第8章三相交流異步電動機2

1、第8章三相交流電動機內(nèi)容提要內(nèi)容提要三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性 三相異步電動機的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)三相異步電動機的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和三相異步電動機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和 制動制動本章重點與難點 三相異步電動機的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理 三相異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩特性和機械特性 三相異步電動機的控制方法（起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動）電動機：電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置電動機：電能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置本章分析：三相交流異步電動機（感應(yīng)電機本章

2、分析：三相交流異步電動機（感應(yīng)電機）電動機電動機分類：分類：異步機異步機同步機同步機直流直流交流交流單相單相三相三相異步機異步機同步機同步機其優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，運行可靠，維修方便其優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，運行可靠，維修方便等等8.1 三相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)機殼(機座)支承定子鐵心、固定端蓋定子繞組接電源，獲得電能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場 可以星形獲三角形連接，作為三相負載鐵心磁路的一部分，0.35或0.5mm硅鋼片疊 成。內(nèi)表面有凹槽，放置繞組 1.定子（不動的部分）： 2.轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)動的部分）： 轉(zhuǎn)軸支承轉(zhuǎn)子、驅(qū)動機械負載 鐵心磁路的一部分，0.35或0.5mm硅鋼片 表面有凹槽，放轉(zhuǎn)子導(dǎo)體轉(zhuǎn)

3、子導(dǎo)體導(dǎo)條鼠籠式繞組繞線式：可改變轉(zhuǎn)子電阻作用：產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流來產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。 定轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，也是磁路的一部分，它的大定轉(zhuǎn)子之間的空氣隙，也是磁路的一部分，它的大小對電機的性能有很大的影響小對電機的性能有很大的影響過大：所需勵磁電流大，功率因數(shù)小過大：所需勵磁電流大，功率因數(shù)小所以空隙要所以空隙要合適合適 3.氣隙（看不見的部分）：三相異步機的結(jié)構(gòu)演示三相異步機的結(jié)構(gòu)演示YBZXAC轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子鐵心定子鐵心定子繞組定子繞組（三相）（三相）機機 座座空隙空隙轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸(1)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AiBiCimIt240sin120sinsintIitIitIimCmBmA1.

4、旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁場8.2 三相異步電動機的工作原理三相異步電動機的工作原理BiAXBYCZAiCi三相定子繞組在空間上互三相定子繞組在空間上互差差120度放置，并通入三度放置，并通入三相相 對稱電流對稱電流0tAXYCBZNSAiBiCimIt設(shè)每相電流為正時，從首端設(shè)每相電流為正時，從首端流入，尾端流出，為負時尾流入，尾端流出，為負時尾端入，首端出，如圖。端入，首端出，如圖。且流入時標且流入時標“”，流出，流出“” 60tAXYCBZSN1n60A120tXYCBZ1nSN產(chǎn)生兩極磁場，且旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生兩極磁場，且旋轉(zhuǎn)同理分析，可得同理分析，可得其它角度下其它角度下的磁場位置的磁場位置及方向：及方向

5、：AiBiCitmI360tAXYCBZNS240tAXYCBZ1nSN180tXBZ1nAYCNS旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)方向：取決于三相電流的相序。：取決于三相電流的相序。1n1n改變磁場的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中任意兩相電源改變磁場的旋轉(zhuǎn)方向：換接其中任意兩相電源AiBiCimItAiCiBimIt旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小轉(zhuǎn)速大小分）轉(zhuǎn) /(601fn 如上分析，當電流變化一周（頻率為如上分析，當電流變化一周（頻率為f1）時，兩）時，兩極磁場（磁極對數(shù)極磁場（磁極對數(shù)P=1）在空間轉(zhuǎn)過）在空間轉(zhuǎn)過360，也完成一，也完成一個周期。則個周期。則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速

6、）為：旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速（同步轉(zhuǎn)速）為：極對數(shù)（極對數(shù)（P）的概念）的概念BiAXBYCZAiCi1p如前所示，此種接法下，旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，如前所示，此種接法下，旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，則極對數(shù)為則極對數(shù)為1。AXYCBZNS極對數(shù)（極對數(shù)（P）的改變）的改變CYABCXYZAXBZAiBiCi 將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對磁極。成的磁場則是兩對磁極。X AAXBYBYCZCZ極對數(shù)極對數(shù)2pAXX ANSSNZCZCBYBYCYABCXYZAXBZAiCiBiAiBiCimItXNSASNZBX AYCZBCY0t分

7、）轉(zhuǎn)/( 601pfn 60t A1nAZXXCZCSNSN30極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系極對數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系A(chǔ)iBiCimIt三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速三相異步電動機的同步轉(zhuǎn)速r/min 601pfn 2p1801500 r/min1p3603000 r/min極對數(shù)極對數(shù)每個電流周期每個電流周期磁場轉(zhuǎn)過的空間角度磁場轉(zhuǎn)過的空間角度同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速)50(Hzf 1n3p1201000 r/min4p 90750r/minn1neiNSf磁鐵磁鐵閉合閉合線圈線圈2.電動機的轉(zhuǎn)動原理電動機的轉(zhuǎn)動原理磁極旋轉(zhuǎn)磁極旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢導(dǎo)線切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢vlBe導(dǎo)線長導(dǎo)線長磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)

8、強度切割速度切割速度（右手定則）（右手定則）閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流閉合導(dǎo)線產(chǎn)生電流 i（左手定則）（左手定則）通電導(dǎo)線在磁場中受力通電導(dǎo)線在磁場中受力ilBfneiNS1nf1. 線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)線圈跟著磁鐵轉(zhuǎn)兩者轉(zhuǎn)動方向一致兩者轉(zhuǎn)動方向一致 結(jié)論：結(jié)論：異步異步2. 線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢線圈比磁場轉(zhuǎn)得慢1nnn1neiNSfT定子繞組通電定子繞組通電轉(zhuǎn)子導(dǎo)體（閉合）切割磁轉(zhuǎn)子導(dǎo)體（閉合）切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及感力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流應(yīng)電流帶電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受力（左手定則）帶電的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受力（左手定則）旋轉(zhuǎn)磁場（轉(zhuǎn)速為旋轉(zhuǎn)磁場（轉(zhuǎn)速為n1）轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子導(dǎo)體受到電磁轉(zhuǎn)矩T的

9、作用的作用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，且與旋轉(zhuǎn)磁場同方向，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動起來，且與旋轉(zhuǎn)磁場同方向，轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速為n，nn1異步電動機的轉(zhuǎn)動原理：異步電動機的轉(zhuǎn)動原理：電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動機轉(zhuǎn)速電動機轉(zhuǎn)速:nnn 電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致， 但但 異步異步電動機電動機1nn無轉(zhuǎn)距無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對運動無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電動勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）轉(zhuǎn)子無電流轉(zhuǎn)子無電流提示提示：如果如果1轉(zhuǎn)子慢下來轉(zhuǎn)子慢下來 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率 的概念：的概念：)(s轉(zhuǎn)差率為旋

10、轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動機轉(zhuǎn)速之差與同步轉(zhuǎn)速的比值。即：與同步轉(zhuǎn)速的比值。即：%10011nnnS 一般地一般地2%6%Ns以額定轉(zhuǎn)速以額定轉(zhuǎn)速 運行時運行時:11100%NNnnsnNn轉(zhuǎn)差率s是異步電動機運行的一個重要物理量。根據(jù)s的正負和大小可以判斷出異步電動機的運行狀態(tài)。當0s1時，為電動機電動運行狀態(tài)；當s=1時，為電動機的起動狀態(tài)；當s0時，為電動機的發(fā)電機運行狀態(tài)；當s1時，為電磁制動狀態(tài)。 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率）與電動機運行狀態(tài)之間關(guān)系可如圖所示電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 T：轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下,受到電磁力

11、所形成的轉(zhuǎn)距之總和。受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)距之總和。22cosIKTmT常數(shù)常數(shù)每極磁通每極磁通轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電路的轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù)功率因數(shù)8.3.1 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩 其物理表達式為：其物理表達式為：8.3 8.3 三相異步電動機的三相異步電動機的 電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性電磁轉(zhuǎn)矩與機械特性i2定、轉(zhuǎn)子電路定、轉(zhuǎn)子電路R1R2i1u1e1e 1e2e 2 ：漏磁通：漏磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。勢。 ：主磁通產(chǎn)：主磁通產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。生的感應(yīng)電動勢。e1e2、e 1e 2、dtdNeeeRiu1111111設(shè)：設(shè)：tsin1m則：則：tNum1111cos定子邊：定子邊：該表達式不

12、方便測量和計算，推導(dǎo)該表達式不方便測量和計算，推導(dǎo)實用公式實用公式22cosIKTmTmmmmNfUUEfNNU11111111144. 422tNum1111cosR1R2i1u1e1e 1e2e 2mNfE22244. 4同理得轉(zhuǎn)子邊：同理得轉(zhuǎn)子邊：mNfE22244. 42f：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率：轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢的頻率2N：轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù)：轉(zhuǎn)子線圈匝數(shù)2f取決于轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度取決于轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度1111126060SfPnnnnPnnf2202220222222)(SXRSEXREI其中其中202122222SXLSfLfX202122244. 444. 4SENSfN

13、fEmmi1R1R2u1e1e 1e2e 2i22 0,X分別為分別為n0時的轉(zhuǎn)子電抗時的轉(zhuǎn)子電抗X2和電動勢和電動勢E22 0E轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：轉(zhuǎn)子功率因數(shù)：220222222222)(cosSXRRXRR22cosIKTmT22022202)( SXRSEI2202222)(cosSXRRmNfU11144.4將其中參數(shù)代入：將其中參數(shù)代入：21220222)(UsXRsRKT得到得到轉(zhuǎn)矩的實用公式：轉(zhuǎn)矩的實用公式：描述了電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)差率之間的關(guān)系，即轉(zhuǎn)矩特性T=f（s） 2212222 0sR UTKRsX （）在0ssm范圍內(nèi)，s值很小，sX20R2，忽略sX20的影響，則在這一范圍內(nèi)，

14、電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s成正比。在sms1范圍內(nèi)，sX20R2，忽略R2的影響，則在這一范圍內(nèi)，電磁轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)差率s成反比特性曲線：特性曲線：Tmax：最大轉(zhuǎn)矩，對應(yīng)s sm稱為臨界轉(zhuǎn)差率Tst：起動轉(zhuǎn)矩，對應(yīng)s 1，起動點TN：額定轉(zhuǎn)矩，對應(yīng)s sN 額定運行點8.3.2 機械特性機械特性( )nf T把轉(zhuǎn)矩特性曲線順時針旋轉(zhuǎn)把轉(zhuǎn)矩特性曲線順時針旋轉(zhuǎn)90度，并將度，并將s軸改為軸改為n軸軸可得可得機械特性曲線機械特性曲線(是分析電動機運行特性的重要依據(jù)是分析電動機運行特性的重要依據(jù)）Ts10( )Tf Sn0Tn( )nf T三個重要轉(zhuǎn)矩三個重要轉(zhuǎn)矩n1Tn電機在額定電壓下，以額定電機在額定電壓

15、下，以額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 運行，輸出額定功率運行，輸出額定功率 時，電機轉(zhuǎn)時，電機轉(zhuǎn)軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。軸上輸出的轉(zhuǎn)矩。NPNnNT額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 ：( 1 )/()(9550602分轉(zhuǎn)千瓦NNNNNnPnPTNTnN單位：N m（牛頓頓米）米） 如果如果 電機將會電機將會因帶不動負載而停轉(zhuǎn)。因帶不動負載而停轉(zhuǎn)。maxTTL最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 ：( 2 )maxT電機帶動最大負載的能力。電機帶動最大負載的能力。n1TnmaxT求解求解0ST21220222)(UsXRsRKT2021max21XKUT過載系數(shù)：過載系數(shù)：maxmNTkT三相異步機三相異步機1.8 2.2mk 工作時，一定令負載轉(zhuǎn)矩工作時

16、，一定令負載轉(zhuǎn)矩 ，否則，否則電機將停轉(zhuǎn)。致使電機將停轉(zhuǎn)。致使注意：注意： （1）三相異步機的）三相異步機的 和電壓的平方成正比，所和電壓的平方成正比，所以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。以對電壓的波動很敏感，使用時要注意電壓的變化。maxTmaxTTL （2）電機嚴重過熱電機嚴重過熱0n121)(s II2021max21XKUTstT起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩 ：( 3 )電機起動時的轉(zhuǎn)矩。電機起動時的轉(zhuǎn)矩。n1TnstT0n1)(s 即即時的轉(zhuǎn)矩時的轉(zhuǎn)矩21220222)(UXRRKTstLstTT stT體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。若體現(xiàn)了電動機帶載起動的能力。若 電機能電機能起動，

17、否則將起動不了。起動，否則將起動不了。起動系數(shù)：起動系數(shù)：s ts tNTkT籠型電機一般為籠型電機一般為1.02.0電動機的自適應(yīng)負載能力電動機的自適應(yīng)負載能力 電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，電動機的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負載的變化而自動調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負載能力。由其特性曲線決定這種能力稱為自適應(yīng)負載能力。由其特性曲線決定常用特常用特性段性段nn1T 自適應(yīng)負載能力是自適應(yīng)負載能力是電動機區(qū)別于其它動力機械的重要電動機區(qū)別于其它動力機械的重要特點。（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大特點。（如：柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，才能帶動新的負載。）油門，才能帶動新

18、的負載。）TISnTL2 直至新的平衡。此過程中，直至新的平衡。此過程中， 時，時， 電源提供的功率自動電源提供的功率自動增加。自行分析增加。自行分析非穩(wěn)定運行區(qū)非穩(wěn)定運行區(qū)2 I1 I 在常用特性段（穩(wěn)定運行區(qū)），在常用特性段（穩(wěn)定運行區(qū)），T隨隨n的減小而增大的減小而增大21220222)(UsXRsRKT 機械特性和電路參數(shù)的關(guān)系機械特性和電路參數(shù)的關(guān)系21 UT和電壓的關(guān)系和電壓的關(guān)系STTTUmax1結(jié)論：結(jié)論： 0T1Un1) 0(nns和轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系和轉(zhuǎn)子電阻的關(guān)系R2的的 改變改變 ： 鼠籠式電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不鼠籠式電機轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的金屬材料不同，線繞式電機外接電阻不同。同

19、，線繞式電機外接電阻不同。 21220222)(UsXRsRKT0ST令：令：得：得：202XRSmmmssststTT結(jié)論：結(jié)論： 22RR 0TnstTstT 2 R2Rmsms但最大轉(zhuǎn)矩但最大轉(zhuǎn)矩 與與R2無關(guān)，大小不變無關(guān)，大小不變21max202UTKX機械特性的軟硬機械特性的軟硬 硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。硬特性：負載變化時，轉(zhuǎn)速變化不大，運行特性好。軟特性：負載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起軟特性：負載增加轉(zhuǎn)速下降較快，但起動轉(zhuǎn)矩大，起 動特性好。動特性好。 硬特性硬特性 （R2?。┬。┸浱匦攒浱匦裕≧2大）大）0Tn 不同場合應(yīng)選用不同的電機。如金屬切削

20、，選硬特性不同場合應(yīng)選用不同的電機。如金屬切削，選硬特性電機；重載起動則選軟特性電機。電機；重載起動則選軟特性電機。例例:Y225M-2三相異步電動機三相異步電動機輸出功率輸出功率PN=45kW，電源頻率，電源頻率f=50Hz，額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN=2970r/min，額定效率，額定效率 N=91.5%起動能力起動能力Kst為為2.0，過載系數(shù)，過載系數(shù)KM=2.2求求:額定轉(zhuǎn)差率額定轉(zhuǎn)差率S、額定轉(zhuǎn)距、額定轉(zhuǎn)距TN、起動轉(zhuǎn)距、起動轉(zhuǎn)距Tst、最大轉(zhuǎn)距最大轉(zhuǎn)距Tmax、額定輸入功率、額定輸入功率P1解：解：n1=3000r/min P1N=PN/ N =45/0.915=49.18kWSN=（

21、n1-nN）/nN=（3000-2970）/3000=0.01TN=9550PN/n=9550 45/2970=144.7 NmTst= KstTN =2TN=2 144.7=289.4 NmTmax= KMTN=2.2 144.7=318.3 Nm8.4 8.4 三相異步機的起動、三相異步機的起動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流定子電流定子電流 0n原因：起動時原因：起動時 ，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條切割磁力線速度很大n1。8.4.1電動機的起動電動機的起動1.起動性能：起動性能：起動過程：從起動過程：從n0接通電源到穩(wěn)定運行的過程接通電

22、源到穩(wěn)定運行的過程起動電流起動電流Ist，起動轉(zhuǎn)矩，起動轉(zhuǎn)矩Tst，起動時間，起動發(fā)熱等起動時間，起動發(fā)熱等起動要求：起動要求：小的小的起動電流起動電流Ist，足夠大的足夠大的起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Tst實際性能：實際性能：起動電流很大，為額定電流的起動電流很大，為額定電流的5 7 倍倍 起動轉(zhuǎn)矩較小，一般為額定轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩較小，一般為額定轉(zhuǎn)矩的12倍倍影響：大電流使電網(wǎng)電壓降低影響：大電流使電網(wǎng)電壓降低 ，影響其他負載工作，影響其他負載工作2.2.電動機的起動方法：電動機的起動方法：（1） 直接起動，也稱全壓起動直接起動，也稱全壓起動。但是要滿足下列條件之一但是要滿足下列條件之一（2） 鼠籠型異

23、步機的降壓起動鼠籠型異步機的降壓起動。串頻敏變阻器起動串頻敏變阻器起動串電阻起動串電阻起動（3）繞線式異步機的起動。）繞線式異步機的起動。Y 起動起動自耦降壓起動自耦降壓起動電動機和照明共用同一電網(wǎng)，電動機起動時產(chǎn)生的電網(wǎng)壓降不超過額定電壓的20%；電動機由專用變壓器獨立供電，且電動機不經(jīng)常起動，電動機的功率不超過變壓器容量的30%；電動機由專用變壓器獨立供電，但電動機起動頻繁，所以電動機的功率不超過變壓器容量的20%；電動機由專用發(fā)電機直接供電，電動機的功率不超過發(fā)電機容量的10%。 Y 換接降壓起動：換接降壓起動： 正常正常運行運行l(wèi)UAZBYXClI 起動起動ABCXYZlUlYI3ll

24、YUIZ3llUIZ31llYII設(shè)：電機每相阻抗為設(shè)：電機每相阻抗為Z手動Y 降壓起動控制原理圖AZBYXC正常正常運行運行UPABCXYZ起起動動UPStstYTT31PPUU31（2）Y 起動應(yīng)注意的問題：起動應(yīng)注意的問題：（1）僅適用于正常接法為三角形接法的電機。）僅適用于正常接法為三角形接法的電機。 所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合)(2UTSTY 起動起動也時ststTI,。自耦變壓器降壓起動：自耦變壓器降壓起動：采用自耦變壓器降壓起動，（自耦變壓器的變比為K，原邊電壓為U1，副邊電壓為U2，原邊電流為Ist1，副邊電流為Ist2）電動機

25、定子繞組的電壓為副邊電壓U2=U1/K，定子繞組的輸入電流 即為副邊電流Ist2則：221s ts ts tIUIIUK設(shè)直接起動時電動機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為Ist和Tst，可見，用自耦變壓器降壓起動時電網(wǎng)供給的起動電流為直接起動時的1/K2倍。起動電流大大減小了但相應(yīng)地，降壓后的起動轉(zhuǎn)矩也降低了，也為直接起動時的1/K2倍。又根據(jù)變壓器的變電流功能有：212s ts ts tIIIKK采用自耦變壓器降壓起動，自耦變壓器的副繞組通常有幾個獨立的抽頭，使副邊電壓按不同的變壓比提供低電壓給用戶選用，例如選用60%的抽頭（即1/K）作為起動電壓，起動電流只為直接起動時的36%，相應(yīng)起動轉(zhuǎn)矩也降

26、為直接起動時的36%。2121ststUTTU （）1UstT 降壓起動是根據(jù)起動電流與端電壓成正比來實現(xiàn)的,如以上兩種起動方法。異步電動機欲能穩(wěn)定運行，必須滿足TN=TL，而異步電動機欲能起動，則必須滿足TstTL。設(shè)直接起動時，加在定子繞組上的端電壓和電動機的起動轉(zhuǎn)矩分別為U1和Tst，而降壓起動時端電壓和起動轉(zhuǎn)矩分別為21U因為T所以：11ststTUUT 僅適用于空載或輕載起動。 轉(zhuǎn)子串電阻起動轉(zhuǎn)子串電阻起動起動時將適當?shù)钠饎訒r將適當?shù)腞st串入轉(zhuǎn)子繞組中，起動后串入轉(zhuǎn)子繞組中，起動后將將Rst逐漸切除直至短路掉，過程如圖。逐漸切除直至短路掉，過程如圖。1222202202)(IIRX

27、REIst轉(zhuǎn)子串電阻起動的特點：轉(zhuǎn)子串電阻起動的特點：適于轉(zhuǎn)子為線繞式的電動機起動。適于轉(zhuǎn)子為線繞式的電動機起動。（1） （2）R2選的選的適當適當，轉(zhuǎn)子串電阻既可以降低起動電流，轉(zhuǎn)子串電阻既可以降低起動電流， 又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。又可以增加起動轉(zhuǎn)矩。0Tn2R2R22RR ststTRXRURKT222022212轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動頻敏變阻器是一種三相鐵心電抗器 在起動瞬間，n=0，s=1，f2=f1，渦流等效電阻Rp最大，等效感抗Xp也最大，電流最小。隨著轉(zhuǎn)速的升高，s減小，f2減小， Rp和Xp自動減小，電流逐漸增大到運行狀態(tài)適當選取頻敏變阻器的參數(shù)，可以使TstT

28、N。缺點：起動過程中由于感抗影響，功率因數(shù)較低，起動轉(zhuǎn)矩也不太高。1.8 359.76647.57ststNTK TN mmax2.0359.76719.52MNTKTN m355 10102.553cos3380 0.926 0.88NNNNnPIAU88. 0cosN【例】例】 已知某三相異步電動機的額定數(shù)據(jù)如下：PN=55kW，nN=1460r/min，UN=380V，KM=2.0，Kst=1.8，N=92.6%， ，Ist/IN=7.0。求：該電動機的額定轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩、額定電流；當電動機帶額定負載運行時，電源電壓短時間降低， 最低允許降低到多少伏？（3）若要滿足滿載起動，電

29、源電壓至少應(yīng)為多少伏？（4）采用Y降壓起動時的起動轉(zhuǎn)矩和起動電流；（5）帶70%額定負載能否采用Y降壓起動？5595509550359.761460NNNPTN mn解：(1) 11380283.231.8stNstNTTUUVTT 1380268.72.02mNNNmmTTUUUVTT 11647.57215.8633stYstTTN m117.0102.55239.2833stYstIIA所以不能在帶動70%額定負載時采用Y降壓起動。（4）Y-降壓起動時2()mmNTUTUmTU當電源電壓降低，電磁轉(zhuǎn)矩會隨之成平方倍數(shù)下降，為使電動機維持運轉(zhuǎn)和不堵轉(zhuǎn)停車，必須使TmaxTN，設(shè)最低允許電壓

30、為 ，對應(yīng)的最大轉(zhuǎn)矩為 ,則 ， 即(3)設(shè)電源電壓至少為 ，對應(yīng)的起動轉(zhuǎn)矩為 ,則即2()s ts tNTUTUUstT（5）帶70%額定負載時 上例中的電動機（額定數(shù)據(jù)如下：PN=55kW，nN=1460r/min，UN=380V，KM=2.0，Kst=1.8，N=92.6%， ，Ist/IN=7.0。）求：如果采用自耦變壓器降壓起動，使電動機的 起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的70%，試求？（1）自耦變壓器的變壓比；（2）供電線路上的起動電流6.17.08.111NNTTUUK1U解：（1）自耦變壓器的變壓比 設(shè)自耦變壓器副邊電壓為122717.85280.41.6ststIIAk為了方便用戶選用，

31、自耦變壓器往往做出若干抽頭，如73%、64%、55%或80%、60%、40%等規(guī)格。（2）供電線路中的起動電流Ist1上題中，IN=102.55A Ist=7.0102.55=717.85A所以 %5 .62%100)6 . 1/1 (%100)/1 (Kk自耦變壓器的抽頭比為88. 0cosN 方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實現(xiàn)方法：和電源相接的任意兩相互換，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。 8.4.2 8.4.2 三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)三相異步電動機的正、反轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)A B CM3電電 源源ABCM3電電 源源 原理：互換任意兩相電源線，即改變了相序，原理：互換任意兩相電源線，即改變了

32、相序，也就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。也就改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，就可實現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 8.4.3 三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速pfsnsn1160111. 變極變極(P)調(diào)速調(diào)速2. 變轉(zhuǎn)差率變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速調(diào)速調(diào)速方法：調(diào)速方法：調(diào)速：人為地改變電機轉(zhuǎn)速（負載不變）調(diào)速：人為地改變電機轉(zhuǎn)速（負載不變）3.變頻（變頻（ ）調(diào)速）調(diào)速 1fP=2P=1假設(shè)每相定子繞組由兩個線圈組成，以A相為例，如圖。當兩個線圈串聯(lián)時，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)P=2；當兩個線圈并聯(lián)時，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場磁極對數(shù)P=1。 1. 變極變極(P)調(diào)速，即改變磁極對數(shù)調(diào)速，即改變磁極對數(shù)P特點：簡單、運行可靠、

33、機械特性較硬， 但P成對變化，不能連續(xù)調(diào)節(jié)，只能實現(xiàn)有級調(diào)速 22RR 2. 變轉(zhuǎn)差率變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速調(diào)速 所以改變轉(zhuǎn)子回路電阻R2的大小也就改變了轉(zhuǎn)差率s，從而實現(xiàn)調(diào)速 202XRSm0Tn2R2Rn1n2TL21nn特點：設(shè)備簡單、操作方便，平滑性較好， 起重機械上廣泛應(yīng)用 但機械特性變軟，穩(wěn)定性差，電阻耗能大 變頻電源變頻電源 可變可變Uf ,Hz50特點：特點： 調(diào)速范圍大，平滑性好，可實現(xiàn)無級調(diào)速調(diào)速范圍大，平滑性好，可實現(xiàn)無級調(diào)速 但是變頻電源比較復(fù)雜，價格較貴。但是變頻電源比較復(fù)雜，價格較貴。3.變頻（變頻（ ）調(diào)速）調(diào)速 1f要求：變頻器在變頻同時也要改變電壓大小，使U1/f1=

34、const，這是恒磁通變頻調(diào)速的協(xié)調(diào)控制條件 制動方法：制動方法： 除機械制動外，電氣制動方法有除機械制動外，電氣制動方法有 1. 反接制動反接制動：停車時，將電動機接電源的：停車時，將電動機接電源的兩相反接，使旋轉(zhuǎn)磁場由原來的旋轉(zhuǎn)方向反過來，兩相反接，使旋轉(zhuǎn)磁場由原來的旋轉(zhuǎn)方向反過來，得到反方向的電磁轉(zhuǎn)矩，以達制動的目的；得到反方向的電磁轉(zhuǎn)矩，以達制動的目的； 8.5.4 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動1.反接制動時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大反接制動時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子的相對轉(zhuǎn)速很大。為限制電流，在制動時要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。為限制電流，在制動時要在定子或轉(zhuǎn)子中串電阻。即切割磁力線的速度很大，造成即切割磁力線的速度很大，造成 ，引起，引起 。2I1I注意注意:1nn2.制動即將結(jié)束時（轉(zhuǎn)速很低），要及時切斷電源，制動即將結(jié)束時（轉(zhuǎn)速很低），要及時切斷電源，防止又反方向轉(zhuǎn)動起來防止又反方向轉(zhuǎn)動起來M3+-運行運行制動制動n F轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2. 能耗制動能耗制動：停車時，斷開交流電源，接至直流：停車時，斷開交流電源，接至直流 電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；電源上，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩；特點：能耗制動方法準確、平穩(wěn)、耗能少。但需直流電源，且電動機停轉(zhuǎn)后，要立即切斷直流電源 3.發(fā)電反饋制動：發(fā)電反饋制動： 令電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過令電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速超過 旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速