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1、第第24講講 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一、一、三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 二、二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī) 三、三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng): 電動(dòng)機(jī)接通電源后,由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀電動(dòng)機(jī)接通電源后,由靜止?fàn)顟B(tài)加速到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)程。態(tài)的過(guò)程。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)要求:(1)能產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩)能產(chǎn)生足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts,使電動(dòng)機(jī)很快地轉(zhuǎn)動(dòng),使電動(dòng)機(jī)很快地轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。起來(lái)。(2)啟動(dòng)電流)啟動(dòng)電流Is不要太大,避免啟動(dòng)時(shí)大電流在電網(wǎng)上不要太大,避免啟動(dòng)時(shí)大電
2、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(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。1、直接啟動(dòng):、直接啟動(dòng):額定電壓直接接到籠型異步電動(dòng)機(jī)的定子繞額定電壓直接接到籠型異步電動(dòng)機(jī)的定子繞 組上,所以也稱為全壓?jiǎn)?dòng)。組上,所以也稱為全壓?jiǎn)?dòng)。啟動(dòng)時(shí):?jiǎn)?dòng)時(shí):?jiǎn)?dòng)電流倍數(shù):?jiǎn)?dòng)電流倍數(shù): 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù):?jiǎn)?dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù): 4 7sI1N-IKI0 9 1 3sTN. - .TKT(1 1)啟動(dòng)電流大的原因)啟動(dòng)電流大的原因 啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí), , ,轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大, ,使轉(zhuǎn)子電流大使轉(zhuǎn)子電流大, ,根據(jù)磁根據(jù)磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系
3、, ,定子電流必然增大。定子電流必然增大。01,ns(2 2)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大的原因電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式:電磁轉(zhuǎn)矩的物理表達(dá)式:sT j122c o sTTCI 啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí),n=0, s=1,n=0, s=1。即轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電參量頻率最大,故:。即轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電參量頻率最大,故:1222tan(/)-較大sXR2cos-很小22 cos-轉(zhuǎn)子電流的有功分量很小I 另外,由于啟動(dòng)電流另外,由于啟動(dòng)電流 大大, ,定子漏阻抗壓降定子漏阻抗壓降 大大, ,使定子感使定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E1減小減小, ,對(duì)應(yīng)的氣隙磁通對(duì)應(yīng)的氣隙磁通 減小。減小。 以上兩個(gè)原因,使得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。以上兩
4、個(gè)原因,使得啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。sI11sI Z 2、啟動(dòng)電流大的影響:、啟動(dòng)電流大的影響:(1)對(duì)頻繁啟動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī))對(duì)頻繁啟動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī),頻繁出現(xiàn)短時(shí)大電流會(huì)使,頻繁出現(xiàn)短時(shí)大電流會(huì)使電機(jī)內(nèi)部過(guò)熱電機(jī)內(nèi)部過(guò)熱.(2)對(duì)變壓器:)對(duì)變壓器:若電動(dòng)機(jī)和變壓器的額定容量相比,相差若電動(dòng)機(jī)和變壓器的額定容量相比,相差不大,則會(huì)使不大,則會(huì)使變壓器輸出電壓短時(shí)下降很大變壓器輸出電壓短時(shí)下降很大,超過(guò)正常值,超過(guò)正常值,會(huì)造成以下結(jié)果:會(huì)造成以下結(jié)果:1)由于電壓太低,電機(jī)可能無(wú)法啟動(dòng);)由于電壓太低,電機(jī)可能無(wú)法啟動(dòng);2)影響同一臺(tái)變壓器的其他負(fù)載,如照明變暗,數(shù)控設(shè)備)影響同一臺(tái)變壓器的其他負(fù)載,如
5、照明變暗,數(shù)控設(shè)備失常等。失常等。 所以,對(duì)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),直接啟動(dòng)時(shí)可行的。但如果存所以,對(duì)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),直接啟動(dòng)時(shí)可行的。但如果存在下面兩種情況,電機(jī)不能直接啟動(dòng):在下面兩種情況,電機(jī)不能直接啟動(dòng):(1)變壓器與電動(dòng)機(jī)容量之比不足夠大;)變壓器與電動(dòng)機(jī)容量之比不足夠大;(2)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小。)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太小。 由電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流可知:由電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流可知: 常用降低電流的啟動(dòng)方法:常用降低電流的啟動(dòng)方法:(1)定子或轉(zhuǎn)子串電阻或串電抗定子或轉(zhuǎn)子串電阻或串電抗啟動(dòng);(啟動(dòng);(2)星)星-三角啟動(dòng);三角啟動(dòng); (3)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng);)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng);2122211232
6、s12()()U RpTfRRXX122221s2s11(+) +(+)UIIRRXX (1)定子串電阻或串電抗啟動(dòng)定子串電阻或串電抗啟動(dòng) 異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)串電阻啟動(dòng)能耗較大,一般串電抗啟動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)串電阻啟動(dòng)能耗較大,一般串電抗啟動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和定子串電抗器啟動(dòng)的等效電路如圖:三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和定子串電抗器啟動(dòng)的等效電路如圖:由等效電路可得:由等效電路可得:在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),一般情況下在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),一般情況下Xk0.9Zk,即,即XkZk,所以有:所以有:(a)直接啟動(dòng))直接啟動(dòng) (b)定子串電抗啟動(dòng))定子串電抗啟動(dòng)111sk1sk(j)UIZXUI Z (1)定子串電阻或
7、串電抗啟動(dòng)定子串電阻或串電抗啟動(dòng):異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)串電阻啟動(dòng)能耗較大,一般串電抗啟動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)串電阻啟動(dòng)能耗較大,一般串電抗啟動(dòng)。定子串電抗定子串電抗啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí):(a)直接啟動(dòng))直接啟動(dòng) (b)定子串電抗啟動(dòng))定子串電抗啟動(dòng)111sk1sk(j)UIZXUI Z 在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),一般情況下在電機(jī)設(shè)計(jì)時(shí),一般情況下Xk0.9Zk,即,即XkZk,即可,即可以將以將Zk近似看成純電抗。近似看成純電抗。111111skkkskIUZUZuuUZXIUZX 22211skskTUZuTUZX (a)直接啟動(dòng))直接啟動(dòng) (b)定子串電抗啟動(dòng))定子串電抗啟動(dòng)(1)定子串電阻或串電抗啟動(dòng)定子串電阻或串電
8、抗啟動(dòng): 工程實(shí)際中,根據(jù)給定線路工程實(shí)際中,根據(jù)給定線路允許電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流允許電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流 的大小的大小 來(lái)計(jì)算串接電抗來(lái)計(jì)算串接電抗X,計(jì)算公式如下:,計(jì)算公式如下:sI 13skskkkkNkIN其中,短路阻抗為:IZuIZXuuZuXZXZuUZK I (1)定子串電阻或串電抗啟動(dòng)定子串電阻或串電抗啟動(dòng): 正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為接法的三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī),接法的三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī),可以采用可以采用Y啟動(dòng)。啟動(dòng)。K2K1D DY運(yùn)行運(yùn)行啟動(dòng)啟動(dòng)ABC123456Y-啟動(dòng)接線圖啟動(dòng)接線圖(a)直接啟動(dòng))直接啟動(dòng) (b)Y-啟動(dòng)啟動(dòng)(2 2)星星三角(三角(YY)啟動(dòng))啟動(dòng)
9、 電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng),定子繞組電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng),定子繞組形接法,每一相啟動(dòng)電壓形接法,每一相啟動(dòng)電壓U1=UN,每相啟動(dòng)電流,每相啟動(dòng)電流 ,線啟動(dòng)電流為,線啟動(dòng)電流為 ,采用,采用Y- 接接法減壓?jiǎn)?dòng),定子繞組法減壓?jiǎn)?dòng),定子繞組Y接,每相啟動(dòng)電壓為:接,每相啟動(dòng)電壓為:每相啟動(dòng)電流為每相啟動(dòng)電流為 ,則:,則:線啟動(dòng)電流線啟動(dòng)電流 為:為:于是可得:于是可得:1133NUUU I11313NYN/=UIUIUUDYIsI 13sYIIID 11333ssIIIIDD3sII (a)直接啟動(dòng))直接啟動(dòng) (b)Y-啟動(dòng)啟動(dòng)1U (2 2)星星三角(三角(YY)啟動(dòng))啟動(dòng)由此可見(jiàn),采用由此可見(jiàn),采用Y
10、- 啟動(dòng)時(shí)相電壓和電流降低啟動(dòng)時(shí)相電壓和電流降低 ,但對(duì)變壓,但對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)電流降為原來(lái)的器來(lái)說(shuō)電流降為原來(lái)的1/3。若直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為。若直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Ts, Y- 啟動(dòng)轉(zhuǎn)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為矩為 ,則:,則:2121313sNsN(/)TUTU1/ 3sT (a)直接啟動(dòng))直接啟動(dòng) (b)Y-啟動(dòng)啟動(dòng)(2 2)星星三角(三角(YY)啟動(dòng))啟動(dòng)(a)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng))自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng) (b)一相電路)一相電路(3 3)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)KM3T0A B C 熔斷器熔斷器啟動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行運(yùn)行 設(shè)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)電壓為設(shè)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)電壓為 與直接啟動(dòng)與直接啟動(dòng)UN的關(guān)系為:的關(guān)系為
11、:自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)電流自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)電流 與直接啟動(dòng)電流與直接啟動(dòng)電流Is的關(guān)系為:的關(guān)系為:自耦變壓器一次的啟動(dòng)電流自耦變壓器一次的啟動(dòng)電流 與與 的關(guān)系為:的關(guān)系為:12NNUUN21ssNINUIUN21ssININU sI sI sI (3 3)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)因此,降壓?jiǎn)?dòng)與直接啟動(dòng)相比,因此,降壓?jiǎn)?dòng)與直接啟動(dòng)相比,供電變壓器提供的電流之比為:供電變壓器提供的電流之比為:自耦變壓器減壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩自耦變壓器減壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 與直接啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與直接啟動(dòng)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts之比為:之比為:因此,采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)與直接啟動(dòng)相比因此,采用自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)
12、與直接啟動(dòng)相比,電壓降低到原來(lái)的,電壓降低到原來(lái)的 ,啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩降低到,啟動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩降低到原來(lái)的原來(lái)的 。22121ssNTUNTNU 221ssININ sT 21NN221NN(3 3)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)鼠籠式異步電機(jī)啟動(dòng)方法總結(jié)鼠籠式異步電機(jī)啟動(dòng)方法總結(jié)1、轉(zhuǎn)子電阻值較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻值較大的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) 一般澆注式的鼠籠都采用一般澆注式的鼠籠都采用鋁鋁,而有些電動(dòng)機(jī)鼠籠采用,而有些電動(dòng)機(jī)鼠籠采用合金合金鋁或者同時(shí)采用轉(zhuǎn)子小槽鋁或者同時(shí)采用轉(zhuǎn)子小槽,這樣轉(zhuǎn)子電阻,這樣轉(zhuǎn)子電阻R2比一般鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)比一般鼠籠電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻大。子電阻大。 一般焊接式的鼠籠
13、采用一般焊接式的鼠籠采用紫銅紫銅,而有些電機(jī)采用,而有些電機(jī)采用黃銅黃銅,黃銅,黃銅的電阻率比紫銅的大,因此轉(zhuǎn)子電阻的電阻率比紫銅的大,因此轉(zhuǎn)子電阻R2也大。也大。 轉(zhuǎn)子電阻大,直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩也大,額定轉(zhuǎn)子電阻大,直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩也大,額定轉(zhuǎn)差率大,但特性較軟。轉(zhuǎn)差率大,但特性較軟。 高轉(zhuǎn)差率異步電機(jī)適用于要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或帶沖擊性負(fù)載高轉(zhuǎn)差率異步電機(jī)適用于要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或帶沖擊性負(fù)載的機(jī)械,如剪床、沖床以及鍛壓機(jī)。的機(jī)械,如剪床、沖床以及鍛壓機(jī)。 轉(zhuǎn)子電阻較大時(shí)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性轉(zhuǎn)子電阻較大時(shí)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性1普通鼠籠;普通鼠籠;2高轉(zhuǎn)差率;高轉(zhuǎn)差率
14、;3起重冶金;起重冶金;4力矩式力矩式 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻大,正常運(yùn)行時(shí)的效率低,而且電動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻大,正常運(yùn)行時(shí)的效率低,而且電動(dòng)機(jī)價(jià)格高,機(jī)械特性如圖。機(jī)價(jià)格高,機(jī)械特性如圖。 2、深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)、深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī) (a)槽漏磁通分布)槽漏磁通分布 (b)電流密度)電流密度特點(diǎn):轉(zhuǎn)子的槽窄而深,當(dāng)轉(zhuǎn)子特點(diǎn):轉(zhuǎn)子的槽窄而深,當(dāng)轉(zhuǎn)子有電流時(shí),槽漏磁通分布規(guī)律為有電流時(shí),槽漏磁通分布規(guī)律為槽底漏磁通多,槽口漏磁通少,槽底漏磁通多,槽口漏磁通少,從而導(dǎo)致槽底電抗較大,槽口電從而導(dǎo)致槽底電抗較大,槽口電抗較小,兩者相差較大。電機(jī)啟抗較小,兩者相差較大。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí)s s=1=1,轉(zhuǎn)子頻率
15、最高,轉(zhuǎn)子頻率最高f f2 2=s=sf f1 1= =f f1 1,漏電抗,漏電抗X X2 2較大,使較大,使 ,在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E E2 2的作用下,轉(zhuǎn)子電流的大小主的作用下,轉(zhuǎn)子電流的大小主要取決于要取決于X X2 2。22XR 2、深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī)、深槽式鼠籠異步電動(dòng)機(jī) 由于槽口和槽底漏電抗相差很大由于槽口和槽底漏電抗相差很大導(dǎo)致,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流密度導(dǎo)致,轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流密度分布不均勻,槽口大槽底小,分布不均勻,槽口大槽底小,如圖(如圖(b)所示。這種當(dāng)頻率)所示。這種當(dāng)頻率較高時(shí),交流電流集中在導(dǎo)條較高時(shí),交流電流集中在導(dǎo)條槽口的現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)或槽口的現(xiàn)象稱為集膚效
16、應(yīng)或趨表效應(yīng)。趨表效應(yīng)。(a)槽漏磁通分布)槽漏磁通分布 (b)電流密度)電流密度 正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率很小,轉(zhuǎn)子電流頻率很低,轉(zhuǎn)子漏電抗正常運(yùn)行時(shí),轉(zhuǎn)差率很小,轉(zhuǎn)子電流頻率很低,轉(zhuǎn)子漏電抗也很小,也很小, 轉(zhuǎn)子電流主要有轉(zhuǎn)子電阻決定。因此,集膚效轉(zhuǎn)子電流主要有轉(zhuǎn)子電阻決定。因此,集膚效應(yīng)很小。應(yīng)很小。 電機(jī)啟動(dòng)時(shí),集膚效應(yīng)使導(dǎo)體內(nèi)電流主要集中在槽口,相當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí),集膚效應(yīng)使導(dǎo)體內(nèi)電流主要集中在槽口,相當(dāng)于于減少了導(dǎo)體的有效面積,使轉(zhuǎn)子電阻增大減少了導(dǎo)體的有效面積,使轉(zhuǎn)子電阻增大。隨著轉(zhuǎn)速升高,肌。隨著轉(zhuǎn)速升高,肌膚效應(yīng)減弱,轉(zhuǎn)子電阻減小,直到正常運(yùn)行。膚效應(yīng)減弱,轉(zhuǎn)子電阻減小,直到正常運(yùn)行。
17、 啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻加大,運(yùn)行時(shí)為啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻加大,運(yùn)行時(shí)為正常值,既增加了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,正常值,既增加了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,減小了啟動(dòng)電流,而正常時(shí)轉(zhuǎn)差率不減小了啟動(dòng)電流,而正常時(shí)轉(zhuǎn)差率不大,效率也不降低。深槽式異步電動(dòng)大,效率也不降低。深槽式異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖。機(jī)的機(jī)械特性如圖。曲線曲線1為普通鼠籠式,曲線為普通鼠籠式,曲線2為深槽式。為深槽式。 二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)22sXR3、雙籠型異步電動(dòng)機(jī)、雙籠型異步電動(dòng)機(jī) 特點(diǎn):特點(diǎn):轉(zhuǎn)子有兩套并聯(lián)鼠籠,外籠和內(nèi)籠。轉(zhuǎn)子有兩套并聯(lián)鼠籠,外籠和內(nèi)籠。 外籠導(dǎo)條:用電阻系數(shù)大的黃銅或青銅做成,導(dǎo)條
18、截面小,電阻較大。外籠導(dǎo)條:用電阻系數(shù)大的黃銅或青銅做成,導(dǎo)條截面小,電阻較大。 內(nèi)籠導(dǎo)條:用電阻系數(shù)較小的紫銅制做,且導(dǎo)條截面較大,內(nèi)籠導(dǎo)條:用電阻系數(shù)較小的紫銅制做,且導(dǎo)條截面較大, 故電阻較小。故電阻較小。電機(jī)運(yùn)行時(shí),內(nèi)籠漏磁通多,漏電抗較大,外籠漏磁通小,電抗較小。電機(jī)運(yùn)行時(shí),內(nèi)籠漏磁通多,漏電抗較大,外籠漏磁通小,電抗較小。 工作原理:工作原理:?jiǎn)?dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)差率較大,轉(zhuǎn)子電路啟動(dòng)時(shí)由于轉(zhuǎn)差率較大,轉(zhuǎn)子電路頻率較高根據(jù)集膚效應(yīng)原理,頻率較高根據(jù)集膚效應(yīng)原理,內(nèi)籠漏電抗大電流小,大部分內(nèi)籠漏電抗大電流小,大部分電流從外籠流過(guò),由于外籠電電流從外籠流過(guò),由于外籠電阻大,使電機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大
19、阻大,使電機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行,轉(zhuǎn)子電路頻率很小,漏電抗啟動(dòng)結(jié)束,電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行,轉(zhuǎn)子電路頻率很小,漏電抗較小,電流的分配由電阻決定,電流大部分流過(guò)電阻較小的內(nèi)較小,電流的分配由電阻決定,電流大部分流過(guò)電阻較小的內(nèi)籠。因此,籠。因此,電機(jī)啟動(dòng)時(shí),外籠起主要作用,稱為外籠啟動(dòng);正電機(jī)啟動(dòng)時(shí),外籠起主要作用,稱為外籠啟動(dòng);正常運(yùn)行時(shí),內(nèi)籠起主要作用,稱為內(nèi)籠運(yùn)行。常運(yùn)行時(shí),內(nèi)籠起主要作用,稱為內(nèi)籠運(yùn)行。 電機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖所示。電機(jī)的機(jī)械特性曲線如圖所示。1為啟動(dòng)籠的機(jī)械特性
20、,為啟動(dòng)籠的機(jī)械特性,2為運(yùn)行籠的機(jī)為運(yùn)行籠的機(jī)械特性,兩條曲線疊加,就得到雙籠型械特性,兩條曲線疊加,就得到雙籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線3。由圖可知,電機(jī)具有較好的啟動(dòng)性能。由圖可知,電機(jī)具有較好的啟動(dòng)性能。二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)二、高啟動(dòng)性能的三相籠型異步電動(dòng)機(jī) 繞線式三相異步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻,以繞線式三相異步電動(dòng)機(jī),轉(zhuǎn)子回路串入三相對(duì)稱電阻,以增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,如果外串電阻增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,如果外串電阻Rs合適,合適, 使使Ts=Tm,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大到最大值。,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大到最大值。212sRRXX 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞
21、線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1 1、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng) 頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上式一個(gè)頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上式一個(gè)鐵鐵心損耗很大的沒(méi)有二次繞組的三心損耗很大的沒(méi)有二次繞組的三相心式變壓器相心式變壓器,鐵心由比普通變,鐵心由比普通變壓器硅鋼片厚約壓器硅鋼片厚約100100倍的鋼板或鐵倍的鋼板或鐵板疊成,當(dāng)線圈中電流頻繁變化板疊成,當(dāng)線圈中電流頻繁變化時(shí),渦流損耗將隨之急劇增大。時(shí),渦流損耗將隨之急劇增大。1 1、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng)、轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動(dòng) 其等效電路和變壓器空載時(shí)其等效電路和變壓器空載時(shí)的等效電路相同,由一個(gè)電阻和的等效電路相同,由一個(gè)電阻和電抗器串聯(lián),即電抗器串聯(lián),即 ,但與
22、一般變壓器勵(lì)磁阻抗不完全但與一般變壓器勵(lì)磁阻抗不完全相同。相同。pppjZRX主要表現(xiàn)在:主要表現(xiàn)在:(1 1)當(dāng)頻率為)當(dāng)頻率為50Hz50Hz的電流通過(guò)時(shí),的電流通過(guò)時(shí),勵(lì)磁阻抗勵(lì)磁阻抗Z Zp p比一般變壓器小得多。比一般變壓器小得多。這樣串在轉(zhuǎn)子回路中,既限制了啟這樣串在轉(zhuǎn)子回路中,既限制了啟動(dòng)電流,而又不使啟動(dòng)電流過(guò)小而動(dòng)電流,而又不使啟動(dòng)電流過(guò)小而減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。(2)當(dāng)頻率為)當(dāng)頻率為50Hz的電流通過(guò)時(shí),的電流通過(guò)時(shí),RpXp,因?yàn)轭l敏變阻器中磁密較高,因?yàn)轭l敏變阻器中磁密較高,鐵心處于飽和狀態(tài),勵(lì)磁電流較大,鐵心處于飽和狀態(tài),勵(lì)磁電流較大,勵(lì)磁電抗較??;而鐵心是由
23、厚鐵板或厚勵(lì)磁電抗較??;而鐵心是由厚鐵板或厚鋼板的,磁滯渦流損耗大,因此鋼板的,磁滯渦流損耗大,因此Rp較較大。大。 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 繞線式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),繞線式異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),S S=1=1,轉(zhuǎn)子回路中電流頻率為,轉(zhuǎn)子回路中電流頻率為50Hz50Hz,因此在轉(zhuǎn)子回路中相當(dāng)于串入了一個(gè)大電阻因此在轉(zhuǎn)子回路中相當(dāng)于串入了一個(gè)大電阻R Rp p,這樣轉(zhuǎn)子回路功率因,這樣轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)大大提高了,即限制了啟動(dòng)電流,又提高了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)過(guò)程中,數(shù)大大提高了,即限制了啟動(dòng)電流,又提高了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)過(guò)程中,隨著轉(zhuǎn)速升高,轉(zhuǎn)子回路頻率隨著轉(zhuǎn)速升高,轉(zhuǎn)子
24、回路頻率sfsf1 1逐漸降低,逐漸降低, 與頻率成平方關(guān)系的鐵損耗減小,電阻與頻率成平方關(guān)系的鐵損耗減小,電阻Rp減小,同時(shí)與頻減小,同時(shí)與頻率有關(guān)系的電抗率有關(guān)系的電抗Xp=Lp也減小,極端情況小,頻敏變阻器的勵(lì)也減小,極端情況小,頻敏變阻器的勵(lì)磁阻抗等于零。隨著轉(zhuǎn)子電流的頻率的降低,磁阻抗等于零。隨著轉(zhuǎn)子電流的頻率的降低,Zp也逐漸減小,也逐漸減小,啟動(dòng)結(jié)束后,啟動(dòng)結(jié)束后,sf1很小,近似認(rèn)為很小,近似認(rèn)為Zp=0。 利用頻敏變阻器的勵(lì)磁阻抗與利用頻敏變阻器的勵(lì)磁阻抗與頻率的關(guān)系,在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中,頻率的關(guān)系,在電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中,自動(dòng)改變串入轉(zhuǎn)子回路的阻抗,自動(dòng)改變串入轉(zhuǎn)子回路的阻抗,從而
25、改變啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,從而改變啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,啟動(dòng)過(guò)程的機(jī)械特性如圖。啟動(dòng)過(guò)程的機(jī)械特性如圖。 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1、固有機(jī)械特性;、固有機(jī)械特性;2-人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 2、轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng) 為了使電機(jī)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中盡為了使電機(jī)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中盡量保持較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,可以采用量保持較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,可以采用逐級(jí)切除轉(zhuǎn)子啟動(dòng)電阻的分級(jí)啟動(dòng)。逐級(jí)切除轉(zhuǎn)子啟動(dòng)電阻的分級(jí)啟動(dòng)。 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)如圖為轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)及
26、機(jī)械特性,啟動(dòng)過(guò)程如下:如圖為轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)及機(jī)械特性,啟動(dòng)過(guò)程如下:(1)接觸器)接觸器K1、K2、K3斷開(kāi),電動(dòng)機(jī)定斷開(kāi),電動(dòng)機(jī)定子接額定電壓,子接額定電壓,轉(zhuǎn)子每相接入電阻轉(zhuǎn)子每相接入電阻(Rs1+Rs2+Rs3),電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng),電機(jī)開(kāi)始啟動(dòng),啟動(dòng)點(diǎn)為機(jī)械特啟動(dòng)點(diǎn)為機(jī)械特性上的性上的a點(diǎn),點(diǎn),轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T1TL,為了加大電磁轉(zhuǎn)矩加速為了加大電磁轉(zhuǎn)矩加速啟動(dòng)過(guò)程,啟動(dòng)過(guò)程,K3閉合,閉合,切除切除Rs3,則電動(dòng)機(jī),則電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從運(yùn)行點(diǎn)從b變到機(jī)械變到機(jī)械特性特性2上的上的c點(diǎn),該點(diǎn)點(diǎn),該點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩T=T1; 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)如圖為轉(zhuǎn)子
27、串電阻分級(jí)啟動(dòng)及機(jī)械特性,啟動(dòng)過(guò)程如下:如圖為轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)及機(jī)械特性,啟動(dòng)過(guò)程如下:(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高到繼續(xù)升高到d點(diǎn),點(diǎn),T=T2,開(kāi)關(guān),開(kāi)關(guān)K2閉合,閉合,切除電阻切除電阻Rs2。電動(dòng)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從d點(diǎn)變到點(diǎn)變到機(jī)械特性機(jī)械特性1上的上的e點(diǎn),點(diǎn),該點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)矩該點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)矩T=T1。 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)如圖為轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)及機(jī)械特性,啟動(dòng)過(guò)程如下:如圖為轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)啟動(dòng)及機(jī)械特性,啟動(dòng)過(guò)程如下:(4)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升,)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升,到到f點(diǎn),點(diǎn),T=T2,接觸,接觸器器K1閉合,切除電閉合,切除電阻阻Rs1,運(yùn)
28、行點(diǎn)從,運(yùn)行點(diǎn)從f變?yōu)楣逃袡C(jī)械特性變?yōu)楣逃袡C(jī)械特性上的上的g點(diǎn),該點(diǎn)電點(diǎn),該點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)矩磁轉(zhuǎn)矩T=T1。(5)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高,)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高,經(jīng)經(jīng)h點(diǎn)最后穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)最后穩(wěn)定運(yùn)行在在j點(diǎn)。點(diǎn)。 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 上述啟動(dòng)過(guò)程,轉(zhuǎn)子回路外串電阻分三級(jí)切除,故稱為三級(jí)啟動(dòng)。上述啟動(dòng)過(guò)程,轉(zhuǎn)子回路外串電阻分三級(jí)切除,故稱為三級(jí)啟動(dòng)。T1稱稱為最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,為最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,T2為最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩或切換轉(zhuǎn)矩。為最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩或切換轉(zhuǎn)矩。2)作圖法計(jì)算啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩)作圖法計(jì)算啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 為了計(jì)算分級(jí)電阻,由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性不是直線,因?yàn)榱擞?jì)算分級(jí)電阻,由于電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性不是直
29、線,因此為了簡(jiǎn)化計(jì)算,在此為了簡(jiǎn)化計(jì)算,在0ssm范圍內(nèi),把機(jī)械特性看做直線,假范圍內(nèi),把機(jī)械特性看做直線,假設(shè)啟動(dòng)級(jí)數(shù)設(shè)啟動(dòng)級(jí)數(shù)m=3,用作圖法求分機(jī)電組的步驟如下:,用作圖法求分機(jī)電組的步驟如下:(1)先畫(huà)固有機(jī)械特性。由理想空載點(diǎn))先畫(huà)固有機(jī)械特性。由理想空載點(diǎn)T=0,n=n1和額定工作和額定工作點(diǎn)點(diǎn)nN確定。確定。(2)確定最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩)確定最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 和切換轉(zhuǎn)矩和切換轉(zhuǎn)矩 。(3)作第一級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性曲線。根據(jù))作第一級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性曲線。根據(jù)T1確定啟動(dòng)點(diǎn)確定啟動(dòng)點(diǎn)a(sa=1,Ta=T1),過(guò),過(guò)a點(diǎn)與理想空載點(diǎn)畫(huà)直線。點(diǎn)與理想空載點(diǎn)畫(huà)直線。10 85m.TT 21 1 1 2L
30、( . - . )TT 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)(4)作第二級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性曲線。根據(jù))作第二級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性曲線。根據(jù)T2確定第一級(jí)啟動(dòng)機(jī)械確定第一級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上的切換點(diǎn)特性上的切換點(diǎn)b,從,從b點(diǎn)平行右移找出第二級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上點(diǎn)平行右移找出第二級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上的的c點(diǎn)點(diǎn)(sc=1,Tc=T1),過(guò),過(guò)c點(diǎn)與理想空載點(diǎn)畫(huà)直線。點(diǎn)與理想空載點(diǎn)畫(huà)直線。(5)作第三級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性曲線。第二級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上)作第三級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性曲線。第二級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上T=T2的點(diǎn)為切換點(diǎn)的點(diǎn)為切換點(diǎn)d,從,從d點(diǎn)平行右移找出第三級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性點(diǎn)平行右移找出第三級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上的
31、上的e點(diǎn)點(diǎn)(se=1,Te=T1),過(guò),過(guò)e點(diǎn)與理想空載點(diǎn)畫(huà)直線。點(diǎn)與理想空載點(diǎn)畫(huà)直線。(6)完成作圖。第三級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上的)完成作圖。第三級(jí)啟動(dòng)機(jī)械特性上的T=T2點(diǎn)為切換點(diǎn)點(diǎn)為切換點(diǎn)d,從從d平行右移找出平行右移找出g點(diǎn)點(diǎn)(ng=n0,Tg=T1)。若。若g點(diǎn)也為固有機(jī)械特性上點(diǎn)也為固有機(jī)械特性上的點(diǎn),則完成作圖,否則要修改的點(diǎn),則完成作圖,否則要修改T1或或T2的大小,重新作圖。的大小,重新作圖。 根據(jù)作圖結(jié)果,可以計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻。機(jī)械特性線性化根據(jù)作圖結(jié)果,可以計(jì)算各級(jí)啟動(dòng)電阻。機(jī)械特性線性化后有:后有:2mmTTss 三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)三、三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)子回路串入不同電阻,若轉(zhuǎn)子回路串入不同電阻,若T=常數(shù),則有:常數(shù),則有: 常數(shù)常數(shù)利用上式,根據(jù)作圖結(jié)果,推導(dǎo)啟動(dòng)電阻計(jì)算方法:利用上式,根據(jù)作圖結(jié)果,推導(dǎo)啟動(dòng)電阻計(jì)算方法:若若T=T1不變,則有:不變,則有
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