第10章 三相異步電動機的基本性能

電機學第10章三相異步電動機的基本性能[內(nèi)容]

10.3三相異步電動機的調(diào)速

10.1三相異步電動機的性能指標與工作特性10.2三相異步電動機的起動

10.4三相異步電動機在不對稱電壓下運行

及單相異步電動機

2●掌握異步電動機的性能指標，了解工作特性?！裾莆栈\型電動機的Y－△及自耦變壓器降壓起動的方法及特點?！裾莆绽@線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻起動的方法及特點?！裾莆兆儤O調(diào)速、變頻調(diào)速、繞線轉(zhuǎn)子電動機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速及串級調(diào)速的方法與特點?！窳私怆姶呸D(zhuǎn)差離合器的工作原理，了解其結構特點?！窳私馊喈惒诫妱訖C在不對稱電壓下的運行性能?！窳私鈫蜗喈惒诫妱訖C的類型及運行性能。[要求]310.1三相異步電動機的性能指標與工作特性一、異步電動機的性能指標1.額定效率2.額定功率因數(shù)3.最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)4.起動電流倍數(shù)5.起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)反映短時間承受過負載能力的指標，稱為過載能力；反映電動機出力能力的指標，稱為力能指標；反映電動機起動性能的指標。五個性能指標：以上指標中，起動電流倍數(shù)小好，其它指標大好。二、異步電動機的工作特性1．轉(zhuǎn)速特性2．轉(zhuǎn)矩特性3．定子電流特性4．定子功率因數(shù)特性5．效率特性額定運行時，轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速，功率因數(shù)、效率均較高。工作特性是指在額定電壓和額定頻率下的：10.1三相異步電動機的性能指標與工作特性10.2三相異步電動機的起動起動要求：

起動電流要小，以減小對電網(wǎng)的沖擊。起動轉(zhuǎn)矩要大，以加快起動過程，縮短起動時間。一、三相籠型異步電動機的起動1．直接起動（全壓起動）起動電流大：起動轉(zhuǎn)矩不大：特點原因：起動瞬間n=0，s=1等效電路處于短路，故起動電流很大。很大，很小，不大，約為額定值的一半故起動轉(zhuǎn)矩不大。小容量(7.5kW以下)電動機采用直接起動2．降壓起動（1）Y－△降壓起動△

僅使用于△接法的電動機起動時Y聯(lián)結運行時△聯(lián)結起動電流減小倍數(shù)：起動轉(zhuǎn)矩減小倍數(shù)：10.2三相異步電動機的起動（2）自耦變壓器降壓起動變比直接起動電流變壓器副邊供給電機的起動電流變壓器原邊電流（電網(wǎng)的起動電流）起動電流減小倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩減小倍數(shù)變壓器抽頭比：QJ2型55%、64%、73%

QJ3型40%、60%、80%

[例10.2.1]

10.2三相異步電動機的起動二、三相繞線型異步電動機的起動直接起動時，Ist大，Tst卻不大；降壓起動時，雖然Ist減小了，但Tst也隨U2減小?；\型電動機:所以籠型電動機只能用于空載或輕載起動。繞線型電動機:轉(zhuǎn)子串電阻:起動變阻器、頻敏變阻器。故繞線電動機采用轉(zhuǎn)子串電阻起動。從等效電路看，轉(zhuǎn)子回路串電阻→Ist↓從轉(zhuǎn)矩曲線看，轉(zhuǎn)子回路串電阻→Tst↑能實現(xiàn)重載起動。

10.2三相異步電動機的起動1．轉(zhuǎn)子回路串起動變阻器起動起動結束，Rst全部退出，并將轉(zhuǎn)子回路短路。起動變阻器起動時串入全部電阻，從曲線1上的a點開始加速，隨著n↑→Tst↓，在b點切除一段電阻→曲線2上的c點繼續(xù)加速，到d點又切除一段電阻→曲線3上的e點繼續(xù)加速，直到f點穩(wěn)定運行。可見,起動過程中可實現(xiàn)快速起動。10.2三相異步電動機的起動2．轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動起動時n=0，s=1，f2=sf1(最大)→PFe大→Rm大，這相當于在轉(zhuǎn)子回路中串入一個大的起動電阻。隨著n↑→s↓→f2↓→PFe↓→Rm↓可見，隨轉(zhuǎn)速上升自動切除起動電阻，保持起動轉(zhuǎn)矩近似不變，使起動平穩(wěn)、快速。Rm隨f2自動變化，稱為“頻敏電阻”鐵心用厚鋼板疊成，PFe很大,等效電阻Rm大。頻敏變阻器：是一個電抗器，相當于無副繞組的變壓器。10.2三相異步電動機的起動10.3三相異步電動機的調(diào)速變極調(diào)速變頻調(diào)速變S調(diào)速調(diào)速方法轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速電磁調(diào)速電動機串級調(diào)速一、變極調(diào)速2p=42p=21．變極原理使定子每相的一半繞組中的電流改變方向，就可改變磁極對數(shù)。改變p→n1變化→n變化2.變極繞組接線方式△/YY(2p/p)Y/YY(2p/p)(1)△/YY(2p/p)(2)Y/YY(2p/p)當p=2時，U、V、W繞組相隔空間電角度為0o、120o×2=240o、240o×2=480o(120o)。當p=1時，U、V、W繞組相隔空間電角度為0o、120o、240o；因此，變極后必須對調(diào)定子任意兩相繞組的出線端，以保證電動機的轉(zhuǎn)向不變。注意：變極前后三相繞組的相序發(fā)生改變：變極調(diào)速為分級調(diào)速，速度的變化跨度大。10.3三相異步電動機的調(diào)速二、變頻調(diào)速改變f→n1變化→n變化調(diào)速時應保持主磁通不變，即不變，以保證性能不變。所以在調(diào)頻調(diào)速過程中，電壓與頻率應成正比變化。變頻調(diào)速范圍大、平滑性好，但需要一套變頻電源。三、繞線型電動機的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速R2↑→s

↑→n↓當負載轉(zhuǎn)矩不變時=常數(shù)轉(zhuǎn)子串電阻計算式串電阻將使銅耗增加，降低了電動機效率。10.3三相異步電動機的調(diào)速四、繞線型電動機的串級調(diào)速指在轉(zhuǎn)子回路串一個與轉(zhuǎn)子電動勢串級調(diào)速：頻率相同、相位相反的附加電動勢改變大小實現(xiàn)調(diào)速的方法。

轉(zhuǎn)差功率中僅有一小部分被轉(zhuǎn)子電阻消耗，優(yōu)點：其余大部分都被產(chǎn)生的裝置回饋到電網(wǎng)，電動機具有較高的效率。轉(zhuǎn)子串R調(diào)速時，n越低，s越大,轉(zhuǎn)差功率越大，效率越低。10.3三相異步電動機的調(diào)速五、電磁調(diào)速異步電動機籠型異步電動機是一種交流恒轉(zhuǎn)矩無級調(diào)速電動機，由電磁轉(zhuǎn)差離合器測速發(fā)電機控制器組成。1．電磁轉(zhuǎn)差離合器的結構電樞：由鑄鋼制成的圓筒，與電動機同軸相連，隨電動機一起轉(zhuǎn)動。磁極：由鐵心和勵磁線圈組成，勵磁線圈通過滑環(huán)和電刷接直流電源。磁極與機械負載同軸連接。10.3三相異步電動機的調(diào)速2．電磁轉(zhuǎn)差離合器的工作原理電磁轉(zhuǎn)差離合器的轉(zhuǎn)差率3．電磁轉(zhuǎn)差離合器的調(diào)速增大勵磁電流，磁場增強，渦流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，負載轉(zhuǎn)速上升；減小勵磁電流，磁場減弱，渦流減小，電磁轉(zhuǎn)矩減小，負載轉(zhuǎn)速下降。與異步電動機的工作原理相同。優(yōu)點:結構簡單、調(diào)速范圍大（可達10:1）、調(diào)速平滑，可無級調(diào)速。缺點:是渦流損耗大，效率較低。4．電磁調(diào)速異步電動機的特點10.3三相異步電動機的調(diào)速一、三相異步電動機在不對稱電壓下運行三相不對稱U分解:正序三相電壓分量負序三相電壓分量負序電磁轉(zhuǎn)矩使合成轉(zhuǎn)矩減小，過載能力下降，輸出功率減小，效率有所下降。

正、負序等效電路相同，只是轉(zhuǎn)差率不同：在負序電路中較小的負序電壓也將引起較大負序電流，使電機發(fā)熱。三相不對稱運行的不良后果：10.4*三相異步電動機在不對稱電壓下運行及單相異步電動機二、單相異步電動機1．工作原理單相繞組脈動磁場分解:10.4*三相異步電動機在不對稱電壓下運行及單相異步電動機單相異步電動機有以下特點：(1)起動時，n=0

不能自起動。(2)借助于外力使轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)后，即使去掉外力，也能保持正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)運行。即單相異步電動機的轉(zhuǎn)向是由起動轉(zhuǎn)矩方向決定的。(3)反向轉(zhuǎn)矩存在，使最大轉(zhuǎn)矩減小，過載能力下降，輸出功率減小，效率較低。2．單相異步電動機的主要類型(1)電容起動異步電動機起動時：兩相電機，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。運行時：單相電機（副繞組切除）特點：電容值按起動性能要求選取，故起動性能好，但運行性能較差。10.4*三相異步電動機在不對稱電壓下運行及單相異步電動機(2)電容運轉(zhuǎn)異步電動機將離心開關去掉，起動和運行時都是兩相繞組，即為兩相電機。特點：電容值按運行性能要求選取，故運行性能較好，但起動性能較差。(3)單相雙值電容異步電動機起動時：電容值大（C1、C2并聯(lián)），滿足起動性能要求。運行時：電容值?。–2），滿足運行性能要求。為兩相電機，起動性能和運行性能都比較好。10.4*三相異步電動機在不對稱電壓下運行及單相異步電動機(4)單相電阻起動異步電動機起動繞組a的