第4章交流電動(dòng)機(jī)原理及特性-2

第4章交流電動(dòng)機(jī)原理和特性4.1異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的

機(jī)械特性4.2.1機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式4.2.2機(jī)械特性的實(shí)用公式4.2.3固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的

機(jī)械特性4.2.1機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式4.2.2機(jī)械特性的實(shí)用公式4.2.3固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性4.2三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性1．定義三相異步電動(dòng)機(jī)在電源電壓U1、電源頻率f1

以及電動(dòng)機(jī)參數(shù)固定的條件下其電磁轉(zhuǎn)矩T

與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n

之間的關(guān)系定義為三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性2．表示方法（1）函數(shù)表示法T=f（n）或

T=f（s）

（2）曲線表示法T-s曲線直流電動(dòng)機(jī)T-n

曲線4.2.1機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)式＋－＋－轉(zhuǎn)子電流電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式

說明：電磁轉(zhuǎn)矩與電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、p）和運(yùn)行參數(shù)（s）有關(guān)。電源參數(shù)（Ｕ1、f1）、結(jié)構(gòu)參數(shù)（R、X、p）一定，得到T=f(n)或T=f(s)的關(guān)系，為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。0Ts↓01.0nn1

三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線

非線性曲線該曲線反映不同狀態(tài)：0<s<1或0<n<n1第Ⅰ象限，T和n都為正電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)s<0或

n>n1第Ⅱ象限，T負(fù)，n正回饋制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)即發(fā)電狀態(tài)s>1或

n<0第Ⅳ象限，T正，n負(fù)電磁制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)0Ts↓01.0nn1回饋制動(dòng)電動(dòng)運(yùn)行電磁制動(dòng)當(dāng)n1為正時(shí)，機(jī)械特性曲線跨第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ象限：三個(gè)運(yùn)行狀態(tài)四個(gè)特殊點(diǎn)以正轉(zhuǎn)為例（1）起動(dòng)點(diǎn)Q轉(zhuǎn)速n為0(s=1)電磁轉(zhuǎn)矩是堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS定子電流為堵轉(zhuǎn)電流IS

（2）額定工作點(diǎn)N轉(zhuǎn)速是額定轉(zhuǎn)速nN轉(zhuǎn)差率為額定轉(zhuǎn)差率sN電磁轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩TN電流為額定電流IN0TNTSTs↓01.0nn1nNNQsN四個(gè)特殊點(diǎn)（3）同步速點(diǎn)H轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n1(s=0)電磁轉(zhuǎn)矩T為零定子電流為勵(lì)磁電流I0轉(zhuǎn)子繞組里沒有電流

（4）最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P和P′P點(diǎn)是電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P′點(diǎn)是異步發(fā)電（回饋制動(dòng)）狀態(tài)時(shí)的最大電磁轉(zhuǎn)矩點(diǎn)-Tm0TNTSTmTs↓-sm0sm1.0nn1nNNPQP′HsN三個(gè)重要轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩TN電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)矩叫做額定轉(zhuǎn)矩，用TN表示最大轉(zhuǎn)矩Tm電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩

（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）TS當(dāng)s=1(即n=0)時(shí)的轉(zhuǎn)矩叫做堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用TS表示-Tm0TNTSTmTs↓-sm0sm1.0nn1nNHNPQP′sN（1）額定轉(zhuǎn)矩TN電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩叫做額定轉(zhuǎn)矩，用TN表示PN已知→TN公式（1）額定轉(zhuǎn)矩TNPN未知→TN公式（2）最大轉(zhuǎn)矩Tm電機(jī)帶動(dòng)最大負(fù)載的能力將式(4-37)對(duì)轉(zhuǎn)差率s

求導(dǎo)并令可得（2）最大轉(zhuǎn)矩Tm式中，Tm——異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩sm——最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率，又稱為臨界轉(zhuǎn)差率“＋”號(hào)——用于電動(dòng)狀態(tài)；“－”號(hào)——用于發(fā)電狀態(tài)（2）最大轉(zhuǎn)矩Tm在一般情況下如果忽略R1的影響，sm和Tm可以近似表示為的值不超過的5%（2）最大轉(zhuǎn)矩Tm可見：

，

sm與R2有關(guān)，適當(dāng)使

R2↑

→sm↑

→n↓對(duì)繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻

R2′,可實(shí)現(xiàn)調(diào)速Tm與R2無關(guān)；sm與電壓大小無關(guān)過載倍數(shù)（或稱過載能力）km最大轉(zhuǎn)矩

Tm

與額定轉(zhuǎn)矩

TN

之比稱為過載倍數(shù)，也叫過載能力，用

km

表示普通中小型三相異步電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)km=2.0~2.2起重、冶金機(jī)械用的三相異步電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)km=2.2~2.8（3）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）TS當(dāng)

s=1（即n=0）時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩叫做堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，用TS

表示將s=1代入式(4-37)，得到堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為可見：

，TS與R2有關(guān)，適當(dāng)使

R2↑

→TS↑對(duì)繞線式電機(jī)改變轉(zhuǎn)子附加電阻

R2′，可使

TS=Tm若

TS

>T2電機(jī)能起動(dòng)，否則不能起動(dòng)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kS異步電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS

與額定轉(zhuǎn)矩TN

之比稱為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，用kS

表示堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kS的大小反映了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)負(fù)載的能力堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)設(shè)計(jì)得越大電動(dòng)機(jī)起動(dòng)就越快電機(jī)的成本也隨之增加堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kS對(duì)于Y系列小型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)

kS=1.7~2.2對(duì)于三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)可以通過在轉(zhuǎn)子回路中串入電阻來改變堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的大小這部分內(nèi)容將在轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性中介紹異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問題當(dāng)0<s<sm時(shí)

機(jī)械特性下斜拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載和泵類負(fù)載都能穩(wěn)定運(yùn)行當(dāng)sm<s<1時(shí)

機(jī)械特性上翹拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載不能穩(wěn)定運(yùn)行-Tm0TNTSTmTs↓-sm0sm1.0nn1nNHNPQP′sN拖動(dòng)泵類負(fù)載需滿足穩(wěn)定運(yùn)行的充要條件T=TL且

即可以穩(wěn)定運(yùn)行-Tm0TNTSTmTs↓-sm0sm1.0nn1nNHNPQP′sN異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問題因此，異步電動(dòng)機(jī)

應(yīng)長期穩(wěn)定運(yùn)行在 0<s<sN范圍內(nèi)正常情況下

電動(dòng)機(jī)都工作在

特性曲線的HN

段HN

段比較平坦

稱為硬特性-Tm0TNTSTmTs↓-sm0sm1.0nn1nNHNPQP′sN異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行問題4..2.2機(jī)械特性的實(shí)用公式前面分析異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是基于電動(dòng)機(jī)參數(shù)為已知的前提實(shí)際使用中，往往不知道電動(dòng)機(jī)的參數(shù)那如何得到機(jī)械特性呢？為此要用到機(jī)械特性的實(shí)用公式4..2.2機(jī)械特性的實(shí)用公式1．實(shí)用公式的表達(dá)式2．實(shí)用公式的應(yīng)用1

已知TL→先求s→再求n3．實(shí)用公式的應(yīng)用2

已知s（或n）→求T4．關(guān)于實(shí)用公式的說明1．實(shí)用公式的表達(dá)式利用電磁轉(zhuǎn)矩除以最大電磁轉(zhuǎn)矩求得的機(jī)械特性的實(shí)用公式如下：式中，Tm和

sm根據(jù)相關(guān)公式求出根據(jù)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速nN、額定功率PN和過載倍數(shù)km求取Tm和sm的過程如下：將Tm和sm代入即可得到機(jī)械特性方程式。2．實(shí)用公式的應(yīng)用1：

已知

TL→先求s→再求

n當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL已知時(shí)就可以把T=TL代入實(shí)用公式由上式可解得電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率s

進(jìn)而得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n3．實(shí)用公式的應(yīng)用2：

已知

s（或

n）→求T如果是三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s（或轉(zhuǎn)速n）已知把它代入機(jī)械特性的實(shí)用公式可求得電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩4．關(guān)于實(shí)用公式的說明實(shí)用公式形式簡單，使用方便但只適用于一定的范圍內(nèi)，如0<s<sN如果用它計(jì)算三相異步電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，則誤差較大例題4-4(61)例題4-4一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率PN=90kW額定電壓UN=380V額定轉(zhuǎn)速nN=990r/min過載倍數(shù)km=2.0求：（1）該電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的實(shí)用公式；（2）當(dāng)s=0.0084時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩；（3）電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)560N?m負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速。4.2.3-----1固有機(jī)械特性1．定義若三相異步電動(dòng)機(jī)定子加額定電壓、額定頻率轉(zhuǎn)子回路本身直接短路不另串電阻或電抗這種情況下電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性稱為固有機(jī)械特性2．三相異步電動(dòng)機(jī)的

固有機(jī)械特性曲線0Ts↓01.02.0nn1-n1電源正相序電源負(fù)相序幾個(gè)特殊點(diǎn)：4.起動(dòng)點(diǎn)3.最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)2.額定運(yùn)行點(diǎn)1.同步運(yùn)行點(diǎn)4.2.3----2人為機(jī)械特性1．降低定子電壓U1的人為機(jī)械特性2．定子回路串接三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性3．定子回路串接三相對(duì)稱電抗的人為機(jī)械特性4．轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性1．降低定子電壓U1的人為機(jī)械特性TnssmU10.8U10.6U1n101.00圖4.19降低U1時(shí)的人為機(jī)械特性曲線Tm∝U12；Ts∝U12；n1和sm與電壓無關(guān)。n1、sm

都將保持不變U1↓

→Tm、TS↓特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1、最大轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率sm

都將保持不變最大轉(zhuǎn)矩Tm

以及堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS

都要隨U1的降低

而按U1的平方規(guī)律減小拖動(dòng)額定負(fù)載時(shí)，降低

U1

電動(dòng)機(jī)不能長時(shí)間運(yùn)行2．定子回路串接三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性M3~RfRfRf(a)接線圖(b)等效電路定子回路串電阻的人為機(jī)械特性曲線n1保持不變Rf↑

→

Tm、TS、sm↓1.00nn10TSsmTmTS′sm′Tm′sTR1R1+Rf特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1

保持不變最大轉(zhuǎn)矩Tm、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS

以及sm

都隨串入電阻Rf

的增大而減小方法簡單，設(shè)備投資少電能消耗較大3．定子回路串接三相對(duì)稱電抗的人為機(jī)械特性M3~XfXfXf接線圖等效電路定子回路串電抗的人為機(jī)械特性曲線n1保持不變Xf↑

→

Tm、TS、sm↓nn10TSTS′sTX1X1+Xf1.00TmsmTm′sm′特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1

保持不變最大轉(zhuǎn)矩Tm、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS

以及sm

都隨串入電抗Xf

的增大而減小比定子串電阻方法節(jié)省電能電抗器設(shè)備成本高4．轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻的人為機(jī)械特性M3~RSRSRS接線圖等效電路轉(zhuǎn)子回路串電阻的人為機(jī)械特性曲線n1、Tm保持不變RS↑→

sm↑TS隨RS變化情況：sm<1，RS↑

→TS↑sm=1，可使TS=Tmsm>1，RS↑

→TS↓0TSTmTS′TS″sT1.00smsm′TS″′sm″sm′″nn1R2R2+RS1R2+RS2R2+RS3特點(diǎn)：同步轉(zhuǎn)速n1、最大轉(zhuǎn)矩Tm保持不變sm

隨串入電阻的增加而增大

堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS隨串入電阻的變化情況如下：當(dāng)

sm<1時(shí)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS隨串入電阻的增加而增大當(dāng)

sm=1時(shí)，可使TS等于Tm

，此時(shí)當(dāng)

sm>1時(shí)，TS隨串入電阻的增加反而減小最大轉(zhuǎn)矩Tm、臨界轉(zhuǎn)差率sm、

堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS計(jì)算公式本節(jié)小結(jié)4.3三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)4.3異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)4.3.1鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.2高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)4.3.3繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.4異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)4.3.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3.6三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)4.3.1籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1在額定電壓下直接起動(dòng)2星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)3自耦變壓器降壓起動(dòng)4定子回路串接電抗器降壓起動(dòng)4.3.1籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過程稱為異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程1．起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩2．較大的起動(dòng)電流對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響3．電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程需要考慮的問題4．降低堵轉(zhuǎn)電流的方法一、在額定電壓下直接起動(dòng)

1．起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如果在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生比較大的堵轉(zhuǎn)電流（起動(dòng)電流）IS以Y系列中小型三相異步電動(dòng)機(jī)為例，堵轉(zhuǎn)電流 IS=(5~7)IN但交流電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩并不大以Y系列中小型三相異步電動(dòng)機(jī)為例，其堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 TS=(1.4~2.2)TN直接起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與電流特性曲線三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與電流特性曲線如圖所示0TSTI0ISI1n1n機(jī)械特性電流特性圖4.24直接起動(dòng)時(shí)的機(jī)械特性與電流特性曲線2．較大的起動(dòng)電流

對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響（1）對(duì)電源和其他負(fù)載的影響如果配電變壓器額定容量相對(duì)不夠大時(shí)電動(dòng)機(jī)較大的起動(dòng)電流會(huì)使變壓器輸出電壓短時(shí)間下降幅度較大超過正常的規(guī)定值（如短時(shí)間使電壓下降大于10%或更大）電壓短時(shí)間下降會(huì)影響到由同一臺(tái)配電變壓器供電的其它負(fù)載（2）對(duì)電動(dòng)機(jī)本身的影響電動(dòng)機(jī)較大起動(dòng)電流引起電壓下降對(duì)電動(dòng)機(jī)本身也會(huì)有不良影響因?yàn)殡妷禾蜁?huì)使電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩下降很多，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能起動(dòng)不了如果異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程時(shí)間很短，短時(shí)間的5~7IN電流，電動(dòng)機(jī)本身是可以承受的對(duì)于起動(dòng)頻繁的異步電動(dòng)機(jī)，過大的起動(dòng)電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)內(nèi)部過熱，導(dǎo)致電機(jī)的溫升過高3電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程

需要考慮的問題堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩

（取

TS≥1.1TL）盡可能小的堵轉(zhuǎn)電流起動(dòng)操作方便，起動(dòng)設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)起動(dòng)過程中的功率損耗盡可能的小

4降低堵轉(zhuǎn)電流的方法異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，堵轉(zhuǎn)電流的大小為從上式可以看出，降低堵轉(zhuǎn)電流有三種方法：減少電源電壓

U1定子邊串接電抗或電阻轉(zhuǎn)子邊串接電阻對(duì)于籠形異步電動(dòng)機(jī)只能采用前兩種方法

4降低堵轉(zhuǎn)電流的方法由前面人為特性分析知道：當(dāng)降低電源電壓U1

時(shí)當(dāng)定子邊串入電抗或電阻時(shí)

也會(huì)使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS減小

如果采取限制起動(dòng)電流的措施不當(dāng)可能會(huì)使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩減小過多而不能滿足起動(dòng)的要求堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TS

隨

規(guī)律下降一、

在額定電壓下直接起動(dòng)適用范圍：小容量的異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際應(yīng)用中異步電動(dòng)機(jī)到底能否直接在額定電壓下起動(dòng)主要應(yīng)考慮以下幾種情況：電動(dòng)機(jī)與供電變壓器的容量比電動(dòng)機(jī)與供電變壓器之間供電線路長度與電動(dòng)機(jī)共用一臺(tái)變壓器的其它負(fù)載對(duì)電壓穩(wěn)定性的要求起動(dòng)是否頻繁拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大小鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)常用的降壓起動(dòng)方法Y－起動(dòng)；用自耦變壓器降壓起動(dòng)；定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)；與直接起動(dòng)時(shí)比較：起動(dòng)電壓降低多少？起動(dòng)電流下降多少？起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如何變化？二、

星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)適用范圍：正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成

Δ

形連接的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)圖2Y-Δ

起動(dòng)接線圖KM3ABCXYZKM1KM2KM2ABCXYZKM1KM3(a)起動(dòng)——Y形(b)正常運(yùn)行——Δ

形圖3電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)和Y-Δ降壓起動(dòng)時(shí)電壓和電流關(guān)系＋－＋－(a)直接起動(dòng)(Δ接)(b)Y-Δ起動(dòng)(Y接)2星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)

對(duì)供電變壓器造成沖擊的堵轉(zhuǎn)電流IS為Y-Δ起動(dòng)時(shí)

對(duì)供電變壓器造成沖擊的堵轉(zhuǎn)電流

所以2星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)說明，Y-Δ起動(dòng)時(shí)每相定子繞組的相電壓和相電流與直接起動(dòng)時(shí)相比

都降低到原來的但是對(duì)供電變壓器造成沖擊的堵轉(zhuǎn)電流

卻降低到直接起動(dòng)時(shí)的1/32星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)則上式表明Y-Δ起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也降低到直接起動(dòng)時(shí)的1/3設(shè)、分別是直接起動(dòng)和Y-Δ降壓起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩2星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，只需一套Y-Δ起動(dòng)器具有體積小，重量輕，價(jià)格便宜，維修方便等特點(diǎn)缺點(diǎn)：起動(dòng)電壓不能調(diào)節(jié)只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為Δ形聯(lián)結(jié)的異步電動(dòng)機(jī)由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，所以只適合于空載或輕載起動(dòng)三、自耦變壓器降壓起動(dòng)

自耦變壓器降壓起動(dòng)原理圖M3~KM1KM1AKM2BC~(a)起動(dòng)M3~ABC~(b)正常運(yùn)行KM1KM1KM23自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)器又稱起動(dòng)補(bǔ)償器或自耦減壓起動(dòng)器自耦變壓器連接時(shí)高壓邊接電源低壓邊接電動(dòng)機(jī)其一相電路如圖5所示＋－＋－圖5自耦變壓器的一相電路圖3自耦變壓器降壓起動(dòng)設(shè)自耦變壓器的二次電壓與一次電壓之比即降壓比為

KJ則式中，N1、N2分別為自耦變壓器一次與二次繞組的匝數(shù)＋－＋－圖5自耦變壓器的一相電路圖3自耦變壓器降壓起動(dòng)電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)時(shí)堵轉(zhuǎn)電流與直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)電流

IS之間的關(guān)系為而自耦變壓器一次電流與二次電流之間的關(guān)系為＋－＋－圖5自耦變壓器的一相電路圖3自耦變壓器降壓起動(dòng)因此自耦變壓器起動(dòng)對(duì)電源的沖擊電流與直接起動(dòng)時(shí)相比＋－＋－圖5自耦變壓器的一相電路圖3自耦變壓器降壓起動(dòng)上式表明采用自耦變壓器降壓起動(dòng)雖然電動(dòng)機(jī)定子電壓下降到直接起動(dòng)時(shí)的

KJ但是對(duì)電源造成的沖擊電流卻降低到直接起動(dòng)時(shí)的

3自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為與直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩

TS之間的關(guān)系為上式表明采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩降低到直接起動(dòng)時(shí)的說明：起動(dòng)用的自耦變壓器一般有幾個(gè)抽頭可供選擇QJ2型有三種抽頭其電壓等級(jí)分別是電源電壓的55%、64%、73%QJ3型也有三種抽頭其電壓等級(jí)分別是電源電壓的40%、60%、80%所以，選用不同的抽頭比，即不同的KJ值就可以得到不同的堵轉(zhuǎn)電流和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩以滿足不同的起動(dòng)要求3自耦變壓器降壓起動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：與Y-Δ起動(dòng)相比自耦變壓器降壓起動(dòng)有幾個(gè)抽頭可選用，比較靈活缺點(diǎn)：自耦變壓器體積大，價(jià)格高，維修麻煩而且不允許頻繁起動(dòng)適用范圍：在起動(dòng)次數(shù)少，容量較大的籠型異步電動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較為廣泛例題4-5有一臺(tái)籠型三相異步電動(dòng)機(jī)PN=75kW，定子Δ

形聯(lián)結(jié)nN=1480r/min，IN=139A堵轉(zhuǎn)電流倍數(shù)kI=6，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)kS=1.6負(fù)載起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TL=265N?m供電變壓器要求起動(dòng)電流不大于350A請(qǐng)選擇合適的降壓起動(dòng)方法，通過計(jì)算來說明四、定子回路串接電抗器的降壓起動(dòng)

定子串電阻或電抗起動(dòng)，電壓從U1降至U1′，即加到定子繞組上的電壓在起動(dòng)時(shí)為U1′，這樣就減小了起動(dòng)電流。但使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩顯著減小。故只適用于空載或輕載起動(dòng)。結(jié)論：鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與U2成正比降壓起動(dòng)后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比起動(dòng)電流降低得更厲害適合于中、大容量輕載起動(dòng)。4.3.2高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)

1、高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)

用電阻率較高的導(dǎo)體來做轉(zhuǎn)子籠型繞組，同樣的轉(zhuǎn)子槽結(jié)構(gòu)，則繞組電阻R2變大，從而堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、轉(zhuǎn)差率高和機(jī)械特性軟等特點(diǎn)，適用于傳動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)矩大和不均勻沖擊負(fù)載以及正、反轉(zhuǎn)次數(shù)多的工作場合。如錘擊機(jī)、剪刀機(jī)、沖壓機(jī)和鍛冶機(jī)等機(jī)械設(shè)備。2、槽深式異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)：槽深h，槽寬b，h>>b，即h=(10～20)b與普通籠型異步電動(dòng)機(jī)相比，這種電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子槽形窄而深，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體或是整根的銅條，或是鋁熔液澆鑄而成。示意圖分析起動(dòng)時(shí)：n=0，s=1，f2=sf1=f1，f2較高，則sx2

較大，sx2>>R2，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小。槽頂部sx2小，則電流密度大，槽底部sx2大，則電流密度小。這種把導(dǎo)體中的電流排擠到槽頂部的作用稱趨表效應(yīng)(集膚效應(yīng)，擠流效應(yīng))。圖(b)為電流密度分布，自下而上逐漸增大，槽底部分導(dǎo)體在流通電流時(shí)所起作用很小，就相當(dāng)于導(dǎo)體有效高度及截面積縮小，導(dǎo)體電阻變大，從而減小了IS，增大了TS。見圖(c)所示，導(dǎo)體有效截面縮小，故起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，起動(dòng)性能得改善。分析正常運(yùn)行時(shí)：s很小，f2=sf1

很小，x2s=sx2

很小，這時(shí)轉(zhuǎn)子電流的大小主要由電阻決定。R2>>sx2，因各處電阻相等，則電流的分布是均勻的，導(dǎo)體截面積全部得以利用，而使轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小到較低的正常數(shù)值。(集膚效應(yīng)不明顯)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻加大，改善了起動(dòng)性能，而運(yùn)行時(shí)為正常值，轉(zhuǎn)子電阻仍然較小，不致影響電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。

缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子槽漏抗較大，功率因數(shù)稍低，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)稍小。特性曲線曲線1為普通鼠籠式曲線2為深槽式鼠籠異步電機(jī)3、雙籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上有兩套鼠籠。下籠（內(nèi)籠）：導(dǎo)體截面大，用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，電阻較小。上籠（外籠）：導(dǎo)體截面小，用電阻系數(shù)較大的黃銅制成，電阻較大。說明原理：交流電流的趨表效應(yīng)由左圖可見。上籠鏈的漏磁通少，所以電抗小，而下籠的漏磁通多，故漏電抗大。上下籠電抗及電阻關(guān)系是：分析1.起動(dòng)時(shí)：

n=0，s=1，f2=sf1=f1，f2較高，則sx2

較大，sx2>>R2，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小。因x2σ∝f2，x2σ>>R2，x2σ上<x2σ下，即電流主要通過上籠，故又稱上籠為起動(dòng)籠。由于上籠本身電阻大，起動(dòng)時(shí)，電流減小，轉(zhuǎn)矩增大，其機(jī)械特性如圖曲線1所示。2.正常運(yùn)行時(shí)：s很小，f2

很小，電流分配主要取決于轉(zhuǎn)子電阻R2

，R2>>sx2，即下籠電流大，上籠電流小，下籠起主要作用。故又稱下籠為運(yùn)行籠，其機(jī)械特性如圖曲線2所示。特性

曲線3為曲線1和2的合成曲線，即為雙鼠籠異步電機(jī)的機(jī)械特性?？梢婋p籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大具有較好的起動(dòng)性能。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子漏抗較大，功率因數(shù)稍低，過載能力比普通型異步機(jī)低，而且用銅量較多，制造工藝復(fù)雜。價(jià)格較高。一般用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的生產(chǎn)機(jī)械上。4.3.3繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)采用繞線式電機(jī)，增大轉(zhuǎn)子電阻。既增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又減小起動(dòng)電流。常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。一、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動(dòng)

在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娮?既能限制起動(dòng)電流，又能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

為了有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、使起動(dòng)過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)對(duì)稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸切除起動(dòng)電阻。如圖為三級(jí)起動(dòng)，即m=3?，F(xiàn)以三級(jí)起動(dòng)為例，即m=3。分級(jí)起動(dòng)過程TABCDER2R2+Rs1+Rs2=RZ2R2+Rs1=RZ1R2+Rs1+Rs2+Rs3=RZ3nT1T2TL0n1FGHIn起動(dòng)的快速性和平穩(wěn)性與起動(dòng)級(jí)數(shù)m、轉(zhuǎn)矩T1及T2有關(guān)。一般取T1≤0.85Tm，T2=（1.1~1.2）TL，電動(dòng)機(jī)由A點(diǎn)開始起動(dòng)，經(jīng)A→B→C→D→E→F→G→H→I，完成起動(dòng)過程.二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)頻敏變阻器是一鐵損很大的三相電抗器。

起動(dòng)時(shí)，S2斷開，S1閉合，轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器。起動(dòng)時(shí),,頻敏變阻器鐵損大,反映鐵損耗的等效電阻大,相當(dāng)于轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)較大電阻。隨著上升,減小,鐵損減少,等效電阻減小,相當(dāng)于逐漸切除,起動(dòng)結(jié)束,S2閉合，切除頻敏變阻器，轉(zhuǎn)子電路直接短路。頻敏變阻器的阻值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的升高自動(dòng)減小。4.3.4、異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)（不講）傳統(tǒng)的籠型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有Y-Δ起動(dòng)，串電阻或電抗器降壓起動(dòng)，串自耦變壓器起動(dòng)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但仍然存在許多問題：(a)上述起動(dòng)方式在電機(jī)起動(dòng)過程中需要進(jìn)行電源切換，電動(dòng)機(jī)將有瞬時(shí)大電流沖擊問題。(b)起動(dòng)設(shè)備的起動(dòng)參數(shù)一般無法調(diào)整，負(fù)載的適應(yīng)性較差，對(duì)較重的負(fù)載，經(jīng)常出現(xiàn)難以起動(dòng)的現(xiàn)象。(c)起動(dòng)過程中，接觸器帶負(fù)載切換，容易造成接觸器觸點(diǎn)的拉弧損失，發(fā)生故障多，工作量大。軟起動(dòng)1、軟起動(dòng)器的主電路由三組反并聯(lián)的晶閘管組成的軟起動(dòng)器如圖所示：Y形調(diào)壓電路控制晶閘管的控制角的大小，就可使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流按工作要求所設(shè)定的規(guī)律變化。2、電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)方式斜坡電壓軟起動(dòng)恒流軟起動(dòng)斜坡恒流軟起動(dòng)脈沖恒流軟起動(dòng)籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1在額定電壓下直接起動(dòng)（4.3.1）2星-三角（Y-Δ）降壓起動(dòng)（4.3.1）3自耦變壓器降壓起動(dòng)（4.3.1）4定子回路串接電抗器降壓起動(dòng)（4.3.1）5高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)——了解（4.3.2）6軟起動(dòng)——不講（4.3.4）繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（4.3.3）異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)4.3.1鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.2高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的異步電動(dòng)機(jī)4.3.3繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)4.3.4異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)4.3.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3.6三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)4.3.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的表達(dá)式為異步電動(dòng)機(jī)有三種基本的調(diào)速方法：變頻調(diào)速：改變電源頻率f1變極調(diào)速：改變定子繞組的極對(duì)數(shù)

p變轉(zhuǎn)差率調(diào)速：改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法不改變同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法改變s調(diào)速方法又有以下幾種：轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接不同的電阻串級(jí)調(diào)速：繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電勢調(diào)壓調(diào)速：改變異步電動(dòng)機(jī)定子電源電壓異步機(jī)調(diào)速方法變極調(diào)速——鼠籠電機(jī)變轉(zhuǎn)差率s

調(diào)速調(diào)壓調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速串級(jí)調(diào)速（不講）變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速4.3.5異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速1變頻調(diào)速——重點(diǎn)2變極調(diào)速3轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速4串級(jí)調(diào)速——不講5調(diào)壓調(diào)速1變頻調(diào)速改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)電源的頻率f1可以改變旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢的同步轉(zhuǎn)速n1從而達(dá)到調(diào)速的目的將電動(dòng)機(jī)的額定頻率（f1=50Hz

）稱為基頻變頻調(diào)速時(shí)既可以從基頻向上調(diào)也可以從基頻向下調(diào)（1）．基頻以下的變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于定子漏阻抗壓降很小，所以電動(dòng)機(jī)定子每相電壓故在降低電源頻率f1的同時(shí)必須相應(yīng)地降低電源電壓U1以保證主磁通Φ1基本不變U1不變?chǔ)?↑I0↑↑pFe↑↑η↓↓f1↓降低U1有兩種方式：降低U1有兩種方式：保持

E1/f1=常數(shù) ——電動(dòng)勢難以直接控制保持

U1/f1=常數(shù)

——常用變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性

（基頻以下，保持

U1/f1=常數(shù)）

只要找出n1、Tm，sm，Ts及Δnm與頻率關(guān)系，即可定性畫出機(jī)械特性。1)最大轉(zhuǎn)矩Tm(1)當(dāng)f1較高但f1<50Hz時(shí)：

R1<<x1+x2ˊ，忽略r1，

當(dāng)Tm=常數(shù)，U1/f1=常數(shù)(2)當(dāng)f1較低時(shí)：

R1的影響不能忽略，在R1上產(chǎn)生I12R1→E1↓→

→Φm↓→Tm↓

當(dāng)f1↓→R1的影響↑→Tm↓2)運(yùn)行段的斜率

找出sm，Δnm與f1的關(guān)系。當(dāng)f1較高時(shí)，忽略R1，且f1<50Hz

可見，Δnm與f1無關(guān)。無論在基頻以下還是在基頻以上調(diào)速時(shí)，Δnm基本不變，則變頻調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性與固有機(jī)械特性平行，只有在頻率f1很低時(shí)，R1不可以忽略，Δnm減小，機(jī)械特性更硬些。保持U1/f1=常數(shù)的變頻調(diào)速

機(jī)械特性曲線f1較高時(shí)Tm基本保持不變轉(zhuǎn)速降△nm不變機(jī)械特性近似平行f1較低時(shí)f1↓→Tm↓轉(zhuǎn)速降△nm↓機(jī)械特性會(huì)更硬些（3）特點(diǎn)由于Φ1≈常數(shù)所以該調(diào)速方式為

近似恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式低頻時(shí)，Tm下降較多所以電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)

可能帶不動(dòng)負(fù)載適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載2．基頻以上的變頻調(diào)速基頻以上調(diào)速時(shí)，頻率從向上升高受到電機(jī)絕緣耐壓的限制，定子電壓不能隨之升高只能保持U1=UN不變f1↑

→

Φ1↓所以三相異步電動(dòng)機(jī)在基頻以上的調(diào)速類似于他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的弱磁升速（1）最大轉(zhuǎn)矩Tm由于基頻以上f1>50Hzf1越高，Tm越小（2）運(yùn)行段的斜率由于基頻以上f1>50Hz∴不同f1的各條機(jī)械特性近似平行=常數(shù)保持U1=UN不變

的升頻調(diào)速機(jī)械特性曲線f1越高 Tm越小不同f1的

各條機(jī)械特性近似平行（3）基頻以上調(diào)速的特點(diǎn)近似為恒功率調(diào)速方式而∴PM=TΩ1近似不變

適用于恒功率負(fù)載f1↑Φ1↓T↓f1↑n1↑Ω1↑U1=UN不變變頻調(diào)速主要特點(diǎn)目前，三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速具有很好的調(diào)速性能完全可與直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能相媲美其主要特點(diǎn)如下：（1）調(diào)速范圍廣（2）頻率f1可連續(xù)調(diào)節(jié)，故變頻調(diào)速為無級(jí)調(diào)速（3）機(jī)械特性較硬，靜差率小（4）從基頻向下調(diào)速，屬恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式

從基頻向上調(diào)速，屬恒功率調(diào)速方式（5）運(yùn)行效率高2變極調(diào)速改變?nèi)喈惒诫妱?dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p可以改變同步轉(zhuǎn)速n1從而使轉(zhuǎn)速得到調(diào)節(jié)

籠型異步電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)的改變

是通過改變定子繞組的接線方式來實(shí)現(xiàn)的變極原理:以4極變2極為例：

可見，改變異步電動(dòng)機(jī)的定子每相繞組中一半線圈的電流方向，即半相繞組反相，則電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)便成倍的變化。變極調(diào)速時(shí),轉(zhuǎn)速幾乎是成倍變化的,調(diào)速的平滑性較差,但具有較硬的機(jī)械特性,穩(wěn)定性好。

改變一個(gè)半相繞組的接線方式很多。如3轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)

轉(zhuǎn)子串入不同電阻值

便可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速適用范圍：繞線式異步電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的機(jī)械特性曲線如圖中A、B、C、D交點(diǎn)R2↑n1不變，sm↑，Tm不變;串電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，S越大。調(diào)速電阻的計(jì)算同一T值下有：s∝R2+RS由已知的轉(zhuǎn)速n(或轉(zhuǎn)差率s)可求出RS。TDCR2R2+Rs2R2+Rs1R2+Rs3nTL0n1BAn轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，初投資不高，易于實(shí)現(xiàn)缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)調(diào)節(jié)，屬有級(jí)調(diào)速，調(diào)速平滑性差空載或輕載時(shí)轉(zhuǎn)速變化不大機(jī)械特性較軟低速時(shí)轉(zhuǎn)子銅耗大，效率低雖然PM=TΩ1=TLΩ1=常數(shù)，但n↓→s↑→pCu2=sPM↑→Pm=PM－pCu2↓→P2↓→η↓5調(diào)壓調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速是指降低定子電壓調(diào)速對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，前兩種電壓下的穩(wěn)定工作點(diǎn)分別為a、b，在電壓U″下沒有交點(diǎn)對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載，在各不同電壓下的穩(wěn)定工作點(diǎn)分別為a′、b′、c′達(dá)到調(diào)速的目的圖28異步電動(dòng)機(jī)調(diào)壓調(diào)速時(shí)的機(jī)械特性曲線恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載調(diào)壓調(diào)速的特點(diǎn)：當(dāng)定子電壓較低時(shí)最大轉(zhuǎn)矩Tm減小很多，過載能力較差負(fù)載稍有波動(dòng)，電機(jī)就會(huì)停轉(zhuǎn)對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載調(diào)速范圍很小對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載調(diào)速范圍雖然較大但在低速時(shí)，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重因此電動(dòng)機(jī)不能在低速下長期運(yùn)行4.3.6三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)在交流電力拖動(dòng)系統(tǒng)中如果三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩

T

與轉(zhuǎn)速

n

的方向相反時(shí)那么電動(dòng)機(jī)便處于制動(dòng)狀態(tài)1．制動(dòng)的目的使拖動(dòng)系統(tǒng)迅速減速并停車 ——制動(dòng)過程這時(shí)，制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)從某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下降到零的過程限制位能性負(fù)載的下放速度 ——制動(dòng)運(yùn)行

這時(shí)，制動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)處于某一穩(wěn)定的制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)保持勻速運(yùn)行2．三相異步電動(dòng)機(jī)制動(dòng)方法能耗制動(dòng)反接制動(dòng)倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)回饋制動(dòng)1回饋制動(dòng)當(dāng)三相異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速，即異步電動(dòng)機(jī)便處于回饋制動(dòng)狀態(tài)1．回饋制動(dòng)的工作原理電機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向

與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢方向

與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反轉(zhuǎn)子電流的方向

與電動(dòng)狀態(tài)時(shí)的方向相反電磁轉(zhuǎn)矩

T改變方向T

的實(shí)際方向與

n

的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相反起制動(dòng)作用n1NSn<n1n1NSn>n1v電動(dòng)狀態(tài)回饋制動(dòng)2．回饋制動(dòng)的能量關(guān)系轉(zhuǎn)子向定子傳遞電磁功率負(fù)載（或原動(dòng)機(jī)）向電動(dòng)機(jī)軸輸入機(jī)械功率2．回饋制動(dòng)的能量關(guān)系根據(jù)電機(jī)運(yùn)行的相量圖可知（參見教材P87圖4.55）電動(dòng)機(jī)的輸入功率無功功率電動(dòng)機(jī)向電網(wǎng)輸送有功功率電機(jī)仍需從電網(wǎng)輸入無功功率以便建立空間旋轉(zhuǎn)磁場回饋電功率——回饋制動(dòng)3．回饋制動(dòng)的機(jī)械特性曲線IIIIIIIV正向回饋制動(dòng)反向回饋制動(dòng)圖4.56異步電動(dòng)機(jī)回饋制動(dòng)狀態(tài)下的機(jī)械特性曲線n>0n<0n>n1

2反接制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的反接制動(dòng)

就是在電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)

突然改變異步電動(dòng)機(jī)的三相電源相序

而產(chǎn)生的制動(dòng)當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)在三相電源正相序穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)

突然改變?yōu)樨?fù)相序的制動(dòng)稱為正向反接制動(dòng)反過來，在三相電源負(fù)相序穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)

突然改變?yōu)檎嘈虻闹苿?dòng)稱為反向反接制動(dòng)1．反接制動(dòng)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)定子任意二相反接即三相電源相序改變之后電動(dòng)機(jī)定子的旋轉(zhuǎn)磁場反向轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢反向轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流反向電磁轉(zhuǎn)矩反向，起到了制動(dòng)的作用2．反接制動(dòng)的能量關(guān)系若設(shè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的方向?yàn)檎齽t此時(shí)同步轉(zhuǎn)速應(yīng)為-n1定子仍向轉(zhuǎn)子傳遞電磁功率向電動(dòng)機(jī)軸輸入機(jī)械功率負(fù)載的動(dòng)能不斷被電動(dòng)機(jī)吸收3．反接制動(dòng)的機(jī)械特性曲線如果拖動(dòng)反抗性負(fù)載 A→

B→

C若不立即切斷電源

C→

D如果拖動(dòng)位能性性負(fù)載 C→

E(反向回饋制動(dòng)n<-n1)反接制動(dòng)過程為

BC

段

在第Ⅱ象限，n>0，T<0為防止電流過大

轉(zhuǎn)子回路串電阻

反接制動(dòng)過程為B′C′段TTL0nn1123-n1-TL4．說明反接制動(dòng)時(shí)，為了防止電機(jī)的電流過大，通常在二相電源反接的同時(shí)在轉(zhuǎn)子回路中串入制動(dòng)電阻（對(duì)應(yīng)于上圖曲線3的情況），而且外串電阻要比轉(zhuǎn)子本身的電阻大得多，這樣外串電阻可以消耗轉(zhuǎn)子回路大部分銅損耗，以保護(hù)電動(dòng)機(jī)不至于過熱而損壞；改變轉(zhuǎn)子回路外串制動(dòng)電阻的大小，還可以改變制動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。為了使整個(gè)制動(dòng)過程中都保持比較大的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，還可以采用轉(zhuǎn)子回路串入大電阻并分級(jí)切除的制動(dòng)方式5．反接制動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大制動(dòng)時(shí)間短缺點(diǎn)不易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車能量損耗大（對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī)而言）6．反接制動(dòng)的適用場合適用于頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械有利于迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率3倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)1．倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)的工作原理三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行當(dāng)在轉(zhuǎn)子回路串入一定值的電阻，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低如果所串的電阻超過某一數(shù)值后會(huì)使得電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)即位能性負(fù)載倒過來拉著電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)此時(shí)，電動(dòng)機(jī)必須輸出與轉(zhuǎn)速方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩以限制位能性負(fù)載的下放速度倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)電動(dòng)狀態(tài)2．倒拉反轉(zhuǎn)制動(dòng)的機(jī)械特性拖動(dòng)位能性恒轉(zhuǎn)