電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速

1、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速第1頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)處在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，從電磁的角度看，就象變壓器，接到電源去的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次線圈，成閉路的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器被短路的二次線圈；定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間無電的的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，磁通經(jīng)定子、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯成閉路。當(dāng)合閘瞬間，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起來，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的切割速度-同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高的電勢(shì)，因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過很大的電流，這個(gè)電流產(chǎn)生抵消定子磁場(chǎng)的磁能，就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。第2頁，共23頁，2022年，5月20日，18

2、點(diǎn)51分，星期四啟動(dòng)后為什么小：隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高，定子磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流也減小，于是定子電流中用來抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的影響的那部分電流也減小，所以定子電流就從大到小，直到正常。 定子方面為了維護(hù)與該時(shí)電源電壓相適應(yīng)的原有磁通，遂自動(dòng)增加電流。因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)子的電流很大，故定子電流也增得很大，甚至高達(dá)額定電流的4-7倍，這就是啟動(dòng)電流大的緣由。第3頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)影響異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4-7倍，這樣大的啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)是有很大影響的。首先，使供電線路產(chǎn)生線路壓降

3、，影響電源電壓。特別是大功率電動(dòng)機(jī)，電壓下降更為明顯。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，如果電壓下降嚴(yán)重時(shí)，不僅該臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，而且將使線路上所帶的其他電動(dòng)機(jī)因電壓過低而轉(zhuǎn)矩過小，影響電動(dòng)機(jī)的出力，甚至使電動(dòng)機(jī)自行停了下來。過大的啟動(dòng)電流，將使電動(dòng)機(jī)以及線路產(chǎn)生能量損耗。當(dāng)然，電動(dòng)機(jī)一經(jīng)啟動(dòng)后，電流也就隨之減小。但在一些特殊情況下，如頻繁啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，因啟動(dòng)電流而引起的發(fā)熱就需要考慮。特別是在一些啟動(dòng)較慢和啟動(dòng)過程較長的情況下，能量損耗較大，發(fā)熱更為嚴(yán)重。啟動(dòng)電流過大對(duì)電動(dòng)機(jī)及線路都是不利的。為了限制啟動(dòng)電流，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的啟動(dòng)方法。第4頁，共23頁，2022年，5月2

4、0日，18點(diǎn)51分，星期四三相異步電動(dòng)機(jī)降壓時(shí)(0.8UN)的人為機(jī)械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax第5頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、起動(dòng)性能電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)電流的倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)來衡量起動(dòng)性能。對(duì)一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流倍數(shù)一般為47倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般為0.91.3倍?？梢娛蠡\電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，起動(dòng)性能差。第6頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四鼠籠式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1、降低異步電動(dòng)機(jī)電源電壓U1;2、增加異步電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子阻抗。對(duì)鼠籠式或繞線式

5、電動(dòng)機(jī)，可以采用不同的方法來改善起動(dòng)性能。第7頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1、直接起動(dòng)直接起動(dòng)，受供電容量的限制，供電容量越大，起動(dòng)電流在供電回路中引起的電壓降愈小。一般來說，只要直接起動(dòng)電流在電力系統(tǒng)中引起的電壓降不超過10%15%UN（對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)取10%），就可以采用直接起動(dòng)。2、 降壓起動(dòng)第8頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子串電阻降壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子串電抗降壓起動(dòng)原理圖(1)定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)第9頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四異步電動(dòng)機(jī)用

6、自耦變壓器降壓起動(dòng)原理圖自耦變壓器的一相繞組(2)自耦變壓器降壓起動(dòng)第10頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四圖6.12 Y形和形接法時(shí)的電壓和電流 (a)接(運(yùn)行)；(b) Y接(降壓起動(dòng))第11頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四異步電動(dòng)機(jī)星，三角起動(dòng)原理圖(3)星-三角(Y-)起動(dòng)正常情況下，KM2合上，電動(dòng)機(jī)接成三角形啟動(dòng)時(shí)接成星形，第12頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)第13頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)圖頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖第14頁

7、，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四圖6.19 頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6.20 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器時(shí)的等效電路第15頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四繞線式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)為了增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小起動(dòng)電流，要求轉(zhuǎn)子電阻大一些，運(yùn)行時(shí)為了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機(jī)效率，要求轉(zhuǎn)子電阻小一些。對(duì)繞線式電動(dòng)機(jī)，由于可以在起動(dòng)時(shí)串入電阻，而在運(yùn)行時(shí)把它切除，因此很好地滿足了上述要求。但繞線式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維護(hù)不便，使其應(yīng)用受到一定限制。第16頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四大容量鼠籠式電動(dòng)機(jī)改善啟動(dòng)性能促使人們從鼠

8、籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子槽形著手，設(shè)法利用“集膚效應(yīng)”（也稱擠流效應(yīng)）來達(dá)到起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻較大而正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)變小的要求。具有這種起動(dòng)性能的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)就是深槽式異步電動(dòng)機(jī)和雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。第17頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四第18頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四 趨膚效應(yīng) 亦稱為“集膚效應(yīng)”。交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，由于感應(yīng)作用引起導(dǎo)體截面上電流分布不均勻，愈近導(dǎo)體表面電流密度越大。這種現(xiàn)象稱“趨膚效應(yīng)”。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)體的有效電阻增加。 頻率越高，趨膚效應(yīng)越顯著。當(dāng)頻率很高的電流通過導(dǎo)線時(shí)，可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過

9、，這等效于導(dǎo)線的截面減小，電阻增大。既然導(dǎo)線的中心部分幾乎沒有電流通過，就可以把這中心部分除去以節(jié)約材料。 因此，在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實(shí)心導(dǎo)線。此外，為了削弱趨膚效應(yīng)，在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細(xì)導(dǎo)線編織成束來代替同樣截面積的粗導(dǎo)線，這種多股線束稱為辮線。在工業(yè)應(yīng)用方面，利用趨膚效應(yīng)可以對(duì)金屬進(jìn)行表面淬火。 第19頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四圖6.14 深槽轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中沿槽高方向電流的分布(a)轉(zhuǎn)子槽漏磁；(b)電流密度的分布；(c) 導(dǎo)條的有效截面深槽式異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)性能的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)(1)深槽式異步電動(dòng)機(jī)(2)雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)漏磁強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電流總是對(duì)原電流起抵消作用。第20頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四圖6.15 雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與漏磁通(a)雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)；(b)雙鼠籠轉(zhuǎn)子的漏磁通第21頁，共23頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)51分，星期四雙鼠籠深槽式電動(dòng)機(jī)雙鼠籠深槽式轉(zhuǎn)子，在起動(dòng)時(shí)，由于集膚效應(yīng)，使起動(dòng)電流集中于上部，相當(dāng)于有效截面小，有效電阻大，功率因數(shù)增大，結(jié)果是電機(jī)的起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。 正常工作時(shí)，由于轉(zhuǎn)子回路頻率低，集膚效應(yīng)極小，雙鼠籠都發(fā)揮作用，相當(dāng)于有效截面增大，有效電阻減小。 所以深槽式雙鼠籠轉(zhuǎn)子，