异步电动机的拖动学习教案.pptx

会计学1异步电动机的拖动异步电动机的拖动第一页，共151页。3.1 3.1 三相三相三相三相(sn xin(sn xin)异步电动机的运行原理异步电动机的运行原理异步电动机的运行原理异步电动机的运行原理3.1.13.1.1基本基本(jbn)(jbn)结构和工作原理结构和工作原理定子、转子、气隙定子、转子、气隙第1页/共151页第二页，共151页。第2页/共151页第三页，共151页。n n定子定子定子定子n n定子由定子铁芯、定子绕组和机壳（机座定子由定子铁芯、定子绕组和机壳（机座定子由定子铁芯、定子绕组和机壳（机座定子由定子铁芯、定子绕组和机壳（机座(j zu)(j zu)、端盖等）构成。机座、端盖等）构成。机座、端盖等）构成。机座、端盖等）构成。机座(j zu)(j zu)只只只只做为支撑，不做为磁路的一部分。做为支撑，不做为磁路的一部分。做为支撑，不做为磁路的一部分。做为支撑，不做为磁路的一部分。第3页/共151页第四页，共151页。定子(dngz)铁芯用0.5mm厚的硅钢片冲压而成，再经叠装压紧制成第4页/共151页第五页，共151页。定子绕组在铁芯槽内按一定的规律嵌放。绕组三相对称：数量、规格一样，每相绕组轴线(zhuxin)在空间互差120。第5页/共151页第六页，共151页。n n转子转子转子转子(zhun z(zhun z)小型电机常用高强度漆包线绕制的散嵌线圈(xinqun)放入槽内，槽内绝缘通常用聚脂薄膜及青壳纸。第6页/共151页第七页，共151页。第7页/共151页第八页，共151页。转子按结构分类：转子按结构分类：鼠笼式异步电动机：结构简鼠笼式异步电动机：结构简单，坚固，成本低，运行性单，坚固，成本低，运行性能不如绕线式。能不如绕线式。绕线式异步电动机：通过绕线式异步电动机：通过(tnggu)外串电阻改善电外串电阻改善电机的起动，调速等性能。机的起动，调速等性能。第8页/共151页第九页，共151页。第9页/共151页第十页，共151页。气隙气隙气隙大则磁阻大，要产气隙大则磁阻大，要产生同样大小的旋转磁场，生同样大小的旋转磁场，需要较大励磁电流。励需要较大励磁电流。励磁电流是无功电流，会磁电流是无功电流，会使电机使电机(dinj)的功率的功率因素降低。但气隙过小因素降低。但气隙过小会使电机会使电机(dinj)装配装配困难，并导致运行不可困难，并导致运行不可靠。靠。电机容量（KW）10以下101001001500气隙（mm）0.200.450.500.800.851.50第10页/共151页第十一页，共151页。第11页/共151页第十二页，共151页。n n3.1.1.2 额定数据额定数据n n额定功率额定功率 PN：电动机在额定运：电动机在额定运行时轴上输出的机械行时轴上输出的机械(jxi)功率功率n n额定电压额定电压 UN：额定运行状态下：额定运行状态下加在定子绕组上的线电压加在定子绕组上的线电压n n额定电流额定电流IN：指电动机在定子绕：指电动机在定子绕组上加额定电压、轴上输出额定组上加额定电压、轴上输出额定功率时，定子绕组中的线电流。功率时，定子绕组中的线电流。第12页/共151页第十三页，共151页。额定频率f1：我国工业用电标准频率 50HZ额定转速n：指电动机定子加额定频率的额定电压，且轴上输出额定功率(dn n l)时电机的转速。额定功率(dn n l)因数cosN：指电动机定子加额定负载时，定子边的功率因数。第13页/共151页第十四页，共151页。第14页/共151页第十五页，共151页。接法：；相电流Y接法：；相电流，额定功率(dnnl)：输入(shr)功率：第15页/共151页第十六页，共151页。3.1.1.33.1.1.3工作工作工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理原理原理1.旋转磁场旋转磁场(xun zhun c chn)(1)旋转磁场旋转磁场(xun zhun c chn)的产生的产生 W2 W1V2 V1U1 U2 三相三相(sn xin)(多相多相)电电流流 三相三相(sn xin)(多多相相)绕组绕组 旋转磁场。旋转磁场。三相三相(sn xin)绕组绕组第16页/共151页第十七页，共151页。横截面横截面U1U2V1V2W2W1U1 V1 W1U2 V2 W2 流出流出 流入流入 第17页/共151页第十八页，共151页。U V WU1U2V1V2W2W1i1=Imsin ti2=Imsin(t120O)i3=Imsin(t120O)i1 i2 i3 t =0O 时时i1=0，i2 0，i3 0NSIm tOi1第18页/共151页第十九页，共151页。t=0O 时时i1=0，i2 0，i30U1U2V1V2W2W1NS t=120O 时时i10，i2=0，i3 0U1U2V1V2W2W1NS第19页/共151页第二十页，共151页。U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W2W1NS t=240O 时时i1 0，i20，i3=0 t=360O 时时i1=0，i2 0，i30NS第20页/共151页第二十一页，共151页。i 变化变化(binhu)一周一周i 每秒钟变化每秒钟变化(binhu)f1 周周旋转磁场旋转磁场(xun zhun c chn)转一圈转一圈 旋转磁场旋转磁场(xun zhun c chn)转转 f1 圈圈(2)旋转磁场旋转磁场(xun zhun c chn)的转速的转速 n0 同步转速同步转速 n0=60 f1 (r/min)同步转速同步转速 n0 的大小怎样改变？的大小怎样改变？前面的例子里：前面的例子里：第21页/共151页第二十二页，共151页。U1U2V1V2W2W1每相绕组由每相绕组由一个一个(y)线线圈组成圈组成U1 V1 W1U2 V2 W2U3 V3 W3U4 V4 W4U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3每相绕组由两个每相绕组由两个线圈串联线圈串联(chunlin)组成组成第22页/共151页第二十三页，共151页。U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3 t=0O 时时 i1=0，i2 0，i3 0 NSNS 磁极对数磁极对数 p p=2 电流电流(dinli)变化一周变化一周 旋转磁场转半圈旋转磁场转半圈 n0 当磁极当磁极(cj)对数对数 p=3 时时 n0 60 f1 2=60 f1 3=60 f1pn0=第23页/共151页第二十四页，共151页。f=50 Hz 时：时：1 2 3 4 5 6 3 000 1 500 1 000 750 600 500 pn0/(r/min)(3)旋转磁场的转向旋转磁场的转向(n0 的方向的方向)U(i1)V(i2)W(i3)由超前相转向滞后相。由超前相转向滞后相。由通入绕组由通入绕组(roz)中的电流的相序决定的。中的电流的相序决定的。怎样改变怎样改变 n0 的方向的方向?V(i1)U(i2)W(i3)第24页/共151页第二十五页，共151页。n0n0转子转子(zhun z)转动原理转动原理 NS1)1)定子三相对定子三相对(xingdu)(xingdu)称绕称绕组通入三相对组通入三相对(xingdu)(xingdu)称称电流产生旋转磁场。电流产生旋转磁场。2)2)转子导条切割转子导条切割(qig)(qig)定子旋转磁定子旋转磁场感应电动势、感场感应电动势、感应电流应电流3)3)载流的转子导体在磁场中载流的转子导体在磁场中受到电磁力的作用，产生受到电磁力的作用，产生电磁转矩电磁转矩第25页/共151页第二十六页，共151页。n转差率转差率s s定义定义(dngy)(dngy)：（0s1）n“异步异步”的物理意义的物理意义(yy)：转子转速低于：转子转速低于同步速同步速nn0，（异步电动机工作的必要，（异步电动机工作的必要条件）。条件）。第26页/共151页第二十七页，共151页。n n在电动机起动瞬间，n=0，s=1，转差率最大；n n空载运行时，转子转速(zhun s)最高，转差率最小；n n额定负载运行时，转子转速(zhun s)较空载要低，S N大约为0.010.07。第27页/共151页第二十八页，共151页。机械负载机械负载 旋转起来旋转起来对称三相绕组对称三相绕组 通入对称三相电流通入对称三相电流 旋转磁场旋转磁场（磁场能量）（磁场能量）磁感线切割磁感线切割 转子绕组转子绕组 转子绕组中转子绕组中 产生产生 e 和和 i 转子绕组在磁场中转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用受到电磁力的作用 转子旋转起来转子旋转起来 三三相相 交交流流 电电能能电磁电磁转矩转矩感感应应第28页/共151页第二十九页，共151页。第29页/共151页第三十页，共151页。3.1.2 3.1.2 基本基本基本基本(jbn)(jbn)方程和等效电路方程和等效电路方程和等效电路方程和等效电路 异步电动机定子与转子之间只有磁的耦合，无电的直接联系，异异步电动机定子与转子之间只有磁的耦合，无电的直接联系，异步电动机定子绕组从电源吸取的能量借助于电磁感应作用传递给转子。步电动机定子绕组从电源吸取的能量借助于电磁感应作用传递给转子。异步电动机正常运行时通常是旋转异步电动机正常运行时通常是旋转(xunzhu(xunzhu n)n)的，随转速变化，的，随转速变化，转子中感应电动势及电流的频率也要随之变化，与定子感应电动势及转子中感应电动势及电流的频率也要随之变化，与定子感应电动势及电流频率不相等。同时，转子回路各物理量也会相应变化，故异步电电流频率不相等。同时，转子回路各物理量也会相应变化，故异步电动机分析比较复杂。动机分析比较复杂。第30页/共151页第三十一页，共151页。U1U2V1V2W2W1 t=0o 时时 U相绕组相绕组(roz)轴线轴线NSFVFWF3030iU=0iV=Imsin(120o)iW=Imsin 120oFU=0FV=Fm sin(120o)FW=Fm sin120o F=2FW cos30o F=32Fm三相三相(sn xin)绕组绕组的旋转磁势的旋转磁势第31页/共151页第三十二页，共151页。U1U2V1V2W2W1 t=90o 时时iU=Im iV=Imsin(30o)=Im/2iW=Imsin 210o =Im/2 FWFV60FVFWFU60FFU=FmFV=FW =23Fm F=FUFW FVF=FmFm/2 结论：结论：F 的大小不变，转的大小不变，转过相应过相应(xingyng)的角度。的角度。=Fm/2NS第32页/共151页第三十三页，共151页。n n转子转子转子转子(zhun z(zhun z)磁动势磁动势磁动势磁动势转子绕组是一个对称的多相绕组，转子绕组中的电流也是一个对称的多相电流，那么由此而产生的磁势也是一个旋转磁势。这个旋转磁势相对(xingdu)于转子的转速为由于转子中的电流是由定子磁势感应产生，其相序必然(brn)与之相同，而转子电流的相序又决定了转子磁势的旋转方向，所以F2的转向与F1的转向是一致的。转子有机械转速，于是转子磁势F2在空间的转速为：其中第33页/共151页第三十四页，共151页。由上可见：无论感应电动机的转速如何变化(binhu)，定子磁势F1与转子磁势F2的旋转方向是一致的，转速是相同的。这就意味着F1与F2始终保持相对静止。第34页/共151页第三十五页，共151页。为削弱谐波为削弱谐波为削弱谐波为削弱谐波(xi b)(xi b)的作用，交的作用，交的作用，交的作用，交流电动机是分布、短距绕组，流电动机是分布、短距绕组，流电动机是分布、短距绕组，流电动机是分布、短距绕组，因此对交流电动机存在绕组系因此对交流电动机存在绕组系因此对交流电动机存在绕组系因此对交流电动机存在绕组系数数数数KW1KW1和和和和KW2KW2绕组绕组(roz)系数系数第35页/共151页第三十六页，共151页。脉振磁势脉振磁势 脉振磁场：脉振磁场：轴线轴线(zhu xin)不变，不变，大小和方向大小和方向 随时间交变随时间交变 的磁场。的磁场。脉振磁势：脉振磁势：产生脉振磁产生脉振磁 场的磁势。场的磁势。U1U2NS12FU1U2U1 按照富立叶级数分解的方法(fngf)可以把矩形波磁势分解为基波和一系列的谐波之和；第36页/共151页第三十七页，共151页。n n从电磁关系看，异步电动机和变压器非常相似：定子绕组相当于一次绕组，从电源吸收电流和功率(gngl)；转子绕组相当于二次绕组，通过电磁感应产生电动势和电流。n n不同之处在于，变压器输出电功率(gngl)；异步电动机输出机械功率(gngl)。第37页/共151页第三十八页，共151页。n n定、转子磁动势定、转子磁动势定、转子磁动势定、转子磁动势n n与变压器类似，气隙磁通由由定子与变压器类似，气隙磁通由由定子与变压器类似，气隙磁通由由定子与变压器类似，气隙磁通由由定子(dngz(dngz)电压电压电压电压U1U1和频和频和频和频率率率率f1 f1决定，由于从空载到负载，定子决定，由于从空载到负载，定子决定，由于从空载到负载，定子决定，由于从空载到负载，定子(dngz(dngz)的电压和的电压和的电压和的电压和频率不变，气隙磁通也基本不变，所以象变压器一样，频率不变，气隙磁通也基本不变，所以象变压器一样，频率不变，气隙磁通也基本不变，所以象变压器一样，频率不变，气隙磁通也基本不变，所以象变压器一样，三相异步电动机也要满足下述的磁势平衡方程式三相异步电动机也要满足下述的磁势平衡方程式三相异步电动机也要满足下述的磁势平衡方程式三相异步电动机也要满足下述的磁势平衡方程式气隙磁场基波磁动势定子(dngz)基波磁动势转子基波磁动势第38页/共151页第三十九页，共151页。I1定子电流有效值(A)；I2s转子电流有效值(A)；I0励磁(lc)电流的有效值(A)；N1、N2定、转子每相绕组的串联总匝数；Kw1、Kw2定、转子的基波绕组系数;m1、m2定、转子绕组的相数第39页/共151页第四十页，共151页。定子绕组的处在一个旋转磁场中，其工作(gngzu)情况与处于交变磁场中的普通铁芯线圈没有两样，所以其负载时的定子每相电压平衡式为v定子绕组定子绕组(roz)的感应电势的感应电势v 当磁场在空间旋转时，必然切割定子绕组当磁场在空间旋转时，必然切割定子绕组(roz)而感应电势。而感应电势。第40页/共151页第四十一页，共151页。我们也可以把转子绕组看成一个(y)处于交变磁场中的铁芯线圈因为感应(gnyng)电动机的转子自成回路，端电压U2=0，所以转子的电势平均方程式为：注意：转子(zhun z)的阻抗不固定 X2s2f 2L第41页/共151页第四十二页，共151页。n n三相感应电动机的等值电路三相感应电动机的等值电路三相感应电动机的等值电路三相感应电动机的等值电路n n n n感应电动机的定、转子与变压器的一、二次感应电动机的定、转子与变压器的一、二次感应电动机的定、转子与变压器的一、二次感应电动机的定、转子与变压器的一、二次绕组一样，只有磁的耦合，而没有电的联系，因此绕组一样，只有磁的耦合，而没有电的联系，因此绕组一样，只有磁的耦合，而没有电的联系，因此绕组一样，只有磁的耦合，而没有电的联系，因此建立等值电路的主要目的是为了分析与计算的方便建立等值电路的主要目的是为了分析与计算的方便建立等值电路的主要目的是为了分析与计算的方便建立等值电路的主要目的是为了分析与计算的方便(fngbin)(fngbin)，实际是并不存在这样的电路。，实际是并不存在这样的电路。，实际是并不存在这样的电路。，实际是并不存在这样的电路。第42页/共151页第四十三页，共151页。n n频率频率(pnl)折算折算n n只有转子静止时，转子频率只有转子静止时，转子频率(pnl)才能等于定子频率才能等于定子频率(pnl)。n n频率频率(pnl)折算的目的是用静止折算的目的是用静止的转子代替旋转的转子的转子代替旋转的转子n n保证转子电路对定子电路的影响保证转子电路对定子电路的影响不变，即转子磁动势不变，即转子磁动势F2不变，则不变，则只要转子电流的大小和相位不变，只要转子电流的大小和相位不变，转子电路功率和损耗不变。转子电路功率和损耗不变。转子不动时转子转动时转子感应电势转子漏抗第43页/共151页第四十四页，共151页。转子电流(dinli)的大小和相位不变，可保证转子磁动势F2不变第44页/共151页第四十五页，共151页。第45页/共151页第四十六页，共151页。n0R1 R2jX1jX2+频率折合后异步电动机的定、转子电路图m1，N1kw1m2，N2kw2f1 f1 相当于用静止(jngzh)转子的代替转动的转子后，应在转子上多附加一个电阻，这个附加的电阻实际上是电机负载在电路上的体现。第46页/共151页第四十七页，共151页。n n绕组绕组绕组绕组(roz(roz)折算折算折算折算通过频率折算后，定、转子的频率已相同，感应电动机的定、转子就相当于双绕组变压器的一、二次绕组。但定、转子所产生的感应电动势不一样，需要依照变压器的方法，对绕组进行折算。即把实际上相数为m2、每相匝数为N2、绕组系数(xsh)为Kw2的转子绕组折算成与定子绕组完全相同的一个等效绕组。第47页/共151页第四十八页，共151页。=式中电流(dinli)变比；折合后的转子(zhun z)等效电流的有效值。a、电流、电流(dinli)折算：折算前后转子磁势不变折算：折算前后转子磁势不变这样，磁势平衡式就可以写成第48页/共151页第四十九页，共151页。b、转子电动势折算、转子电动势折算(sh sun)：折算：折算(sh sun)前后主磁通不变前后主磁通不变-电动势变比c、转子阻抗折算、转子阻抗折算(sh sun)：折算：折算(sh sun)前后转子铜耗和无功功率不变前后转子铜耗和无功功率不变相应转子(zhunz)阻抗的折合值为第49页/共151页第五十页，共151页。第50页/共151页第五十一页，共151页。T T型等值电路型等值电路(dinl)(dinl)思考1、堵转时的工作(gngzu)情况2、转子转速接近同步转速时的工作(gngzu)情况。第51页/共151页第五十二页，共151页。三相三相(sn xin)异步电动机的功率异步电动机的功率定子(dngz)铜耗定子(dngz)铁耗输入功率转子铁心与气隙磁场相对速度很小，转子铁耗远小于定子铁耗电磁功率第52页/共151页第五十三页，共151页。转子(zhunz)铜耗总机械(jxi)功率转差转差S越大，电磁功率越大，电磁功率(gngl)消耗在转子铜耗中的比重就越大，消耗在转子铜耗中的比重就越大，电动机的效率就越低。电动机的效率就越低。Pe:Pcu2:Pm=1:s:(1s)第53页/共151页第五十四页，共151页。输出功率功率(gngl)平衡式第54页/共151页第五十五页，共151页。n n三相异步电动机的转矩三相异步电动机的转矩n n根据根据(gnj)功率、转矩和角速度功率、转矩和角速度三者之间的关系得到三者之间的关系得到 T2-输出转矩（也是稳态运行时的负载转矩）T0-空载制动转矩（由机械摩擦转矩和附加损耗转矩构成(guchng)）T -为电磁转矩 同步(tngb)机械角速度（rad/s）第55页/共151页第五十六页，共151页。-物理(wl)表达式，用于定性分析第56页/共151页第五十七页，共151页。3.1.33.1.3三相异步电动机的工作三相异步电动机的工作三相异步电动机的工作三相异步电动机的工作(gngzu)(gngzu)特性特性特性特性 n n转速转速转速转速(zhun s)(zhun s)特性特性特性特性理想空载时，I2=0，故n=n0，随着负载的增加，转子电流I2增大，意味着转子与旋转磁场的相对切割变速度(sd)加快，也就是转差加大，即转速下降。为保证电机有较高的效率，负载时转差一般限制在一个额定转差附近。第57页/共151页第五十八页，共151页。三相异步电动机空载时，输出转矩为零，随着输出功率的增大，由于转速变化不大，输出转矩与近似(jns)于正比关系。所以输出转矩特性曲线近似(jns)为一条直线。n n输出输出输出输出(shch)(shch)转矩特性转矩特性转矩特性转矩特性 第58页/共151页第五十九页，共151页。n n定子电流定子电流定子电流定子电流(dinli)(dinli)特性特性特性特性n n效率特性效率特性效率特性效率特性由磁势平衡(pnghng)方程式随负载的增大，转子(zhunz)电流增大，定子电流的负载分量也跟随增大，所以，I1随P2的增大而增大。对于各种类型的电机，其效率特性形状是相同的.第59页/共151页第六十页，共151页。n n功率功率功率功率(gngl(gngl)因素特性因素特性因素特性因素特性感应电动机是从电网吸取滞后的无功电流进行励磁的。空载时，定子电流基本是励磁电流，功率因素很低，仅为0.10.2；随负载的增加，定子电流的有功分量增加，功率因素逐渐上升，在额定负载附近，功率因素达到最大值；超过额定负载后，由于转速下降，转差增加，转子功率因素下降较多，使定子中与之平衡的无功分量也增大(znd)，总的功率因素反而所下降。因此如果电动机选择不当，长期处于轻载或空载运行，是很不经济的。第60页/共151页第六十一页，共151页。3.2 3.2 三相三相三相三相(sn xin(sn xin)异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性异步电动机的机械特性 n n定义定义n n三相异步电动机在电三相异步电动机在电压、电源频率以及电压、电源频率以及电机固定的条件下，其机固定的条件下，其电磁转矩电磁转矩T T与转子转速与转子转速n n之间的关系，就是三之间的关系，就是三相异步电动机的机械相异步电动机的机械特性。特性。n n在电机拖动系统分析在电机拖动系统分析中习惯中习惯(xgun)(xgun)上以上以纵坐标表示转速纵坐标表示转速n(n(或或转差转差s)s)，以横坐标表示，以横坐标表示电磁转矩电磁转矩T T，即，即n=f(T)n=f(T)，或，或s=f(T)s=f(T)第61页/共151页第六十二页，共151页。3.2.1 3.2.1 电磁电磁电磁电磁(dinc)(dinc)转矩的参数表达式转矩的参数表达式转矩的参数表达式转矩的参数表达式根据感应(gnyng)电动机的简化等效电路：上式称为转矩的参数(cnsh)表达式，显然这个公式过于复杂，并且有关数据不方便获得。我们一般把它绘成曲线使用。第62页/共151页第六十三页，共151页。n n最大转矩最大转矩TMTM与临界与临界(ln ji)(ln ji)转差转差SMSM1、当电机的参数与电源频率不变时，最大转矩TM与定子相电压U1的平方成正比,与参数f1成反比。而产生最大转矩TM的临界转差率SM与U1和f1无关。2、增大转子回路(hul)的电阻值，只能使SM增大，而最大转矩TM却保持不变。第63页/共151页第六十四页，共151页。n n过载过载(guzi)(guzi)倍数倍数n n最大转矩最大转矩TMTM与额定转矩与额定转矩TNTN之比叫之比叫过载过载(guzi)(guzi)倍数，也叫过载倍数，也叫过载(guzi)(guzi)能力能力 *一般三相感应电动机，过载倍数KM22.2；*起重、冶金机械(jxi)用三相感应电动机，过载倍数KM2.22.8左右。*电动机拖动负载时，负载转矩超过电机最大转矩，电机的转速有可能大幅度下降，甚至停转。第64页/共151页第六十五页，共151页。n n起动起动(q dn)(q dn)转矩转矩n n电动机接上电源开始起动电动机接上电源开始起动(q dn)(q dn)时，时，n=0(n=0(或或s=1)s=1)时的时的电磁转矩称为起动电磁转矩称为起动(q dn)(q dn)转转矩。矩。起动转矩起动转矩(q dn zhun j)(q dn zhun j)倍数倍数 *起动转矩倍速反映了电动机起动能力的大小。*一般Y系列笼型三相异步电动机的Kst1.72.2。*起重(q zhn)和冶金用YZ系列电动机Kst2.04.0。第65页/共151页第六十六页，共151页。3.2.3 3.2.3 稳定运行稳定运行稳定运行稳定运行(ynxng)(ynxng)问题问题问题问题*在直线段HP，各种负载(fzi)转矩特性与机械特性的交点(a、b、c)处均能满足稳定运行条件。因此，工程上通常称该段为稳定运行区。*在PA段，只有通风机类负载(fzi)(负载(fzi)转矩特性与机械特性的交点为c)才能满足稳定运行条件。因此，工程上称该段为不稳定运行区。第66页/共151页第六十七页，共151页。3.2.23.2.23.2.23.2.2电磁电磁电磁电磁(dinc)(dinc)(dinc)(dinc)转矩的实用表达式转矩的实用表达式转矩的实用表达式转矩的实用表达式 n n由于异步电动机的参数在应用现场难以得到由于异步电动机的参数在应用现场难以得到n n运行时只需要了解稳定运行时只需要了解稳定(wndng)(wndng)运行范围内的机械特运行范围内的机械特性性n n电磁转矩的实用表达式电磁转矩的实用表达式*实用公式只适用(shyng)于转差率在0ssM范围。*计算起动转矩时误差较大。第67页/共151页第六十八页，共151页。已知过载能力KM，额定(dng)转速nN，额定(dng)功率PN，可以求出TM和sM可得TM将额定(dng)点数据（SN，TN）代入实用表达式第68页/共151页第六十九页，共151页。当异步电动机在额定负载内运行(ynxng)时，它的转差率很小，故简化(jinhu)表达式只适用于转差率为0s1.1TL）；）；n n尽可能小的起动电流，减少对电网尽可能小的起动电流，减少对电网的冲击；的冲击；n n起动设备简单经济，操作方便；起动设备简单经济，操作方便；n n起动过程的能量损失尽可能小起动过程的能量损失尽可能小n n三相异步电动机的固有起动特性三相异步电动机的固有起动特性n n电机固有起动电流较大，一般为电机固有起动电流较大，一般为47IN ；n n起动转矩比较小，当满载起动时必起动转矩比较小，当满载起动时必须采取须采取(ciq)起动措施。起动措施。n n 第78页/共151页第七十九页，共151页。n n直接起动直接起动直接起动直接起动 n n利用电磁开关设备，将电动机的定子绕直接接到额定利用电磁开关设备，将电动机的定子绕直接接到额定利用电磁开关设备，将电动机的定子绕直接接到额定利用电磁开关设备，将电动机的定子绕直接接到额定电压的电网上。电压的电网上。电压的电网上。电压的电网上。n n起动条件起动条件起动条件起动条件n n（1 1）在一般电网容量下，）在一般电网容量下，）在一般电网容量下，）在一般电网容量下，7.5kW7.5kW以下的三相笼型电动以下的三相笼型电动以下的三相笼型电动以下的三相笼型电动机可以直接起动；机可以直接起动；机可以直接起动；机可以直接起动；n n（2 2）如果变压器容量大，直接起动时的起动电流引）如果变压器容量大，直接起动时的起动电流引）如果变压器容量大，直接起动时的起动电流引）如果变压器容量大，直接起动时的起动电流引起电网的电压降不超过额定电压的起电网的电压降不超过额定电压的起电网的电压降不超过额定电压的起电网的电压降不超过额定电压的(10(1015)15)，就允，就允，就允，就允许容量更大些电机直接起动；许容量更大些电机直接起动；许容量更大些电机直接起动；许容量更大些电机直接起动；n n（3 3）在工程实践中，直接起动方式可参考下面经验）在工程实践中，直接起动方式可参考下面经验）在工程实践中，直接起动方式可参考下面经验）在工程实践中，直接起动方式可参考下面经验(jngyn)(jngyn)公式核定：公式核定：公式核定：公式核定：第79页/共151页第八十页，共151页。图3.25直接起动和Y-D起动时的电压和电流关系n n星星星星-三角（三角（三角（三角（Y-Y-）起动）起动）起动）起动n n正常运行时定子绕组接成正常运行时定子绕组接成正常运行时定子绕组接成正常运行时定子绕组接成形的笼型异步电动机；形的笼型异步电动机；形的笼型异步电动机；形的笼型异步电动机；n n起动时接成起动时接成起动时接成起动时接成Y Y形；形；形；形；n n则定子每相电压降为额定电压的则定子每相电压降为额定电压的则定子每相电压降为额定电压的则定子每相电压降为额定电压的 ，从而实现，从而实现，从而实现，从而实现(shxin)(shxin)了降压起动，了降压起动，了降压起动，了降压起动，第80页/共151页第八十一页，共151页。每相起动(q dn)电流之比为：再转化为线电流之间的关系(gun x)，可得起动电流之比为：起动转矩(q dn zhun j)之比为：第81页/共151页第八十二页，共151页。结论：起动电流和起动转矩都降为直接起动时的 。星三角起动条件(tiojin)：只适用与轻载起动；只适用正常运行时定子绕组三角接的异步电动机；第82页/共151页第八十三页，共151页。n n自耦变压器降压自耦变压器降压自耦变压器降压自耦变压器降压(jin(jin y)y)起动起动起动起动 第83页/共151页第八十四页，共151页。第84页/共151页第八十五页，共151页。n n软起动软起动软起动软起动(q(q dn dn)n n电动机起动电动机起动电动机起动电动机起动(q(q dn dn)方式、电流大小均可选择方式、电流大小均可选择方式、电流大小均可选择方式、电流大小均可选择和任意调节，使电动机处于最佳起动和任意调节，使电动机处于最佳起动和任意调节，使电动机处于最佳起动和任意调节，使电动机处于最佳起动(q(q dn dn)过程，并减小起动过程，并减小起动过程，并减小起动过程，并减小起动(q(q dn dn)的能量损失。的能量损失。的能量损失。的能量损失。n n斜坡电压软起动斜坡电压软起动斜坡电压软起动斜坡电压软起动(q(q dn dn)n n恒流软起动恒流软起动恒流软起动恒流软起动(q(q dn dn)n n斜坡恒流软起动斜坡恒流软起动斜坡恒流软起动斜坡恒流软起动(q(q dn dn)n n脉冲恒流软起动脉冲恒流软起动脉冲恒流软起动脉冲恒流软起动(q(q dn dn)第85页/共151页第八十六页，共151页。3.3.23.3.2深槽式和双笼形异步电动机的起动深槽式和双笼形异步电动机的起动深槽式和双笼形异步电动机的起动深槽式和双笼形异步电动机的起动(q(q dn dn)n n以上介绍的几种笼型异步电动机起动方法都是以降低定子电压来是减小起动电流，但它是以以上介绍的几种笼型异步电动机起动方法都是以降低定子电压来是减小起动电流，但它是以牺牲起动转矩为代价的，因此牺牲起动转矩为代价的，因此(ync(ync)其起动性能不够理想。其起动性能不够理想。n n为了进一步改善笼型异步电动机的起动性能，人们在电机转子绕组和转子槽形结构上采取了为了进一步改善笼型异步电动机的起动性能，人们在电机转子绕组和转子槽形结构上采取了一些改进措施，以增加笼型异步电动机转子本身的起动电阻，改善电机的起动性能。一些改进措施，以增加笼型异步电动机转子本身的起动电阻，改善电机的起动性能。第86页/共151页第八十七页，共151页。深槽式异步电动机深槽式异步电动机深槽式异步电动机深槽式异步电动机（1 1）结构特点）结构特点(tdi(tdi n)n)：它的转子槽深而窄，槽深与槽宽之：它的转子槽深而窄，槽深与槽宽之比为比为10-1210-12；（2 2）集肤效应）集肤效应第87页/共151页第八十八页，共151页。（3）工作原理：起动瞬间，s=1，转子频率f2=Sf1很高，电抗很大，且槽底漏抗远大于槽口漏抗，转子电流大部分集中槽口，相当于减小导体截面积，使转子电阻(dinz)增大，所以增加了起动转矩，且限制了起动电流；起动完毕，转差率s减小，转子电流的频率为1-2Hz，集肤效应基本消失，电流主要按电阻(dinz)分布，电流减小。X2s2f 2L第88页/共151页第八十九页，共151页。双笼型异步电动机双笼型异步电动机双笼型异步电动机双笼型异步电动机（1）结构特点：上笼的导条截面积较小，并用黄铜(hun tn)或铝青铜等电阻系数较大的材料制成，电阻较大。下笼导条的截面积大，并用电阻系数较小的紫铜制成，电阻较小。下笼处于铁芯内部，交链的漏磁通多，上笼靠近转子表面，交链的漏磁通较少，故下笼的漏电抗较上笼漏电抗大得多。第89页/共151页第九十页，共151页。（2 2）工作原理）工作原理）工作原理）工作原理 起动起动起动起动(q(q dn dn)时，起动时，起动时，起动时，起动(q(q dn dn)时上笼起主要作用，由于上笼电阻时上笼起主要作用，由于上笼电阻时上笼起主要作用，由于上笼电阻时上笼起主要作用，由于上笼电阻大，可以限制起动大，可以限制起动大，可以限制起动大，可以限制起动(q(q dn dn)电流，产生较大的起动电流，产生较大的起动电流，产生较大的起动电流，产生较大的起动(q(q dn dn)转矩，上笼转矩，上笼转矩，上笼转矩，上笼称为起动称为起动称为起动称为起动(q(q dn dn)笼。笼。笼。笼。电动机正常运行，电流从电阻较小的下笼流过，产生正常时的电磁转矩，电动机正常运行，电流从电阻较小的下笼流过，产生正常时的电磁转矩，电动机正常运行，电流从电阻较小的下笼流过，产生正常时的电磁转矩，电动机正常运行，电流从电阻较小的下笼流过，产生正常时的电磁转矩，下笼在运行时起主要作用，下笼称为工作笼（运行笼）。下笼在运行时起主要作用，下笼称为工作笼（运行笼）。下笼在运行时起主要作用，下笼称为工作笼（运行笼）。下笼在运行时起主要作用，下笼称为工作笼（运行笼）。双笼型异步电动机比深槽式异步电动机的起动双笼型异步电动机比深槽式异步电动机的起动双笼型异步电动机比深槽式异步电动机的起动双笼型异步电动机比深槽式异步电动机的起动(q(q dn dn)性能要好些，性能要好些，性能要好些，性能要好些，但由于深槽式异步电动机结构简单，耗铜量少，价格相对较便宜，因此深但由于深槽式异步电动机结构简单，耗铜量少，价格相对较便宜，因此深但由于深槽式异步电动机结构简单，耗铜量少，价格相对较便宜，因此深但由于深槽式异步电动机结构简单，耗铜量少，价格相对较便宜，因此深槽式异步电动机应用得更为广泛。槽式异步电动机应用得更为广泛。槽式异步电动机应用得更为广泛。槽式异步电动机应用得更为广泛。第90页/共151页第九十一页，共151页。3.3.3 3.3.3 绕线式异步电动机的起动绕线式异步电动机的起动绕线式异步电动机的起动绕线式异步电动机的起动(q dn)(q dn)n n绕线式异步电动机起动时，转子回路串接适当的三相绕线式异步电动机起动时，转子回路串接适当的三相对称电阻，既能限制起动电流，又能增大起动转矩，对称电阻，既能限制起动电流，又能增大起动转矩，并且能以最大转矩并且能以最大转矩TMTM起动。起动结束后，可以切除外起动。起动结束后，可以切除外串电阻，电动机的运行效率不受影响。串电阻，电动机的运行效率不受影响。n n对于重载和频繁起动的生产机械，当笼型电动机难以对于重载和频繁起动的生产机械，当笼型电动机难以(nny)(nny)满足要求时，才选用绕线式电动机。因为，满足要求时，才选用绕线式电动机。因为，绕线式电动机与笼型电动机相比，结构较复杂，控制绕线式电动机与笼型电动机相比，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，价格较贵。维护较困难，制造成本较高，价格较贵。第91页/共151页第九十二页，共151页。n n转子串电阻转子串电阻转子串电阻转子串电阻(dinz(dinz)起动起动起动起动 起动过程中尽量(jnling)保持较大的起动转矩，逐级切除起动电阻。缺点是所需起动设备较多，起动时有一部分能量消耗在起动电阻上，起动级数也较多。第92页/共151页第九十三页，共151页。n n转子串频敏变阻器起动转