1 FUU1U2

5、V1V2W1W2（1） 星形三角形減壓起動（Y 起動）適用于：正常運行為形聯(lián)結(jié)的電動機。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材 定子相電壓比 U1PYU1PUN 3UN=1 3 定子相電流比 啟動電流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3ISTYISTI1PY 3 I1P=13項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材 電源電流比 起動轉(zhuǎn)矩比 TSTYTSTU1PYU1P=13( )2IYIISTYIST=13項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材(1) 正常運行時應(yīng)采用 形連接的電動機。(2) ISTYI

6、max （線路中允許的最大電流）。(3) TSTY(1.1 1.2)TL 。 Y 起動的使用條件 項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材（2）自耦變壓器降壓起動TA3 UNQ1 FUQ2M3適用于：適用于Y型或形接法的電動機。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材3 UNQ1 FUQ2TAM3起動（2）自耦變壓器降壓起動適用于：適用于Y型或形接法的電動機。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材TA3 UNQ1 FUQ2M3運行（2）自耦變壓器降壓起動適用于：適用于Y型或形接法的電動機。項目三 交流電動機機

7、械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材3 UNQ1 FUQ2TAM3起動U降壓比 定子線電壓比 U1LaU1LbUUN= K 定子相電壓比 U1PaU1Pb= KU1LaU1Lb 定子相電流比 I1PaI1Pb= KU1PaU1Pb（2）自耦變壓器降壓起動項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材TAM33 UNQ1 FUQ2起動ISTaKISTa 起動電流比ISTaISTbI1PaI1Pb= K 電源電流比IaIb KAISTa ISTb= K2 起動轉(zhuǎn)矩比= K2 TSTaTSTbU1PaU1Pb=( )2（2）自耦變壓器降壓起動項目三 交流電動機機械工

8、業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材 降壓比 K 可調(diào) QJ2 型三相自耦變壓器： K = 0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦變壓器： K = 0.4、0.6、0.8 (1) ISTaImax （線路中允許的最大電流） (2) TSTa(1.1 1.2)TL 自耦變壓器降壓起動的使用條件 項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材M33 RSQ1 FUQ2起動運行M3XSQ1 FUQ23 （3）定子串電阻降壓起動項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材（4）延邊三角形降壓起動(a)直接啟動 (b)延邊三角形啟動 自耦變

9、壓器降壓啟動 延邊三角形起動具有體積小、質(zhì)量輕、允許經(jīng)常起動等優(yōu)點，而且采用不同的抽頭比例，可以得到延邊三角形聯(lián)結(jié)法的不同相電壓，其值比星形-三角形換接起動時星形聯(lián)結(jié)法的電壓值高，因此其起動轉(zhuǎn)矩比星形-三角形換接起動時大，它能用于重載起動。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材3.繞線式異步電動機的啟動（1）轉(zhuǎn)子串電阻啟動 中、大容量電動機重載啟動時，啟動的兩種矛盾同時起作用，問題最尖銳。如果上述特殊形式的籠型電動機還不能適應(yīng)，則只能采用繞線式異步電動機了。在繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子上串接電阻時，如果阻值選擇合適，可以既增大起動轉(zhuǎn)矩，又減小起動電流，兩種矛盾都能得到

10、解決。三相繞線式異步電動機的啟動方法通常有轉(zhuǎn)子串接電阻啟動和轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器啟動兩種方法。 繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子是三相繞組，它通過滑環(huán)與電刷可以串接附加電阻，因此可以實現(xiàn)一種幾乎理想的啟動方法，即在啟動時，在轉(zhuǎn)子繞組中串接適當(dāng)?shù)膯与娮?，以減小起動電流，增加啟動轉(zhuǎn)矩,待轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時，將啟動電阻從轉(zhuǎn)子電路中切除，進(jìn)入正常運行。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材a. 無級啟動3 Q定子電刷滑環(huán)起動變阻器轉(zhuǎn)子項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材RST1RST23 M3Q1 Q2Q(1) 起動過程分析串聯(lián) RST1 和 RST2

11、起動（特性 a） 總電阻 R22 = R2 + RST1+ RST2n0TnOa (R22)TLT2a1a2T1切除 RST2b. 有級啟動項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上 Q2 ，切除 RST2（特性 b） 總電阻 R21 = R2+ RST13 M3Q1 Q2RST1RST2Q切除 RST1b. 有級啟動項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材 合上 Q1 ，切除 RST1（特性 c） 總電阻: R20R2 c (R20)b (R21)n0TnOa (R

12、22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2p3 M3Q1 Q2 RST1RST2Qb. 有級啟動項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材 頻敏變阻器 頻率高：損耗大，電阻大。 頻率低：損耗小，電阻小。 轉(zhuǎn)子電路起動時 f2 高，電阻大， TST 大， IST 小。 轉(zhuǎn)子電路正常運行時 f2 低，電阻小， 自動切除變阻器。 頻敏變阻器 （2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材三、三相異步電動機的調(diào)速1.轉(zhuǎn)差功率消耗型異步電動機調(diào)速方法 轉(zhuǎn)差功率消耗型是將全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉。它是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗來換

13、取轉(zhuǎn)速的降低（恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時），這類調(diào)速方法的效率最低。轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速方法主要有改變定子電壓調(diào)速法、轉(zhuǎn)子電路串接電阻調(diào)速法等（1）改變定子電壓調(diào)速 異步電動機在同步轉(zhuǎn)速和臨界轉(zhuǎn)差率保持不變的情況下，輸出轉(zhuǎn)矩與所加定子電壓的平方成正比。因此，改變定子電壓就可以改變其機械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變電動機在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。 我們在對電動機實行調(diào)速的時候需要考慮如下條件：.調(diào)速范圍 .調(diào)速方向 .調(diào)速的平滑性.調(diào)速的穩(wěn)定性 .調(diào)速的經(jīng)濟性.調(diào)速時的允許負(fù)載 項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材n0TnOnMUNTLTLTL. 調(diào)速方向 U1(UN) n. 調(diào)速范圍

14、較小。U1n0TnOnMUNU1. 調(diào)速的平滑性 若能連續(xù)調(diào)節(jié)U1， n 可實現(xiàn)無級調(diào)速。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材. 調(diào)速的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性差。. 調(diào)速的經(jīng)濟性 經(jīng)濟性較差。 (1)需要可調(diào)交流電源。 (2)cos1 和 均較低。. 調(diào)速時的允許負(fù)載 既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，又非恒功率調(diào)速。 （2）轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速這種方法只適用于繞線式異步電動機。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材n0T n O TMR2R2+RrTLM33RrKM. 調(diào)速方向 n . 調(diào)速范圍 較小. 調(diào)速的平滑性 取決于 Rr 的調(diào)節(jié)方式. 調(diào)速的穩(wěn)定性

15、 穩(wěn)定性差. 調(diào)速的經(jīng)濟性 初期投資不大，但運行效率較低 . 調(diào)速時的允許負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材2.轉(zhuǎn)差功率回饋型異步電動機調(diào)速方法串級調(diào)速 轉(zhuǎn)差功率回饋型是將轉(zhuǎn)差功率的一部分消耗掉，大部分則通過變流裝置回饋電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化成機械能予以利用，轉(zhuǎn)速越低時，回收的功率越多。 針對上述串電阻調(diào)速存在的低效問題，設(shè)想如果在繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子電路中串入附加電動勢來取代電阻，通過電動勢這樣一種電源裝置吸收轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)差功率，并回饋給電網(wǎng)，以實現(xiàn)高效平滑調(diào)速，這就是串級調(diào)速的思想。 根據(jù)電機的可逆性原理，異步電機既可以從定子輸入或輸出功率，也可以從轉(zhuǎn)子

16、輸入或輸出轉(zhuǎn)差功率，因此同時從定子和轉(zhuǎn)子向電機饋送功率也能達(dá)到調(diào)速的目的。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材串級調(diào)速的調(diào)速性能調(diào)速方向調(diào)速范圍 較大。調(diào)速的平滑性 平滑性好。調(diào)速的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性好。調(diào)速的經(jīng)濟性 初期投資大,運行效率較高,運行費用不大。調(diào)速時的允許負(fù)載 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材3.轉(zhuǎn)差功率不變型異步電動機調(diào)速方法 轉(zhuǎn)差功率中轉(zhuǎn)子銅損部分的消耗是不可避免的，但由于這類調(diào)速方法無論轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差率均保持不變，所以轉(zhuǎn)差功率的消耗也基本不變，因此效率最高。這類調(diào)速方法主要有變極調(diào)速和變頻調(diào)速兩種。（

17、1）變極調(diào)速TLn0TnOYYY0.5n0n0TnOYY0.5n0TL項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材.調(diào)速方向 Y()YY ：n YYY () ： n.調(diào)速范圍 2-4.調(diào)速的平滑性 平滑性差.調(diào)速的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性好.調(diào)速的經(jīng)濟性 經(jīng)濟性好。.調(diào)速時的允許負(fù)載 YYY 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 YY （近似）恒功率調(diào)速項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材 U、f 可 變M33整流電路逆變電路50 Hz控制電路 直 流n0TnOn0f1fNU1L= UN n0TnOn0f1f N ， =常數(shù) U1f1 TLTL（2）變頻調(diào)速項目三 交流電動

18、機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材 . 調(diào)速方向 f1fN 時：n , f1fN 時：n . 調(diào)速范圍 較大 . 調(diào)速的平滑性 平滑性好（無級調(diào)速） . 調(diào)速的穩(wěn)定性 穩(wěn)定性好 . 調(diào)速的經(jīng)濟性 初期投資大；運行費用不大 . 調(diào)速時的允許負(fù)載 f1fN 時 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 f1 fN 時時 恒功率調(diào)速項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材 變頻器 項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院?！笆濉毕盗幸?guī)劃教材四、三相異步電動機的制動1.能耗制動 三相異步電動機工作在制動狀態(tài)時，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向相反，起著制止轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的作用，電動

19、機由軸上吸收機械能，并轉(zhuǎn)換成電能。電動機制動作用有制動停車、加快減速過程和變加速運動為等速運動等三種，制動的方法主要有能耗制動、反接制動和回饋制動三種。 將轉(zhuǎn)子的動能轉(zhuǎn)換成電能，消耗在轉(zhuǎn)子回路中，所以稱為能耗制動。采用能耗制動使電動機轉(zhuǎn)速下降為零時，其制動轉(zhuǎn)矩也降為零，因此能耗制動可用于反抗性負(fù)載準(zhǔn)確停機，也可使位能負(fù)載勻速下放。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材M33Q1nUQ2 RbI1FFT T 制動原理 制動前 Q1 合上，Q2 斷開， M 為電動狀態(tài)。 制動時 Q1 斷開，Q2 合上。 定子: U I1 轉(zhuǎn)子: n E2 I2 M 為制動狀態(tài)。項目三 交流電動機機械工業(yè)出版社 全國技工院校“十二五”系列規(guī)劃教材2.反接制動實現(xiàn)異步電動機的反接制動有轉(zhuǎn)速反向與定子兩相對調(diào)兩種方法。(1)轉(zhuǎn)