異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件

第8章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)問題1.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)2.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)3.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第8章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)問題1.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1復(fù)習(xí):三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.三種表達(dá)式：復(fù)習(xí):三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.三種表達(dá)式：22.固有特性曲線：3.繪制固有特性曲線（四個(gè)點(diǎn)）：起動(dòng)點(diǎn)同步點(diǎn)額定運(yùn)行點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)2.固有特性曲線：3.繪制固有特性曲線（四個(gè)點(diǎn)）：起動(dòng)點(diǎn)34.人為機(jī)械特性曲線：定子端電壓降低轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串入對稱電阻定子電路內(nèi)串入對稱電阻定子電路內(nèi)串入對稱電抗轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)電抗4.人為機(jī)械特性曲線：定子端電壓降低4一、起動(dòng)性能：1.起動(dòng)電流IS倍數(shù)2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.起動(dòng)時(shí)間4.起動(dòng)時(shí)能量消耗與發(fā)熱5.起動(dòng)設(shè)備的簡單性和可靠性6.起動(dòng)中的過渡過程§8-1起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及相關(guān)規(guī)定起動(dòng)：從靜止不動(dòng)加速到工作轉(zhuǎn)速的過程一、起動(dòng)性能：§8-1起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及相關(guān)規(guī)定起動(dòng)：從5對電網(wǎng)的沖擊小二、小容量異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)直接起動(dòng)，即全壓起動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)容量足夠大。要求：在起動(dòng)時(shí)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Tst>1.1TL），較小的起動(dòng)電流（Ist<Imax）,起動(dòng)時(shí)間短啟動(dòng)過渡過程短國標(biāo)規(guī)定起動(dòng)電流倍數(shù)為6.5，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.8對電網(wǎng)的沖擊小二、小容量異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)直接起動(dòng)，即全壓6要求：有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)盡快加速縮短啟動(dòng)過程，避免長時(shí)間繞組過熱；滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，盡量降低啟動(dòng)電流，減少對電源的影響。原則措施：小容量異步電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)；降壓（自耦、Y-△、定子串電抗）轉(zhuǎn)子串電阻（籠型：深槽和雙籠。繞線型：串(頻敏)電阻）制約起動(dòng)的因素：供電系統(tǒng)的容量、負(fù)載的性質(zhì)、起動(dòng)的頻繁程度三、相關(guān)規(guī)定要求：原則措施：制約起動(dòng)的因素：三、相關(guān)規(guī)定71.供電系統(tǒng)的變壓器容量對起動(dòng)方式的影響供電容量比異步電動(dòng)機(jī)的容量大得多，起動(dòng)電流所造成的電壓降落不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備的正常工作，對非頻繁起動(dòng)——允許電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)。供電變壓器的容量與異步電動(dòng)機(jī)容量相差不是很大，則應(yīng)采取降壓措施以限制起動(dòng)電流。2.負(fù)載性質(zhì)對起動(dòng)方式的要求1)起動(dòng)時(shí)有大的負(fù)載阻力，需較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2)起動(dòng)時(shí)負(fù)載阻力小，只需很小的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩3)起動(dòng)初期負(fù)載阻力小，隨著轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩增加——變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如流體負(fù)載。1.供電系統(tǒng)的變壓器容量對起動(dòng)方式的影響供電容量比異步電動(dòng)機(jī)8一、降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)——起動(dòng)時(shí)，施加低于額定電壓的電壓。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速后，再切換到額定電壓下運(yùn)行。作用： 限制起動(dòng)電流 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩按電壓的平方而下降.應(yīng)用：適用于對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如風(fēng)機(jī)、離心泵電機(jī)等。包括：自耦變壓器、Y-△、延邊三角形、串電抗起動(dòng)§8-2鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)——起動(dòng)時(shí)，施加低于額定電壓的電壓。電9（1）自耦變壓器降壓起動(dòng)設(shè)在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為Ist。自耦變壓器的變比為ka起動(dòng)時(shí)電壓降低到1/ka倍，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流相應(yīng)減小到1/ka倍。電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)減小到倍（1）自耦變壓器降壓起動(dòng)設(shè)在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流10（2）丫-起動(dòng)適用于在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組按三角形連接的電機(jī)。起動(dòng)時(shí)，使定子繞組為星形連接，待轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后，再換接成三角形連接。三角形連接直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流星形連接起動(dòng)，起動(dòng)電流起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩均減少為1/3（2）丫-起動(dòng)適用于在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組按三角形連接的11（3）延邊三角形換接降壓起動(dòng)（3）延邊三角形換接降壓起動(dòng)12（4）定子回路串電阻、電抗器起動(dòng)電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流減少至原來的K倍，而電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少為原來的K2(以前面同)，但損耗增加（4）定子回路串電阻、電抗器起動(dòng)電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流減少至原13二、改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的起動(dòng)方法深槽雙籠采用電阻率高的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)條：轉(zhuǎn)子電阻增加，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加。（相當(dāng)于是轉(zhuǎn)子回路串電阻，在繞線式轉(zhuǎn)子串電阻中學(xué)習(xí)）集膚效應(yīng)擠流效應(yīng)趨表效應(yīng)1.深槽二、改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的起動(dòng)方法深槽集膚效應(yīng)1.深槽14剛起動(dòng)時(shí)，f2=f1。頻率較高，導(dǎo)體漏抗大于電阻，漏抗占主要成分，槽電流的分布近似與漏抗成反比。槽底部分漏抗較大，該部分電流較小。愈接近于槽口漏抗愈小，該部分電流較大——集膚效應(yīng)。剛起動(dòng)時(shí)，f2=f1。頻率較高，導(dǎo)體漏抗大于電阻，漏抗占主要15由于電流的分布不均勻，等效槽導(dǎo)體的有效面積減小——集膚效應(yīng)使槽導(dǎo)體電阻增加，使轉(zhuǎn)子漏抗也有所減少（且啟動(dòng)瞬間，由于磁路飽和，轉(zhuǎn)子漏抗將明顯減?。呔偈蛊饎?dòng)轉(zhuǎn)矩增大，改善了起動(dòng)特性。在正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，槽導(dǎo)體的漏抗比電阻小得多，槽中電流將依電阻而均勻分布，轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)到固有的直流電阻。由于槽深而窄，轉(zhuǎn)子漏抗較普通鼠籠式轉(zhuǎn)子漏抗大——功率因數(shù)及過載能力有所降低。12由于電流的分布不均勻，等效槽導(dǎo)體的有效面積減小——集膚效應(yīng)使162.雙籠外籠：截面小，電阻大內(nèi)籠：截面大，電阻小.內(nèi)籠交鏈的漏磁通比外籠多，漏抗也大集膚效應(yīng)的其他槽形瓶形梯形凸形2.雙籠外籠：截面小，電阻大內(nèi)籠：截面大，電阻小.集膚效應(yīng)17起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，轉(zhuǎn)子漏抗大于轉(zhuǎn)子電阻，電流分配決定于漏抗。內(nèi)層鼠籠有較大的漏抗，電流較小，功率因數(shù)較低，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較小。外層鼠籠僅有非常小的漏抗，電流較大，且電阻較大，起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較大。外層鼠籠又稱起動(dòng)鼠籠。起動(dòng)后轉(zhuǎn)子電流的頻率很小，內(nèi)層鼠籠的漏抗很小，兩個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子的電流分配決定于電阻。內(nèi)層鼠籠電阻較小，電流較大，運(yùn)行時(shí)在產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方面起主要的作用，內(nèi)層鼠籠稱為運(yùn)行鼠籠。起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，轉(zhuǎn)子漏抗大于轉(zhuǎn)子電阻，電流分18s=1，n=0雙鼠籠機(jī)械特性與等效電路設(shè)內(nèi)層鼠籠的電阻和漏抗為r'in和x'in，

外層鼠籠的電阻為r'ou，兩層鼠籠共同漏抗為x'cos=1，n=0雙鼠籠機(jī)械特性與等效電路設(shè)內(nèi)層鼠籠的電阻和漏抗19§8-3線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)若sk=1，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)變阻器的電阻值r′接在轉(zhuǎn)子回路中的實(shí)際電阻§8-3線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)若sk=1，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等201．起動(dòng)開始時(shí)，使全部電阻均串入轉(zhuǎn)子回路，通過集電環(huán)串入附加電阻，限制起動(dòng)電流，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)速的上升，電磁轉(zhuǎn)矩將減小。2．為了縮短起動(dòng)時(shí)間，通常隨轉(zhuǎn)速上升分級(jí)切除部分電阻，使在整個(gè)起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)保持有較大的電磁轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)結(jié)束后把，使正常運(yùn)行有較高效率。3．待起動(dòng)完畢后，所有附加電阻切除，轉(zhuǎn)子繞組便被短路，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。4．線繞轉(zhuǎn)子電機(jī)起動(dòng)性能好。頻敏變阻器：三相電感線圈電阻值隨頻率的減小而自動(dòng)減小起動(dòng)初時(shí)，f2=f1，渦流損耗大，等效鐵耗電阻也大；起動(dòng)之后，f2=sf1減小，渦流損耗減小，等效鐵耗電阻減小。1．起動(dòng)開始時(shí)，使全部電阻均串入轉(zhuǎn)子回路，通過集電環(huán)串入附加21異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件22轉(zhuǎn)子串電阻的計(jì)算（補(bǔ)）轉(zhuǎn)子串電阻的計(jì)算（補(bǔ)）23異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件24異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件25制動(dòng)——在原有旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生一個(gè)反方向的轉(zhuǎn)矩（如加速停轉(zhuǎn)、減速運(yùn)行、恒速等）異步電動(dòng)機(jī)有四種制動(dòng)方法（電磁轉(zhuǎn)矩與速度方向相反）： ①能耗制動(dòng) ②回饋制動(dòng) ③反接制動(dòng) ④正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)§8-4異步電機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)——在原有旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生一個(gè)反方向的轉(zhuǎn)矩（如加速停轉(zhuǎn)、減26電動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；2－電源相序?yàn)樨?fù)序（A－B－C）時(shí)的固有機(jī)械特性12正向電動(dòng)運(yùn)行反向電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；12正向電動(dòng)運(yùn)行反向電動(dòng)運(yùn)行271、能耗制動(dòng)原理：電動(dòng)機(jī)的定子繞組從電源切斷后，將其中任意兩端接上直流電源．從而在空氣隙中建立一靜止的磁場。旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子切割磁場感應(yīng)電勢，由于轉(zhuǎn)子繞組是一閉合電路，便產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子機(jī)械動(dòng)能變?yōu)殂~耗而迅速耗掉，達(dá)到迅速停車的目的，稱為能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)在高速時(shí)效果較好。K1ABCK2+－NS1、能耗制動(dòng)原理：電動(dòng)機(jī)的定子繞組從電源切斷后，將其中任意兩28能耗制動(dòng)機(jī)械特性12能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；2－能耗制動(dòng)機(jī)械特性能耗制動(dòng)機(jī)械特性12能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性292、反接制動(dòng)（反接正轉(zhuǎn)）工作原理：利用換接開關(guān)改變定子電流的相序，使旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向倒轉(zhuǎn)，換接后的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反（s≈2），電機(jī)便處于制動(dòng)狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速迅速下降。K1ABCK2M~NS情況：震動(dòng)和沖擊較大，不宜用于精度要求高的場合。用于可逆轉(zhuǎn)的傳動(dòng)系統(tǒng)。2、反接制動(dòng)（反接正轉(zhuǎn)）工作原理：利用換接開關(guān)改變定子電流的30反接制動(dòng)機(jī)械特性

12反接制動(dòng)過程反向起動(dòng)過程同他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)停車比能耗制動(dòng)停車速度快，但能量損失較大。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，經(jīng)常采用反接制動(dòng)停車，接著反向起動(dòng)，這就是為了迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率。反接制動(dòng)過程中在轉(zhuǎn)子電路串入較大的制動(dòng)電阻一方面可以限制制動(dòng)電流，同時(shí)可以增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。停車的制動(dòng)電阻計(jì)算，根據(jù)所要求的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。反接制動(dòng)機(jī)械特性

12反接制動(dòng)過程反向起動(dòng)過程同他勵(lì)直流電動(dòng)313、正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)的定子接線仍保持電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的接法不變，如轉(zhuǎn)子串接一大電阻，在外力推動(dòng)下強(qiáng)迫了反向旋轉(zhuǎn)，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩是一制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。主要用于以線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的起重機(jī)械中。當(dāng)需下放重物時(shí)，可再增大轉(zhuǎn)子附加電阻，使平衡點(diǎn)落于負(fù)轉(zhuǎn)速區(qū)。例如圖中d點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將在反方向旋轉(zhuǎn)。重物下降所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是原動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)3、正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)的定32如需重物懸空后不動(dòng)，則應(yīng)增加轉(zhuǎn)于附加電阻以改變機(jī)械特性，使電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相交于c點(diǎn)，這時(shí)n＝0。當(dāng)需下放重物時(shí)，可再增大轉(zhuǎn)子附加電阻，使平衡點(diǎn)落于負(fù)轉(zhuǎn)速區(qū)。例如圖中d點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將在反方向旋轉(zhuǎn)。重物下降所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是原動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)。改變附加電阻大小可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速當(dāng)起重機(jī)械提升重物時(shí)，當(dāng)電機(jī)處于平衡狀態(tài)時(shí)，將以某一轉(zhuǎn)速a點(diǎn)穩(wěn)速運(yùn)行。改變轉(zhuǎn)子附加電阻可控制提升速度，如b點(diǎn)所示。如需重物懸空后不動(dòng)，則應(yīng)增加轉(zhuǎn)于附加電阻以改變機(jī)械特性，使電33正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）120倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行ABCSN正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）120倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行ABCSN344、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）例如，當(dāng)電車下坡時(shí)，重力的作用將使車速增大。一旦轉(zhuǎn)速n＞n1，電機(jī)就由原來的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，這時(shí)電機(jī)的有功電流和電磁轉(zhuǎn)矩方向都將倒轉(zhuǎn)，從而制止了轉(zhuǎn)速進(jìn)一步增加，起到了制動(dòng)作用。由于電流方向倒轉(zhuǎn)，電功率回送到電網(wǎng)，故稱為回饋制動(dòng)。情況：起重設(shè)備在負(fù)載降落時(shí)，如高速，則發(fā)電制動(dòng)，以限制下降速度。與直流電動(dòng)機(jī)類似，異步電動(dòng)機(jī)的回饋制動(dòng)包括正向回饋（第II象限）和反向回饋（第IV象限）制動(dòng)運(yùn)行。電機(jī)處于異步發(fā)電狀態(tài)，將系統(tǒng)減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芩腿虢涣麟娋W(wǎng)。4、回饋制動(dòng)（發(fā)電機(jī)制動(dòng)）例如，當(dāng)電車下坡時(shí)，重力的作用將使35三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行IIIIIIIV正向電動(dòng)運(yùn)行反向電動(dòng)運(yùn)行反接制動(dòng)過程能耗制動(dòng)過程正向回饋制動(dòng)反向回饋制動(dòng)運(yùn)行倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行能耗制動(dòng)運(yùn)行三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行IIIIIIIV正向電動(dòng)運(yùn)行反向電動(dòng)36三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)條件運(yùn)行狀態(tài)電源條件負(fù)載條件反向電動(dòng)運(yùn)行電源相序?yàn)樨?fù)序反抗性負(fù)載能耗制動(dòng)過程切交通直反抗性負(fù)載能耗制動(dòng)運(yùn)行切交通直位能性負(fù)載反接制動(dòng)過程改變電源相序倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行電源不變轉(zhuǎn)子串入較大電阻，拖動(dòng)位能性負(fù)載正向回饋制動(dòng)過程拖動(dòng)反抗性負(fù)載反向回饋制動(dòng)運(yùn)行電源相序?yàn)樨?fù)序拖動(dòng)位能性負(fù)載轉(zhuǎn)子串電阻，拖動(dòng)反抗性負(fù)載，且在時(shí)電源相序不變，電機(jī)轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速三相異步電動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)條件運(yùn)行狀態(tài)電源條件負(fù)載條件37小結(jié)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能較差，起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大。電機(jī)起動(dòng)方式取決于供電系統(tǒng)的容量、負(fù)載的要求和電機(jī)的性能。在不允許全壓起動(dòng)時(shí)，常用降壓起動(dòng)方法，有自耦變壓器降壓、星形一三角形換接開關(guān)降壓等。當(dāng)電機(jī)容量較大，起動(dòng)要求較高時(shí)，選用線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)有：能耗、反接、倒拉反轉(zhuǎn)、回饋小結(jié)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能較差，起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不38第8章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)問題1.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)2.三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)3.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速第8章三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)問題1.三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)39復(fù)習(xí):三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.三種表達(dá)式：復(fù)習(xí):三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1.三種表達(dá)式：402.固有特性曲線：3.繪制固有特性曲線（四個(gè)點(diǎn)）：起動(dòng)點(diǎn)同步點(diǎn)額定運(yùn)行點(diǎn)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)2.固有特性曲線：3.繪制固有特性曲線（四個(gè)點(diǎn)）：起動(dòng)點(diǎn)414.人為機(jī)械特性曲線：定子端電壓降低轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串入對稱電阻定子電路內(nèi)串入對稱電阻定子電路內(nèi)串入對稱電抗轉(zhuǎn)子電路并聯(lián)電抗4.人為機(jī)械特性曲線：定子端電壓降低42一、起動(dòng)性能：1.起動(dòng)電流IS倍數(shù)2.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)3.起動(dòng)時(shí)間4.起動(dòng)時(shí)能量消耗與發(fā)熱5.起動(dòng)設(shè)備的簡單性和可靠性6.起動(dòng)中的過渡過程§8-1起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及相關(guān)規(guī)定起動(dòng)：從靜止不動(dòng)加速到工作轉(zhuǎn)速的過程一、起動(dòng)性能：§8-1起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及相關(guān)規(guī)定起動(dòng)：從43對電網(wǎng)的沖擊小二、小容量異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)直接起動(dòng)，即全壓起動(dòng)，當(dāng)電網(wǎng)容量足夠大。要求：在起動(dòng)時(shí)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Tst>1.1TL），較小的起動(dòng)電流（Ist<Imax）,起動(dòng)時(shí)間短啟動(dòng)過渡過程短國標(biāo)規(guī)定起動(dòng)電流倍數(shù)為6.5，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.8對電網(wǎng)的沖擊小二、小容量異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)直接起動(dòng)，即全壓44要求：有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)盡快加速縮短啟動(dòng)過程，避免長時(shí)間繞組過熱；滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，盡量降低啟動(dòng)電流，減少對電源的影響。原則措施：小容量異步電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)；降壓（自耦、Y-△、定子串電抗）轉(zhuǎn)子串電阻（籠型：深槽和雙籠。繞線型：串(頻敏)電阻）制約起動(dòng)的因素：供電系統(tǒng)的容量、負(fù)載的性質(zhì)、起動(dòng)的頻繁程度三、相關(guān)規(guī)定要求：原則措施：制約起動(dòng)的因素：三、相關(guān)規(guī)定451.供電系統(tǒng)的變壓器容量對起動(dòng)方式的影響供電容量比異步電動(dòng)機(jī)的容量大得多，起動(dòng)電流所造成的電壓降落不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備的正常工作，對非頻繁起動(dòng)——允許電動(dòng)機(jī)在額定電壓下直接起動(dòng)。供電變壓器的容量與異步電動(dòng)機(jī)容量相差不是很大，則應(yīng)采取降壓措施以限制起動(dòng)電流。2.負(fù)載性質(zhì)對起動(dòng)方式的要求1)起動(dòng)時(shí)有大的負(fù)載阻力，需較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2)起動(dòng)時(shí)負(fù)載阻力小，只需很小的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩3)起動(dòng)初期負(fù)載阻力小，隨著轉(zhuǎn)速增加轉(zhuǎn)矩增加——變轉(zhuǎn)矩負(fù)載，如流體負(fù)載。1.供電系統(tǒng)的變壓器容量對起動(dòng)方式的影響供電容量比異步電動(dòng)機(jī)46一、降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)——起動(dòng)時(shí)，施加低于額定電壓的電壓。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到接近額定轉(zhuǎn)速后，再切換到額定電壓下運(yùn)行。作用： 限制起動(dòng)電流 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩按電壓的平方而下降.應(yīng)用：適用于對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場合，如風(fēng)機(jī)、離心泵電機(jī)等。包括：自耦變壓器、Y-△、延邊三角形、串電抗起動(dòng)§8-2鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)——起動(dòng)時(shí)，施加低于額定電壓的電壓。電47（1）自耦變壓器降壓起動(dòng)設(shè)在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為Ist。自耦變壓器的變比為ka起動(dòng)時(shí)電壓降低到1/ka倍，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流相應(yīng)減小到1/ka倍。電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流比直接起動(dòng)時(shí)減小到倍（1）自耦變壓器降壓起動(dòng)設(shè)在額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流48（2）丫-起動(dòng)適用于在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組按三角形連接的電機(jī)。起動(dòng)時(shí)，使定子繞組為星形連接，待轉(zhuǎn)速上升到額定轉(zhuǎn)速后，再換接成三角形連接。三角形連接直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流星形連接起動(dòng)，起動(dòng)電流起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩均減少為1/3（2）丫-起動(dòng)適用于在正常運(yùn)行時(shí)定子繞組按三角形連接的49（3）延邊三角形換接降壓起動(dòng)（3）延邊三角形換接降壓起動(dòng)50（4）定子回路串電阻、電抗器起動(dòng)電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流減少至原來的K倍，而電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少為原來的K2(以前面同)，但損耗增加（4）定子回路串電阻、電抗器起動(dòng)電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流減少至原51二、改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的起動(dòng)方法深槽雙籠采用電阻率高的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)條：轉(zhuǎn)子電阻增加，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加。（相當(dāng)于是轉(zhuǎn)子回路串電阻，在繞線式轉(zhuǎn)子串電阻中學(xué)習(xí)）集膚效應(yīng)擠流效應(yīng)趨表效應(yīng)1.深槽二、改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的起動(dòng)方法深槽集膚效應(yīng)1.深槽52剛起動(dòng)時(shí)，f2=f1。頻率較高，導(dǎo)體漏抗大于電阻，漏抗占主要成分，槽電流的分布近似與漏抗成反比。槽底部分漏抗較大，該部分電流較小。愈接近于槽口漏抗愈小，該部分電流較大——集膚效應(yīng)。剛起動(dòng)時(shí)，f2=f1。頻率較高，導(dǎo)體漏抗大于電阻，漏抗占主要53由于電流的分布不均勻，等效槽導(dǎo)體的有效面積減小——集膚效應(yīng)使槽導(dǎo)體電阻增加，使轉(zhuǎn)子漏抗也有所減少（且啟動(dòng)瞬間，由于磁路飽和，轉(zhuǎn)子漏抗將明顯減?。呔偈蛊饎?dòng)轉(zhuǎn)矩增大，改善了起動(dòng)特性。在正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電流的頻率很低，槽導(dǎo)體的漏抗比電阻小得多，槽中電流將依電阻而均勻分布，轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)到固有的直流電阻。由于槽深而窄，轉(zhuǎn)子漏抗較普通鼠籠式轉(zhuǎn)子漏抗大——功率因數(shù)及過載能力有所降低。12由于電流的分布不均勻，等效槽導(dǎo)體的有效面積減小——集膚效應(yīng)使542.雙籠外籠：截面小，電阻大內(nèi)籠：截面大，電阻小.內(nèi)籠交鏈的漏磁通比外籠多，漏抗也大集膚效應(yīng)的其他槽形瓶形梯形凸形2.雙籠外籠：截面小，電阻大內(nèi)籠：截面大，電阻小.集膚效應(yīng)55起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，轉(zhuǎn)子漏抗大于轉(zhuǎn)子電阻，電流分配決定于漏抗。內(nèi)層鼠籠有較大的漏抗，電流較小，功率因數(shù)較低，所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較小。外層鼠籠僅有非常小的漏抗，電流較大，且電阻較大，起動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也較大。外層鼠籠又稱起動(dòng)鼠籠。起動(dòng)后轉(zhuǎn)子電流的頻率很小，內(nèi)層鼠籠的漏抗很小，兩個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子的電流分配決定于電阻。內(nèi)層鼠籠電阻較小，電流較大，運(yùn)行時(shí)在產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩方面起主要的作用，內(nèi)層鼠籠稱為運(yùn)行鼠籠。起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電流的頻率f2=f1，轉(zhuǎn)子漏抗大于轉(zhuǎn)子電阻，電流分56s=1，n=0雙鼠籠機(jī)械特性與等效電路設(shè)內(nèi)層鼠籠的電阻和漏抗為r'in和x'in，

外層鼠籠的電阻為r'ou，兩層鼠籠共同漏抗為x'cos=1，n=0雙鼠籠機(jī)械特性與等效電路設(shè)內(nèi)層鼠籠的電阻和漏抗57§8-3線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)若sk=1，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)變阻器的電阻值r′接在轉(zhuǎn)子回路中的實(shí)際電阻§8-3線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)若sk=1，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩等581．起動(dòng)開始時(shí)，使全部電阻均串入轉(zhuǎn)子回路，通過集電環(huán)串入附加電阻，限制起動(dòng)電流，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)速的上升，電磁轉(zhuǎn)矩將減小。2．為了縮短起動(dòng)時(shí)間，通常隨轉(zhuǎn)速上升分級(jí)切除部分電阻，使在整個(gè)起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)保持有較大的電磁轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)結(jié)束后把，使正常運(yùn)行有較高效率。3．待起動(dòng)完畢后，所有附加電阻切除，轉(zhuǎn)子繞組便被短路，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。4．線繞轉(zhuǎn)子電機(jī)起動(dòng)性能好。頻敏變阻器：三相電感線圈電阻值隨頻率的減小而自動(dòng)減小起動(dòng)初時(shí)，f2=f1，渦流損耗大，等效鐵耗電阻也大；起動(dòng)之后，f2=sf1減小，渦流損耗減小，等效鐵耗電阻減小。1．起動(dòng)開始時(shí)，使全部電阻均串入轉(zhuǎn)子回路，通過集電環(huán)串入附加59異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件60轉(zhuǎn)子串電阻的計(jì)算（補(bǔ)）轉(zhuǎn)子串電阻的計(jì)算（補(bǔ)）61異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件62異步電動(dòng)機(jī)電力拖動(dòng)課件63制動(dòng)——在原有旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生一個(gè)反方向的轉(zhuǎn)矩（如加速停轉(zhuǎn)、減速運(yùn)行、恒速等）異步電動(dòng)機(jī)有四種制動(dòng)方法（電磁轉(zhuǎn)矩與速度方向相反）： ①能耗制動(dòng) ②回饋制動(dòng) ③反接制動(dòng) ④正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)§8-4異步電機(jī)的制動(dòng)制動(dòng)——在原有旋轉(zhuǎn)方向上產(chǎn)生一個(gè)反方向的轉(zhuǎn)矩（如加速停轉(zhuǎn)、減64電動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；2－電源相序?yàn)樨?fù)序（A－B－C）時(shí)的固有機(jī)械特性12正向電動(dòng)運(yùn)行反向電動(dòng)運(yùn)行電動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；12正向電動(dòng)運(yùn)行反向電動(dòng)運(yùn)行651、能耗制動(dòng)原理：電動(dòng)機(jī)的定子繞組從電源切斷后，將其中任意兩端接上直流電源．從而在空氣隙中建立一靜止的磁場。旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)子切割磁場感應(yīng)電勢，由于轉(zhuǎn)子繞組是一閉合電路，便產(chǎn)生電流和電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子機(jī)械動(dòng)能變?yōu)殂~耗而迅速耗掉，達(dá)到迅速停車的目的，稱為能耗制動(dòng)。能耗制動(dòng)在高速時(shí)效果較好。K1ABCK2+－NS1、能耗制動(dòng)原理：電動(dòng)機(jī)的定子繞組從電源切斷后，將其中任意兩66能耗制動(dòng)機(jī)械特性12能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；2－能耗制動(dòng)機(jī)械特性能耗制動(dòng)機(jī)械特性12能耗制動(dòng)過程能耗制動(dòng)運(yùn)行1－固有機(jī)械特性672、反接制動(dòng)（反接正轉(zhuǎn)）工作原理：利用換接開關(guān)改變定子電流的相序，使旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向倒轉(zhuǎn)，換接后的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向相反（s≈2），電機(jī)便處于制動(dòng)狀態(tài)，使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速迅速下降。K1ABCK2M~NS情況：震動(dòng)和沖擊較大，不宜用于精度要求高的場合。用于可逆轉(zhuǎn)的傳動(dòng)系統(tǒng)。2、反接制動(dòng)（反接正轉(zhuǎn)）工作原理：利用換接開關(guān)改變定子電流的68反接制動(dòng)機(jī)械特性

12反接制動(dòng)過程反向起動(dòng)過程同他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)制動(dòng)，三相異步電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)停車比能耗制動(dòng)停車速度快，但能量損失較大。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，經(jīng)常采用反接制動(dòng)停車，接著反向起動(dòng)，這就是為了迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率。反接制動(dòng)過程中在轉(zhuǎn)子電路串入較大的制動(dòng)電阻一方面可以限制制動(dòng)電流，同時(shí)可以增大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。停車的制動(dòng)電阻計(jì)算，根據(jù)所要求的最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。反接制動(dòng)機(jī)械特性

12反接制動(dòng)過程反向起動(dòng)過程同他勵(lì)直流電動(dòng)693、正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)的定子接線仍保持電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的接法不變，如轉(zhuǎn)子串接一大電阻，在外力推動(dòng)下強(qiáng)迫了反向旋轉(zhuǎn)，這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩是一制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。主要用于以線繞轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的起重機(jī)械中。當(dāng)需下放重物時(shí)，可再增大轉(zhuǎn)子附加電阻，使平衡點(diǎn)落于負(fù)轉(zhuǎn)速區(qū)。例如圖中d點(diǎn)，轉(zhuǎn)子將在反方向旋轉(zhuǎn)。重物下降所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是原動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電磁轉(zhuǎn)矩是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)3、正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)（倒拉反轉(zhuǎn)運(yùn)行）正接反轉(zhuǎn)制動(dòng)：指電動(dòng)機(jī)的定70如需重物懸空后不動(dòng)，則應(yīng)增加轉(zhuǎn)于附加電阻以改變機(jī)械特性，使電磁轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相交于c點(diǎn)，這時(shí)n＝0。當(dāng)需下放重物