三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行.pptx

1、機(jī)床電氣系統(tǒng)裝調(diào)與維修,王民權(quán) 劉萍 梅曉妍,寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院,模塊1：變壓器與電動(dòng)機(jī),1-1 變壓器的工作原理 1-2 變壓器的計(jì)算與選擇 1-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 1-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行,王民權(quán) 寧波職業(yè)技術(shù)學(xué)院 教授,1-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行,學(xué)習(xí)內(nèi)容 1-4-1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 1-4-2 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 1-4-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 1-4-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng),學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法 熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方法,1-4-1 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)

2、矩,轉(zhuǎn)矩常數(shù),主磁通,轉(zhuǎn)子電流,轉(zhuǎn)子功率因數(shù),電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是分析電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速的基礎(chǔ)。,定子線圈結(jié)構(gòu)系數(shù),轉(zhuǎn)子線圈結(jié)構(gòu)系數(shù),2. 電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性,最大轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,額定轉(zhuǎn)矩,機(jī)械特性：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線。,D：額定工作點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的是額定轉(zhuǎn)矩-額定轉(zhuǎn)速。,AB：穩(wěn)定運(yùn)行段。隨著負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增加，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速略有下降；,BC：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行段，處于不穩(wěn)定的過(guò)渡狀態(tài)。,電動(dòng)機(jī)若要帶負(fù)載起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst 必須大于轉(zhuǎn)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。,3. 關(guān)鍵參數(shù)分析-1, 額定轉(zhuǎn)矩TN：電動(dòng)機(jī)在額定電壓下，驅(qū)動(dòng)額定負(fù)載，輸出額定功率(kW)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩(Nm)。, 最大轉(zhuǎn)矩Tm ：電動(dòng)機(jī)輸

3、出的最大轉(zhuǎn)矩,如果負(fù)載轉(zhuǎn)矩大于最大電磁轉(zhuǎn)矩，即T LTm 電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)(悶車)電動(dòng)機(jī)電流過(guò)大繞組燒毀,過(guò)載系數(shù),3. 關(guān)鍵參數(shù)分析-2, 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst：異步電動(dòng)機(jī)接通電源尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩,此時(shí)轉(zhuǎn)速n=0， s=1,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù),學(xué)與練,【例1-4-1】一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率30KW，Tst/TN=1.7，額定電壓380V，形聯(lián)結(jié)。為減小啟動(dòng)電流，該電機(jī)采用降壓?jiǎn)?dòng)。啟動(dòng)電壓為額定電壓的65%。試問(wèn)當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%和50%時(shí)，該電動(dòng)機(jī)能否起動(dòng)？,【解】通過(guò)本例了解電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)電壓的關(guān)系,Tst=1.7TN,Tst=0.652Tst= 0.652 1.7TN0.7 TN,

4、Tst0.7 TN0.8TN,帶80%額定負(fù)載不能起動(dòng), Tst=0.7 TN0.5TN,帶50%額定負(fù)載能起動(dòng),當(dāng)啟動(dòng)電壓為0.65UN時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為：,1-4-2 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng),起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)從轉(zhuǎn)子開始轉(zhuǎn)動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程。在起動(dòng)瞬間，n=0，s=1 ， 轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢(shì)E2最大， Ist最大。,電機(jī)啟動(dòng)的特點(diǎn)： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能夠帶負(fù)載甚至重載啟動(dòng) 起動(dòng)電流大，引起電動(dòng)機(jī)本身發(fā)熱 使得母線電壓降低 ，影響同一母線其他設(shè)備正常運(yùn)行,續(xù),根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的特點(diǎn)和運(yùn)行要求，電動(dòng)機(jī)有以下幾種起動(dòng)形式： 全壓起動(dòng) 降壓起動(dòng) 定子繞組串電阻起動(dòng) Y-降壓起動(dòng) 自耦變壓器降

5、壓起動(dòng) *轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)（繞線式異步電動(dòng)機(jī)）,1. 全壓起動(dòng),優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，啟動(dòng)時(shí)間短。,缺點(diǎn) 啟動(dòng)電流較大，線路電壓下降，影響負(fù)載正常工作。,適用范圍 容量10kW以下的電動(dòng)機(jī),全壓起動(dòng)是將電動(dòng)機(jī)直接接到額定電壓上進(jìn)行起動(dòng)，又叫直接起動(dòng)。,M 3,2. 降壓起動(dòng)-1,降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過(guò)定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過(guò)電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。, 定子繞組串電阻起動(dòng),2. 降壓起動(dòng)-2,降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過(guò)定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過(guò)電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。,M 3, 定子繞組串電阻

6、降壓起動(dòng),2. 降壓起動(dòng)-3,優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可有效降低起動(dòng)電流。 缺點(diǎn) 起動(dòng)過(guò)程消耗能量，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩變小，可空載或輕載起動(dòng)。 適用范圍 大容量、不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī),降壓起動(dòng)的方式比較多，可以通過(guò)定子繞組串電阻起動(dòng)，也可以通過(guò)電機(jī)繞組的接線變化實(shí)現(xiàn)，還可以把電動(dòng)機(jī)接在變壓器的副邊進(jìn)行起動(dòng)。,M 3, 定子繞組串電阻降壓起動(dòng), Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-1,Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。,電路原理圖,接線盒, Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-2,Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。,

7、Y形起動(dòng), Y-降壓起動(dòng)運(yùn)行-3,Y-起動(dòng)運(yùn)行是指電動(dòng)機(jī)Y形接線起動(dòng)，形接線運(yùn)行的一種降壓起動(dòng)方式。電路原理與接線方式如下圖所示。,S,U1,V1,W1,U2,V2,W2,形運(yùn)行,優(yōu)點(diǎn) 設(shè)備簡(jiǎn)單 操作方便 起動(dòng)電流：IYst=Ist1/3 缺點(diǎn) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：TYst=Tst1/3 可空載或輕載起動(dòng) 適用范圍 僅適合正常運(yùn)行接法 不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī),學(xué)與練,【例1-4-2】某三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組采用接法，電源電壓 380V，IN=20A，Ist/IN=7，Tst/TN=2，試進(jìn)行以下計(jì)算： 接法時(shí)的起動(dòng)電流Ist Y接法時(shí)的起動(dòng)電流IYst 若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%，可否采用Y-起動(dòng)電動(dòng)機(jī)

8、,【解】通過(guò)本例熟悉Y-降壓起動(dòng)電路參數(shù)的計(jì)算, 接法時(shí)的起動(dòng)電流, Y接法時(shí)的起動(dòng)電流,Ist=7 IN =720=140A,IYst= Ist1/347A, 負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%,TYst= Tst1/3=21/3TN=0.67TN0.8TN,-不能采用Y-方式起動(dòng)運(yùn)行, 自耦變壓器降壓起動(dòng)-1,自耦變壓器降壓起動(dòng)是一種把電動(dòng)機(jī)接在自耦降壓器副邊，可根據(jù)電機(jī)性質(zhì)調(diào)整起動(dòng)電壓的起動(dòng)方式。,電路原理, 自耦變壓器降壓起動(dòng)-2,自耦變壓器降壓起動(dòng)是一種把電動(dòng)機(jī)接在自耦降壓器副邊，可根據(jù)電機(jī)性質(zhì)調(diào)整起動(dòng)電壓的起動(dòng)方式。,設(shè)自耦變壓器的U2/U1=n，則 起動(dòng)電流：Ist=n2Ist 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

9、：Tst=n2Tst,優(yōu)點(diǎn) 起動(dòng)電壓、電流可調(diào) 適合Y接和接的電動(dòng)機(jī) 缺點(diǎn) 需要專用設(shè)備 適用范圍 容量大、正常運(yùn)行不宜重載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī),學(xué)與練,【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī) ，銘牌數(shù)據(jù)如下。,試求以下參數(shù)： （1）若電源電壓為380V，電機(jī)應(yīng)采取何種方式接線？ （2）若電源電壓為220V，電機(jī)應(yīng)采取何種方式接線？此時(shí)把電機(jī)接在自耦降壓器二次側(cè)進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)，二次側(cè)有80%、70%、60%三個(gè)電壓抽頭。此時(shí)若負(fù)載轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的80%，為減小啟動(dòng)電流，選擇哪個(gè)電壓抽頭進(jìn)行啟動(dòng)最合適？此時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、啟動(dòng)電流各為多少？,【解】通過(guò)本例學(xué)習(xí)自耦變壓器降壓起動(dòng)電路參數(shù)的計(jì)算,若電源電壓為38

10、0V，電機(jī)應(yīng)采取Y型接線，滿足電機(jī)正常運(yùn)行。,續(xù),【例1-4-3】一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī) ，銘牌數(shù)據(jù)如下。,若電源電壓為220V，為滿足電機(jī)正常運(yùn)行，電機(jī)應(yīng)采取型接線。此時(shí)電機(jī)接在自耦變壓器的二次側(cè)，二次側(cè)的三個(gè)抽頭對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為：,Tst=0.82 2TN =1.28TN,Tst=0.72 2TN =0.98TN,Tst=0.62 2TN =0.72TN,通過(guò)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩0.8TN對(duì)比，二次側(cè)為0.7的電壓抽頭最合適。,此時(shí)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流分別為：,Tst=0.72 2TN =0.98 9550 20/970=193N.m,Ist=0.72 7IN =0.49 7 68.3=234.

11、3A,IN= PN/(N cos N 1.732 220)=68.3A,3. *轉(zhuǎn)子繞組串電阻起動(dòng),轉(zhuǎn)子串電阻是繞線式異步電動(dòng)機(jī)獨(dú)有的起動(dòng)方式。,優(yōu)點(diǎn)： 起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 起動(dòng)和調(diào)速性能都優(yōu)于鼠籠式異步機(jī) 缺點(diǎn) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不易、造價(jià)較高。,起動(dòng)電流,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,1-4-3 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速,為滿足生產(chǎn)需要，電機(jī)需要在負(fù)載不變時(shí)，通過(guò)改變電機(jī)參數(shù)實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度的調(diào)整。異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式如下：,1. 改變極對(duì)數(shù),2. 改變轉(zhuǎn)差率,3. 改變電源頻率, 改變極對(duì)數(shù)調(diào)速,優(yōu)點(diǎn)： 方法簡(jiǎn)單，僅需簡(jiǎn)單設(shè)備即可實(shí)現(xiàn) 缺點(diǎn) 不能連續(xù)調(diào)速,1對(duì)磁極,2對(duì)磁極,多對(duì)磁極, 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-1,電磁轉(zhuǎn)矩T

12、與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：, 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-2,電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：,當(dāng)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如下圖所示。, 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-3,電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)子電阻R2和轉(zhuǎn)差率s的關(guān)系為：,當(dāng)轉(zhuǎn)矩相同時(shí)，隨著轉(zhuǎn)子電阻的增加，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)差率的關(guān)系如下圖所示。, 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速-4,優(yōu)點(diǎn)： 可連續(xù)、平滑調(diào)速 缺點(diǎn) 需要專用設(shè)備，轉(zhuǎn)子消耗能量, 改變電源頻率調(diào)速,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電源頻率的關(guān)系為：,實(shí)現(xiàn)過(guò)程,交流,優(yōu)點(diǎn)： 可連續(xù)、平滑調(diào)速 缺點(diǎn) 需要較昂貴的專用設(shè)備，造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用高,50Hz交流電源,1-4-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-1,電動(dòng)機(jī)斷電后由于

13、慣性的作用，要過(guò)一段時(shí)間才能停下來(lái)。為了安全和提高生產(chǎn)效率，需要通過(guò)制動(dòng)讓電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)(*)。,1.能耗制動(dòng),1-4-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-2,1.能耗制動(dòng),正常運(yùn)行,S,U,V,W,電動(dòng)機(jī)斷電后由于慣性的作用，要過(guò)一段時(shí)間才能停下來(lái)。為了安全和提高生產(chǎn)效率，需要通過(guò)制動(dòng)讓電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)(*)。,1-4-4 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)-3,1.能耗制動(dòng),+,-,能耗制動(dòng),S,U,V,W,當(dāng)交流電源斷開后，把直流電通入兩相繞組，產(chǎn)生恒定不變的磁場(chǎng)，這個(gè)磁場(chǎng)對(duì)任意轉(zhuǎn)向的電機(jī)轉(zhuǎn)子均有制動(dòng)作用。,優(yōu)點(diǎn)： 電動(dòng)機(jī)

14、可迅速停止 缺點(diǎn) 需要專用設(shè)備，定子線圈消耗能量,電動(dòng)機(jī)斷電后由于慣性的作用，要過(guò)一段時(shí)間才能停下來(lái)。為了安全和提高生產(chǎn)效率，需要通過(guò)制動(dòng)讓電動(dòng)機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。常用的制動(dòng)方法有能耗制動(dòng)、反接制動(dòng)和回饋制動(dòng)(*)。,2. 反接制動(dòng)-1,反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)，通入反向交流電，產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)可使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。,2. 反接制動(dòng)-2,反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)，通入反向交流電，產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)可使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。,反接制動(dòng),U,V,W,優(yōu)點(diǎn)： 受到反向作用力，可使電動(dòng)機(jī)迅速停止 不需專用設(shè)備，造價(jià)低。 缺點(diǎn) 反接制動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相反，定子電流大，對(duì)電機(jī)繞組和傳動(dòng)部件危害大。,2. 反接制動(dòng)-3,反接制動(dòng)是在電機(jī)切除電源時(shí)，通入反向交流電，產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)可使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。,反接制動(dòng),R,U,V,W,優(yōu)點(diǎn)： 受到反向作用力，可使電動(dòng)機(jī)迅速停止 不需專用設(shè)備