第4章交流异步电动机2.ppt

4.4 三相异步电动机的起动,4.4. 1 起动性能,起动问题：起动电流大，起动转矩小。 一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4 7 倍; 电动机的起动转矩为额定转矩的(1.02.2)倍。,后果：,原因：,起动： n = 0，s =1, 接通电源。,起动时 ，n = 0，转子导体切割磁力线速度很大，,转子电流,定子电流,交流电动机磁动势平衡性,衡量电动机启动性能好坏主要有三点： 第一，起动电流尽可能小； 第二，起动转矩尽量大些；起动转矩越大，电动机起动越迅速、越容易。 第三，起动所需设备简单、经济、操作方便。,4.4.2 起动方法,(1) 直接起动 小型异步电动机（二、三十千瓦以下）一般都采用直接起动。,（适用于鼠笼式电动机）,(3) 转子串电阻起动,（适用于绕线式电动机）,以下介绍降压起动和转子串电阻起动。,设：电机每相阻抗为,1. 降压起动,(1) Y 换接起动,降压起动时的电流 为直接起动时的,2. 接法,接线盒,定子三相绕组的联接方法。通常,Y 联结, 联结,(a) 仅适用于正常运行为三角形联结的鼠笼式电机。,Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合， 不适合重载起动。,Y- 换接起动应注意的问题,(2) 自耦降压起动,Q2下合： 接入自耦变 压器，降压 起动。,Q2上合： 切除自耦变 压器，全压 工作。,合刀闸开关Q,Q2,自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成 Y形而不能采用Y起动的鼠笼式异步电动机。,运行时开关上打与电机直通,起动时开关向下打，与自耦变压器相连。,例3:,对电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流Ist´´和电动机的起动转矩Tst´。,解：,设电动机的起动电压为U'，电动机的起动 电流为Ist,依据变压器的一次、二次侧电压电流关系， 可求得线路起动电流Ist´´。,采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的 电压与额定电压之比为 x ，则线路 起动电流Ist“ 为,电动机的起动转距Tst´为,结论：,分析得出：用自耦变压器降压启动限流作用很好，但起动转矩也下降了。,R,R,R,定子,转子,起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将R 短路。,起动电阻,2.绕线式电动机转子电路串电阻起动,若R2选得适当，转子电路串电阻起动既可以降低起动电流，又可以增加起动转矩。,常用于要求起动转矩较大的电动机重载起动。缺点是起动时一部分能量消耗在电阻上。,R2 ­ Þ Tst ­,转子电路串电阻起动的特点,方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。,电动机 正转,电动机 反转,三相异步电动机的正、反转,电 源,U,V,W,电 源,M 3,1 变频调速 (无级调速),f=50Hz,变频器,M 3 ,f1、U1可调,频率调节范围：0.5几百赫兹,4.5.1 三相异步电动机的调速,2 变极调速 (有级调速):通过对定子绕组引出线的不同连接，得到相应的极对数。,变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性 能优异，因而正获得越来越广泛的应用。,P=2,P=1,采用变极调速方法的电动机称作双速电机，只应用于鼠笼型异步电动机（绕线电动机的转子绕组极数是固定不变的），由于调速时其转速呈跳跃性变化，为有级调速，因而只用在对调速性能要求不高的场合，如铣床、镗床、磨床等机床上。,3 变转差率调速 (无级调速),变转差率变阻调速是通过改变转子电路的外接电阻实现的，是绕线式电动机特有的一种调速方法。其优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。 缺点：外接电阻越大，机械特性曲线越软，致使如果负载有较小的变化引起很大的转速波动。,对于一定的负载转矩，有不同的转速。,4.5.2 三相异步电动机的制动,制动方法,机械制动:电磁离合器、电磁抱闸制动器,电气制动,能耗制动 反接制动 发电反馈制动,机械制动利用机械装置使电动机在切断电源以后迅速停转。 电气制动使异步电动机产生一个与其旋转方向相反的电磁转矩，作为制动转矩。,1. 能耗制动,在断开三相电源的同时，给电动机定子其中两相绕组通入直流电流，直流电流形成的固定磁场与旋转的转子作用，产生了与转子旋转方向相反的转矩（制动转矩），使转子迅速停止转动。,2. 反接制动,停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。,缺点： 反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度特别大，转子感应电流比启动瞬间的电流还要大，经常反接制动，影响电动机使用寿命；电磁转矩从驱动立刻变为制动，对电动机转轴及传动部分有很大的机械冲击。 反接制动通常接入限流电阻，缓和电流和机械冲击。因此只适用小型电动机且不经常停转制动的场合。,2. 反接制动,当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的电磁转矩作用方向发生变化，由驱动转矩变为制动转矩。电动机进入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网， 局限性：仅当电动机转速nn0时才实现制动，常用于起重机、电力机车和多速电动机中。,n n0,3. 再生制动（发电制动）,1 功率的选择,功率选得过大不经济，功率选得过小电动机容易因过载而损坏。,1）. 对于连续运行的电动机，所选功率应等于或略大于生产机械的功率。,2）. 对于短时工作的电动机，允许在运行中有短暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。,补充：三相异步电动机的选择,2 种类和型式的选择,1.种类的选择,一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。 只有在需要调速、不能采用鼠笼式电动机的场 合才选用绕线式电动机。,2. 结构型式的选择,根据工作环境的条件选择不同的结构型式， 如开启式、防护式、封闭式电动机。,3.电压和转速的选择,根据电动机的类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。,Y系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个 等级。大功率电动机才采用3000V和6000V。,三相异步电动机在运行过程中，若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流，时间一长，会使电动机烧坏。这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在起动前就断了一线，则不能起动，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，也会使电动机烧坏。 采用何种措施：接入三相结构的热继电器。,三相异步电动机的单相运行：,单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式。常用的单相异步电动机有电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。,定子,定子 绕组,转子,4.6 单相异步电动机,例： 三相异步电动机在一定的负载转矩下运行时，如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？,