電機(jī)與拖動8三相異步電動機(jī)的起動與制動

8.1三相異步電動機(jī)直接起動8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動第8章三相異步電動機(jī)的起動與制動8.2三相鼠籠式異步電動機(jī)降壓起動8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)

三相異步電動機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過程中，由于生產(chǎn)上的需要而起動和停止。在選用電動機(jī)時(shí)，必須要求電動機(jī)能帶動生產(chǎn)機(jī)械并很快地轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速。8.1三相異步電動機(jī)直接起動上一頁下一頁返回下一節(jié)一、異步電動機(jī)起動要求(1)能產(chǎn)生足夠大的起動轉(zhuǎn)矩Ts，使電動機(jī)很快地轉(zhuǎn)動起來。(2)起動電流Is不要太大，避免起動時(shí)大電流在電網(wǎng)上產(chǎn)生較大的壓降而影響接在電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備和電動機(jī)的正常運(yùn)行。此外，起動時(shí)間要滿足生產(chǎn)機(jī)械要求，起動設(shè)備要簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠。從前面分析三相異步電動機(jī)固有機(jī)械特性而知道，如果在額定電壓下直接起動三相異步電動機(jī)，起動電流大，而起動轉(zhuǎn)矩并不大，這時(shí)的功率因數(shù)低。上一頁下一頁返回下一節(jié)一般普通鼠籠式異步電動機(jī)，所以要研究異步機(jī)的起動特性和異步機(jī)的各種起動方法。nn10I0TsIsT,I1n=f(I1)n=f(T)

三相異步電動機(jī)直接起動時(shí)的機(jī)械特性和電流特性二、固有起動特性1.特點(diǎn)上一頁下一頁返回下一節(jié)*起動電流大的原因

起動時(shí),,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢大,使轉(zhuǎn)子電流大,根據(jù)磁動勢平衡關(guān)系,定子電流必然增大。*起動轉(zhuǎn)矩不大的原因從下述公式分析起動時(shí),,遠(yuǎn)大于運(yùn)行時(shí)的,轉(zhuǎn)子漏抗很大,很低,盡管很大,但并不大。由于起動電流大,定子漏阻抗壓降大,使定子感應(yīng)電動勢減小,對應(yīng)的氣隙磁通減小。由上述兩個(gè)原因使得起動轉(zhuǎn)矩不大。上一頁下一頁返回下一節(jié)(1)起動電流大的影響對電動機(jī)本身的影響；對電源和其他負(fù)載的影響；電動機(jī)起動瞬間對負(fù)載會造成一定的機(jī)械沖擊2.直接起動存在的問題(2)起動轉(zhuǎn)矩不大的影響起動時(shí)必須滿足Ts>1.1TL條件電動機(jī)才能起動起來，在空載情況下可以滿足上述要求，而當(dāng)重載起動時(shí)可能滿足不了上述要求。上一頁下一頁返回下一節(jié)三、小容量電機(jī)的直接起動

將定子三相繞組直接接在三相電源上起動，稱直接起動。一般7.5kW以下的小容量鼠籠異步電動機(jī)都可以直接起動。如果變壓器容量足夠大，直接起動的容量還可相應(yīng)增大，一般按經(jīng)驗(yàn)公式核定：

式中kI為起動電流倍數(shù)；Is為電動機(jī)的起動電流（A）；IN為電動機(jī)的額定電流（A）；SN為電源變壓器總?cè)萘?；PN為電動機(jī)的額定功率。上一頁下一頁返回下一節(jié)QSFR~M3~KM2KM11FUL1L2L3N2FUSB1SB2KM1KM2SB3KM2KM1FRKM1KM2

鼠籠式三相異步電動機(jī)正反轉(zhuǎn)直接起動接線圖上一頁下一頁返回下一節(jié)說明:

起動電流大，對電機(jī)本身無太大影響（因?yàn)槭嵌虝r(shí)的，且現(xiàn)代設(shè)計(jì)的鼠籠電機(jī)都按直接起動電磁力和發(fā)熱來考慮機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定的）主要對電網(wǎng)有影響，如果電源容量較大，可以直接起動。一般7.5千瓦以下容量電動機(jī)可以直接起動。注意：容量大小不是絕對的，如果電網(wǎng)容量大，就可以允許容量再大些的電機(jī)直接起動。只要直接起動時(shí)起動電流在電網(wǎng)中引起電壓降不超過電網(wǎng)額定電壓的（10～15）%就允許直接起動。上一頁下一頁返回下一節(jié)當(dāng)電網(wǎng)容量不夠大而不能采用直接起動時(shí)，根據(jù)起動電流與端電壓成正比的關(guān)系，可以采用降低電壓的辦法來減小起動電流，簡稱降壓起動。降壓起動只適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。常用的降壓起動方法主要有定子串接電抗器起動、Y-Δ起動、自耦變壓器起動和延邊三角形起動等。8.2三相鼠籠式異步電動機(jī)降壓起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)一、定子串電抗降壓起動籠型異步電動機(jī)串電抗降壓起動原理圖1.線路上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)2.降壓原理(a)直接起動(b)定子串電抗起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)3.電抗X的計(jì)算（Y連接）（Δ連接）一、定子串電抗降壓起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡單缺點(diǎn)：定子串電抗器起動降低了起動電流，但起動轉(zhuǎn)矩降低的更多。因此，定子串電抗器起動只能用于空載和輕載起動。4.優(yōu)、缺點(diǎn)一、定子串電抗降壓起動定子回路串接的電抗器換成電阻，即定子回路串電阻起動，也屬于降壓起動，能夠降低起動電流。但由于外串電阻上有較大的有功功率損耗，特別對中大型異步電動機(jī)很不經(jīng)濟(jì)。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、Y-Δ起動籠型異步電動機(jī)Y-Δ起動的原理線路圖1.線路上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)2.降壓原理(a)直接起動(b)Y-Δ起動ABCZYXABZXYABC電動機(jī)直接起動時(shí)，定子繞組Δ接上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)ABCZYX（b）Y-Δ起動Y接和Δ接時(shí)起動線電流比值為

上式說明，Y-Δ起動時(shí)，盡管相電壓和相電流與直接起動時(shí)相比降低到原來的，但是，對供電變壓器造成沖擊的起動電流則降低到直接起動時(shí)的1/3。

二、Y-Δ起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)ABCZYX（b）Y-Δ起動二、Y-Δ起動若直接起動時(shí)起動轉(zhuǎn)矩為，Y-Δ起動時(shí)起動轉(zhuǎn)矩為，則

起動轉(zhuǎn)矩與起動電流降低的倍數(shù)一樣，都是直接起動的1/3。

上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)優(yōu)點(diǎn)：方法簡單（只需一個(gè)Y-Δ轉(zhuǎn)換開關(guān)），價(jià)格便宜，在輕載起動條件下應(yīng)該優(yōu)先采用；起動轉(zhuǎn)矩和起動電流都降為三分之一。缺點(diǎn)：只有三分之一檔；只適用于工作時(shí)三角型接法的異步電動機(jī)。3.優(yōu)、缺點(diǎn)二、Y-Δ起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)三、自耦變壓器降壓起動異步電動機(jī)自耦變壓器降壓起動的原理線路圖1.線路上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)2.工作原理降壓起動與直接起動相比，供電變壓器提供起動電流的關(guān)系為上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)2.工作原理自耦變壓器降壓起動時(shí)電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩與直接起動時(shí)起動轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)采用自耦變壓器降壓起動時(shí)，與直接起動相比較，電壓降低到原來的，起動電流與起動轉(zhuǎn)矩降低到原來的。實(shí)際上，起動用的自耦變壓器備有幾個(gè)抽頭供選用。例如QJ2型有三個(gè)抽頭，分別為55%（即55%）、64%、73%（出廠時(shí)接在73%抽頭上）；QJ3型也有三個(gè)抽頭，分別為40%、60%、80%（出廠時(shí)接在60%抽頭上）。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)自耦變壓器降壓起動與定子串電抗起動相比，當(dāng)限定的起動電流相同時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩?fù)p失的較少；與Y-Δ起動相比，有幾種抽頭供選用，比較靈活，并且較大時(shí)，可以拖動較大的負(fù)載起動。但是自耦變壓器體積大，價(jià)格高，也不能帶重負(fù)載起動。自耦變壓器降壓起動在較大容量鼠籠異步電動機(jī)上被廣泛應(yīng)用。3.特點(diǎn)三、自耦變壓器降壓起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)三相籠型異步電動機(jī)起動方法的比較

起動方法起動電壓相對值（電動機(jī)相電壓）起動電流相對值（供電變壓器線電流）起動轉(zhuǎn)矩相對值起動設(shè)備直接起動111最簡單串電抗起動uuu2一般Y-Δ起動1/31/3簡單，只用于Δ接380V電機(jī)自耦變壓器N2/N1(N2/N1)2(N2/N1)2較復(fù)雜，有三種抽頭可選3.特點(diǎn)三、自耦變壓器降壓起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)四、延邊三角形起動籠型異步電動機(jī)定子三相繞組連接成延邊三角形引出9個(gè)出線端的定子三相繞組上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)對于重載起動的籠型異步電動機(jī)來說，前面介紹的幾種方法已經(jīng)不能滿足起動的需要，必須采取其他的措施來提高起動轉(zhuǎn)矩。高起動轉(zhuǎn)矩的籠型異步電動機(jī)包括高轉(zhuǎn)差率異步電動機(jī)、深槽式異步電動機(jī)和雙籠異步電動機(jī)等幾種類型，其中后兩種都是從轉(zhuǎn)子槽形入手，利用“集膚效應(yīng)”（也稱趨膚效應(yīng)）來達(dá)到起動時(shí)轉(zhuǎn)子電阻較大而正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電阻自動變小的要求。8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)一、高轉(zhuǎn)差率籠型異步電動機(jī)1－普通鼠籠；2－高轉(zhuǎn)差率；3－起重冶金；4－力矩式8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)

為了增大轉(zhuǎn)子電阻，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不是采用純鋁，而是改用電阻率較高的鋁合金澆注，由于其正常運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)差率比一般鼠籠式異步電動機(jī)高，故又稱為高轉(zhuǎn)差率鼠籠異步電動機(jī)。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、深槽式籠型異步電動機(jī)電流密度沿槽高各點(diǎn)高度8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)1.構(gòu)造(a)槽漏磁通分布(b)電流密度深槽式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子采用深而窄的槽形上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)利用集膚效應(yīng)，使得起動時(shí)轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流的頻率較高（），電流主要集中在槽口處，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電阻加大，從而限制了起動電流，并且增大了起動轉(zhuǎn)矩的目的。而正常運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)子頻率較低（），集膚效應(yīng)基本消失，則轉(zhuǎn)子電阻恢復(fù)，從而確保了正常運(yùn)行時(shí)異步電動機(jī)的效率。

二、深槽式籠型異步電動機(jī)

2.工作原理上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、深槽式籠型異步電動機(jī)

2.工作原理集膚效應(yīng)在普通異步電動機(jī)中也存在，只是因?yàn)椴坌尾荒菢诱蜕睿绊懖伙@著而已。與普通異步電動機(jī)相比較，深槽式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子槽漏抗較大，它的功率因數(shù)稍低，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)稍小。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)3.深槽式異步電動機(jī)機(jī)械特性128.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)二、深槽式籠型異步電動機(jī)

上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)三、雙鼠籠異步電動機(jī)

外籠內(nèi)籠8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)1.構(gòu)造轉(zhuǎn)子槽與槽漏磁通分布上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)三、雙鼠籠異步電動機(jī)

8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)1.構(gòu)造異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子上有兩套導(dǎo)條，外籠（起動籠、上籠））與內(nèi)籠（運(yùn)行籠、下籠），兩籠間由狹長的縫隙隔開。外籠通常用電阻系數(shù)較大的黃銅或鋁青銅制成，且導(dǎo)條截面較小，故電阻較大；內(nèi)龍籠截面較大，用紫銅等電阻系數(shù)較小的材料制成，故電阻較小。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)三、雙鼠籠異步電動機(jī)

8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)2.工作原理利用集膚效應(yīng)，確保起動時(shí)，因轉(zhuǎn)子頻率較高，使得轉(zhuǎn)子電流主要集中在電阻較大的外籠（或起動籠）；正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率較低，轉(zhuǎn)子電流主要集中在電阻較小的內(nèi)籠（或運(yùn)行籠）。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)三、雙鼠籠異步電動機(jī)

1238.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)3.機(jī)械特性上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)雙鼠籠異步電動機(jī)比普通異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子漏電抗大，功率因數(shù)稍低，但效率卻差不多。雙鼠籠異步電動機(jī)不像深槽式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子槽很深，因此具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，適用于高轉(zhuǎn)速大容量的電機(jī)。8.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)三、雙鼠籠異步電動機(jī)

上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)同容量籠型異步電動機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)

型式特點(diǎn)PN

/

kWKIKTλmcos

φη普通鼠籠107.01.42.00.870.88雙鼠籠高起動轉(zhuǎn)矩107.02.02.00.860.87高轉(zhuǎn)差率105.52.62.7－0.79起重冶金專用105.233.383.710.780.838.3高起動轉(zhuǎn)矩的三相鼠籠式異步電動機(jī)三、雙鼠籠異步電動機(jī)

上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)由于大型電動機(jī)容量大，起動電流對電網(wǎng)沖擊較大，又因帶重載，負(fù)載要求電機(jī)提供較大的起動轉(zhuǎn)矩，顯然前述籠型異步電動機(jī)起動方法很難同時(shí)滿足這兩個(gè)要求，而繞線式異步電動機(jī)就顯示出明顯的優(yōu)勢。只要轉(zhuǎn)子回路串的電阻合適，就可降低起動電流，同時(shí)增大起動轉(zhuǎn)矩，因而繞線式三相異步電動機(jī)可以應(yīng)用在重載和頻繁起動的生產(chǎn)機(jī)械上。8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)一、轉(zhuǎn)子串電阻分級起動8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動三相繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組可以通過電刷和滑環(huán)外串三相對稱電阻，達(dá)到降低起動電流并同時(shí)提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。起動結(jié)束后，通過集電環(huán)將外串電阻短路，以確保電機(jī)的運(yùn)行效率不受影響。1.線路繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的起動接線圖上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)一、轉(zhuǎn)子串電阻分級起動8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動為了確保起動過程盡可能平穩(wěn)，傳統(tǒng)的繞線式異步電動機(jī)多采用逐級切除外串轉(zhuǎn)子電阻的方法進(jìn)行起動。1.線路繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻分級起動接線圖上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)一、轉(zhuǎn)子串電阻分級起動8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動2.工作原理(a)接線圖(b)機(jī)械特性上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)一、轉(zhuǎn)子串電阻分級起動8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動2.工作原理(a)接線圖起動步驟：接觸器K1、K2、K3斷開；電動機(jī)轉(zhuǎn)速升高到b點(diǎn)時(shí)，接觸器K3閉合；電動機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到d點(diǎn)，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，接觸器K2閉合；電動機(jī)轉(zhuǎn)速又繼續(xù)升高，到達(dá)f點(diǎn)時(shí)，電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，接觸器K1閉合；電動機(jī)轉(zhuǎn)速又繼續(xù)升高，經(jīng)過h點(diǎn)后，最后穩(wěn)定運(yùn)行在j點(diǎn)。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動

8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動1.線路KKABC用外串頻敏變阻器來取代外串電阻起動可以克服轉(zhuǎn)子串電阻分級起動所造成的沖擊。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動

8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動2.頻敏變阻器頻敏變阻器的等效電路頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)與等效電路上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動

8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動2.頻敏變阻器基本工作原理：利用渦流效應(yīng)，在起動時(shí)，轉(zhuǎn)子電流的頻率較高，鐵心內(nèi)的渦流損耗與頻率的平方成正比，等效鐵耗電阻自然較大，從而既限制了起動電流，又達(dá)到了提高起動轉(zhuǎn)矩的目的。隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子電流的頻率下降，鐵心內(nèi)的渦流損耗以及相應(yīng)的也隨著下降，從而確保了繞線式異步電動機(jī)的平滑起動。起動過程結(jié)束后，可通過集電環(huán)將頻敏變阻器短接后切除。上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)二、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動

8.4繞線式三相異步電動機(jī)的起動3.機(jī)械特性上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)1.電動狀態(tài)

T與n方向一致，n<n1，0<s<1，T為拖動轉(zhuǎn)矩，特性在第Ⅰ、Ⅲ象限。2.制動狀態(tài)

T與n方向相反，T為制動轉(zhuǎn)矩，特性在第Ⅱ、Ⅳ象限。分為反接制動，能耗制動，回饋制動(再生發(fā)電制動)，倒拉反轉(zhuǎn)。8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)一、電動與制動狀態(tài)上一頁下一頁返回下一節(jié)上一節(jié)反向電動運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；2－降低電源頻率的人為機(jī)械特性；3－電源相序?yàn)樨?fù)序（A－B－C）時(shí)的固有機(jī)械特性123正向電動運(yùn)行8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)一、電動與制動狀態(tài)上一頁下一頁上一頁下一頁返回上一節(jié)一、能耗制動運(yùn)行狀態(tài)1.方法及制動原理方法：

將正在運(yùn)行的三相異步電動機(jī)定子繞組斷開三相交流電源，同時(shí)在定子兩相繞組內(nèi)通入直流電流。電動運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，KM1閉合，能耗制動時(shí)KM1斷開，KM2閉合8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)接線圖M3~RWRKM2KM1~L1L2L3+-(a)接線圖NSn1n1TnNSTn電動狀態(tài)制動狀態(tài)(b)能耗制動原理8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)制動原理

當(dāng)定子繞組拉開三相交流電，通入直流電時(shí)，定子磁場變?yōu)楣潭ú粍拥暮愣ù艌?。轉(zhuǎn)子由于慣性仍順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場產(chǎn)生的感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流的方向與電動狀態(tài)時(shí)相反，從而使電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與電動狀態(tài)時(shí)相反，即T為逆時(shí)針方向，這時(shí)T與n方向相反，故為制動狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)速n=0時(shí)，T=0，電動機(jī)不再產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。從而能準(zhǔn)確停車。上一頁下一頁返回上一節(jié)

制動過程中，n>0，T<0，所以特性在Ⅱ象限能量關(guān)系為：動能→電能→消耗在轉(zhuǎn)子電阻上。NSn1n1TnNSTn電動狀態(tài)制動狀態(tài)8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)2.機(jī)械特性(1)定子等效電流I1的大小能耗制動時(shí)，定子繞組通入直流I_產(chǎn)生固定磁勢F_，在空間按正弦分布。轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n切割定子固定磁場。這時(shí)能耗制動的轉(zhuǎn)差率sn=n/n1，也稱相對轉(zhuǎn)速。電動機(jī)處于電動狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)子以Δn切割定子旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)差率為s=(n1-n)/n1。當(dāng)n=0時(shí)，能耗制動的轉(zhuǎn)差率sn=0。當(dāng)在同步轉(zhuǎn)速下n=n1時(shí)，sn=1。這時(shí)轉(zhuǎn)子電勢最大snE2=E2，電抗為snX2=X2。所以能耗制動時(shí)其轉(zhuǎn)差為0<sn<1。8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)分析

現(xiàn)用分析異步電動機(jī)正常運(yùn)行的方法來分析能耗制動的情況。其方法為：將轉(zhuǎn)子看成不動，定子固定磁場朝相反方向以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)。結(jié)果與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)相同。將定子固定磁場，用一個(gè)等效的旋轉(zhuǎn)磁場來代替，其轉(zhuǎn)速為n、轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子實(shí)際轉(zhuǎn)向相反，并稱產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場的定子電流——等效交流電流I1。上一頁下一頁返回上一節(jié)推導(dǎo)

令F~=F

，式中F

為合成的直流磁勢；F~為通交流電時(shí)產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁勢。如果定子接成Y接，而且其二相通直流電時(shí)，合成磁場見圖，其中設(shè)N1a定子每相繞組的串聯(lián)有效匝數(shù)，即：上一頁下一頁返回上一節(jié)8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)一、能耗制動運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)(2)電流相量圖合成磁勢勵(lì)磁電流Iμ為勵(lì)磁電流無功分量，Ia為勵(lì)磁電流有功分量當(dāng)忽略有功分量時(shí)，

I0≈Iμ相量圖如圖所示由電流相量圖可得：上一頁下一頁返回上一節(jié)討論當(dāng)n=0時(shí)，當(dāng)n↑時(shí)，n↑時(shí)→電動狀態(tài)時(shí)：I2′↑→I1↑→I0不變→Φm不變化能耗制動時(shí)：I2′隨n變化，但I(xiàn)1不變→I0μ變化→Φm大小變化但方向不變。

上一頁下一頁返回上一節(jié)(3)機(jī)械特性方程特性方程：上式與電動機(jī)實(shí)用公式相似，所以機(jī)械特性曲線的形狀也與電動機(jī)相似，只是當(dāng)n=0時(shí)，T=0過原點(diǎn)。上一頁下一頁返回上一節(jié)(4)分析機(jī)械特性曲線(i)設(shè)磁路不飽和Xm=常數(shù)，增大r2′(I1不變)時(shí)→smN↑Tm不變，可得曲線2。(這里是以反向電動狀態(tài)s軸為依據(jù))(ii)保持r2′、sm不變，增大I

時(shí)→I1↑→Tm↑設(shè)磁路未飽和Xm=常數(shù)，可得曲線3，它同異步機(jī)改變定子電壓的人為特性變化規(guī)律相同(因?yàn)楦淖兌ㄗ与妷壕透淖兞藲庀洞磐é祄的大小，而改變直流電流I

也將改變恒定磁場的數(shù)值，二者實(shí)質(zhì)相同，所以特性變化規(guī)律相同)上一頁下一頁返回上一節(jié)12能耗制動過程能耗制動運(yùn)行1－固有機(jī)械特性；2－能耗制動機(jī)械特性2.機(jī)械特性8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)能耗制動過程實(shí)現(xiàn)條件電源條件:電源突然切除，電樞回路串電阻負(fù)載條件:拖動反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)一、能耗制動運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)K1ABCK2M~NS8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)二、反接制動1.線路上一頁下一頁返回上一節(jié)正向電動運(yùn)行+n+n反接制動過程二、反接制動8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)2.制動過程上一頁下一頁返回上一節(jié)12反接制動過程反向起動過程N(yùn)S8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)二、反接制動上一頁下一頁返回上一節(jié)8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)二、反接制動3.反接制動過程實(shí)現(xiàn)條件電源條件:改變電源相序，電樞回路串電阻負(fù)載條件:拖動反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載上一頁下一頁返回上一節(jié)8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)二、反接制動

與他勵(lì)直流電動機(jī)制動停車一樣，三相異步電動機(jī)反接制動停車比能耗制動停車速度快，但能量損失較大。一些頻繁正、反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，經(jīng)常采用反接制動停車，接著反向起動，這就是為了迅速改變轉(zhuǎn)向，提高生產(chǎn)率。反接制動過程中在轉(zhuǎn)子電路串入較大的制動電阻一方面可以限制制動電流，同時(shí)可以增大制動轉(zhuǎn)矩。停車的制動電阻計(jì)算，根據(jù)所要求的最大制動轉(zhuǎn)矩進(jìn)行。上一頁下一頁返回上一節(jié)8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)三、倒拉發(fā)轉(zhuǎn)上一頁下一頁返回上一節(jié)1.方法及制動原理繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串入較大的電阻，如圖所示，當(dāng)電機(jī)提升重物G，電機(jī)以nA轉(zhuǎn)速提升重物。這時(shí)線路中接觸器的常開接點(diǎn)全部閉合，轉(zhuǎn)子回路沒有外串電阻。上一頁下一頁返回上一節(jié)制動原理若使KM3斷電，其常開接點(diǎn)打開，串入電阻Rst3系統(tǒng)以較低轉(zhuǎn)速nB提升重物。若再使KM2斷電，其常開接點(diǎn)打開，串入電阻Rst3+Rst2，得特性3，如圖所示。這時(shí)T=TL，n=0，電機(jī)既不提升重物也不放下重物。若再使KM1斷電，轉(zhuǎn)子回路串入全部電阻Rst1+Rst2+

Rst3，在n=0時(shí)，上一頁下一頁返回上一節(jié)制動原理

T<TL，位能負(fù)載拉著電動機(jī)反轉(zhuǎn)，使轉(zhuǎn)子逆原先方向轉(zhuǎn)動。T與n反向，制動狀態(tài)。T為制動轉(zhuǎn)矩起限速作用，使下放重物不會出現(xiàn)危險(xiǎn)的高速度。串入大電阻Rs→I2s↓→T↓→n↓。在n=0時(shí)電動機(jī)被TL拉向反轉(zhuǎn)。上一頁下一頁返回上一節(jié)2.機(jī)械特性倒拉反轉(zhuǎn)的機(jī)械特性TDCr2r2+Rst2+Rst3=R2r2+Rst3=R1r2+Rst1+Rst2+Rst3=R3nTL0n1ABA'1234上一頁下一頁返回上一節(jié)nCnATBAn1TLC0n倒拉反轉(zhuǎn)上一頁下一頁返回上一節(jié)3.制動電阻的計(jì)算方法以固有機(jī)械特性為準(zhǔn)，求出

在同一T值下，r2/s=常數(shù)，

即，可求出RΩ上一頁下一頁返回上一節(jié)4.特點(diǎn)和應(yīng)用特點(diǎn)：

s>1，運(yùn)行過程中能量消耗多，改變轉(zhuǎn)子串接電阻，可變速度。應(yīng)用：適用于位能性負(fù)載下放重物。上一頁下一頁返回上一節(jié)1.方法及制動原理方法：電機(jī)在拖動位能性負(fù)載時(shí)，當(dāng)電動機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T與負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL同方向時(shí)，使轉(zhuǎn)速n↑↑，即n>n1，電動機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，向電網(wǎng)返回能量。特點(diǎn)：電機(jī)向電網(wǎng)輸送有功功率，由電網(wǎng)向電機(jī)輸入無功功率。

8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)四、回饋制動運(yùn)行上一頁下一頁返回上一節(jié)電動狀態(tài)時(shí),由電網(wǎng)向電機(jī)輸入的有功功率：由電網(wǎng)向電機(jī)輸入的無功功率：其中I1a與U1同相位。8.5三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)上一頁下一頁返回上一節(jié)發(fā)電狀態(tài)時(shí)：