三相异步电动机电力拖动课件.pptx

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1、1.1.机械特性的特点、表达式机械特性的特点、表达式3.3.三相异步电动机的常用起动方法、特点三相异步电动机的常用起动方法、特点和适用范围和适用范围l 重点重点：2.2.三相异步电动机的人为机械特性三相异步电动机的人为机械特性返 回4.4.三相异步电动机的各种调速方法、原理三相异步电动机的各种调速方法、原理和应用和应用5.5.三相异步电动机的各种制动方法、原理三相异步电动机的各种制动方法、原理和应用和应用第2页/共82页第1页/共82页本次课程内容和教学要求本次课程内容和教学要求内容：内容：三相异步电动机固有和人为机械特性。三相异步电动机固有和人为机械特性。要求：要求：掌握机械特性各种表达式和

2、适用场合。掌握机械特性各种表达式和适用场合。下 页上 页返 回第3页/共82页第2页/共82页6.1 6.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性机械特性定义机械特性定义在定子电压、频率和参数固定的条件在定子电压、频率和参数固定的条件下，电磁转矩下，电磁转矩T与转速与转速n（或转差率（或转差率s）之间的函数关系。之间的函数关系。下 页上 页返 回T=f(n)或或T=f(s)回顾略励磁阻抗略励磁阻抗第4页/共82页第3页/共82页6.1.1 机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式当电源参数（1、f1）、结构参数（r、x、m1、p）一定时，T-s曲线曲线：0ssm，DB段段T ssm

3、s1，BA段段T 1/s说明：T-s曲线存在一个拐点曲线存在一个拐点最大转矩点B下 页上 页返 回第5页/共82页第4页/共82页1.1.最大转矩最大转矩Tm及其对应的转差率及其对应的转差率sm sm称为临界转差率称为临界转差率下 页上 页返 回Tm是最大转矩是最大转矩TmSm考虑通常考虑通常第6页/共82页第5页/共82页下 页上 页返 回结论。当当f1及参数一定时，及参数一定时，最大电磁转矩与外施电源电压最大电磁转矩与外施电源电压平方成正比；临界转差率与外施电源电压无关平方成正比；临界转差率与外施电源电压无关。频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；频率越高，最大电磁转矩和临界转差率越小；

4、漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小漏抗越大，最大电磁转矩和临界转差率越小；转子回路电阻越大，临界转差率越大；最大电磁转转子回路电阻越大，临界转差率越大；最大电磁转矩与转子电阻无关矩与转子电阻无关。过载倍数过载倍数异步电动机的主要性能技术指标异步电动机的主要性能技术指标 注意绝不能让电动机长期工作在最大转矩处，否则电流绝不能让电动机长期工作在最大转矩处，否则电流过大温升超出允许值，将会烧毁电机，同时在最大过大温升超出允许值，将会烧毁电机，同时在最大转矩处运行也不稳定。转矩处运行也不稳定。一般异步电动机过载倍数一般异步电动机过载倍数m=1.62.2。第7页/共82页第6页/共82页2.2.起动

5、转矩起动转矩Tst起动时起动时n=0，s=1的电磁转矩的电磁转矩 起动转矩点ATst当当f1及参数一定时，及参数一定时，起动转矩与起动转矩与外施电源电压平方成正比；外施电源电压平方成正比；漏电抗越大，起动转矩越小漏电抗越大，起动转矩越小。起动转矩与转子电阻大小有关；当起动转矩与转子电阻大小有关；当起动转矩为最大，等于最大转矩起动转矩为最大，等于最大转矩时，时，起动转矩倍数起动转矩倍数电动机起动的条件是起动转矩不小于1.1倍的负载转矩 下 页上 页返 回一般普通异步电动机起动转矩倍数为一般普通异步电动机起动转矩倍数为0.81.2Tst=Tm第8页/共82页第7页/共82页3.3.额定转矩额定转矩

6、TNs=sN时时的电磁转矩的电磁转矩 额定转矩点CTNSN4.4.理想空载点理想空载点n=n1，s=0，电磁转矩电磁转矩T=0 点D问题异步电动机可能运行于理想空载点吗？5.5.稳定运行区域稳定运行区域不可能，在理想空载点电不可能，在理想空载点电动机无机电能量转换动机无机电能量转换 在在0sm区域，区域，T与与s近似成正比关系，近似成正比关系，Sm该区域中稳定运行该区域中稳定运行；在在（0sN）区域可长期稳定运行。区域可长期稳定运行。当当负载转矩小于电动机的最大转矩负载转矩小于电动机的最大转矩Tm时，电动机就能在时，电动机就能在 在在sm1区域，区域，T与与s近似成反比关系，拖动近似成反比关系

7、，拖动恒转矩负载恒转矩负载不能不能稳定运行；拖动稳定运行；拖动泵类负载泵类负载时，满足时，满足T=TL处可以稳定运行，但处可以稳定运行，但不能长期稳定运行。不能长期稳定运行。下 页上 页返 回 略空载转矩第9页/共82页第8页/共82页实际应用中，三相异步电动机的参数不易得到，必须实际应用中，三相异步电动机的参数不易得到，必须通过试验求得，在应用现场难以做到，因此参数表达通过试验求得，在应用现场难以做到，因此参数表达式使用不便。式使用不便。问题6.1.2 机械特性的实用表达式机械特性的实用表达式如何求得如何求得？设已知电机的额定功率、额定转速、过载能力设已知电机的额定功率、额定转速、过载能力忽

8、略空载转矩，有忽略空载转矩，有将将Tm和和sm代入可求得机械特性方程式代入可求得机械特性方程式下 页上 页返 回略定子绕略定子绕组电阻组电阻r1第10页/共82页第9页/共82页如果异步电动机所带的如果异步电动机所带的负载在额定转矩范围之内负载在额定转矩范围之内，它的转差率满足它的转差率满足0s sN或或ssm，实用表达式可简实用表达式可简化为化为 机械特性的机械特性的直线表达式直线表达式注意直线表达式的使用条件下 页上 页返 回第11页/共82页第10页/共82页一台三相六极鼠笼式异步电动机，额定功率一台三相六极鼠笼式异步电动机，额定功率PN=7.5kW，额定电压额定电压UN=380V，额定

9、频率，额定频率f1=50Hz，额定转速，额定转速nN=950r/min，过载能力，过载能力m=2。试求：。试求：电动机在电动机在s=0.03时的电磁转矩时的电磁转矩T。如不采用其它措施，能否带动如不采用其它措施，能否带动TL=60Nm的负载转矩？的负载转矩？例：例：解：解：根据额定转速根据额定转速nN的大小可以判断出同步转速的大小可以判断出同步转速n1=1000 r/min，因此额定运行时，则有，因此额定运行时，则有 Tm=2TN=275.4=150.8 下 页上 页返 回第12页/共82页第11页/共82页当当s=0.03采用实用表达式时采用实用表达式时 如用直线表达式计算，则如用直线表达式

10、计算，则 sm=2sN=220.05=0.2 由于由于TN=75.4Nm，TL=60Nm，如不采用其它措施，也能带如不采用其它措施，也能带动负载。动负载。=45.2=47.2 一台三相六极鼠笼式异步电动机，额定功率一台三相六极鼠笼式异步电动机，额定功率PN=7.5kW，额定电压额定电压UN=380V，额定频率，额定频率f1=50Hz，额定转速，额定转速nN=950r/min，过载能力，过载能力m=2。试求：。试求：电动机在电动机在s=0.03时的电磁转矩时的电磁转矩T。如不采用其它措施，能否带动如不采用其它措施，能否带动TL=60Nm的负载转矩？的负载转矩？例：例：解：解：下 页上 页返 回第

11、13页/共82页第12页/共82页一台三相绕线式异步电动机，额定功率一台三相绕线式异步电动机，额定功率PN=150kW，额额定电压定电压UN=380V，额定频率，额定频率f1=50Hz，额定转速，额定转速nN=1460r/min，过载能力，过载能力m=2.3。试求：。试求：电动机在电动机在s=0.02时的电磁转矩时的电磁转矩T。如拖动恒转矩负载如拖动恒转矩负载860Nm，电动机的转速为多少？电动机的转速为多少？思考：思考：解：解：根据额定转速根据额定转速nN的大小可以判断出同步转速的大小可以判断出同步转速n1=1500 r/min，因此额定运行时，则有，因此额定运行时，则有 Tm=2.3TN=

12、2.3981.2=2256.7下 页上 页返 回第14页/共82页第13页/共82页当当s=0.02采用实用表达式时采用实用表达式时=743.5 T=860Nm下 页上 页返 回第15页/共82页第14页/共82页6.1.3 三相异步电动机的固有机械特性三相异步电动机的固有机械特性1.1.定义定义三相异步电动机在电压、频三相异步电动机在电压、频率均为额定值不变，定子绕率均为额定值不变，定子绕组按规定方式连接，定、转组按规定方式连接，定、转子回路不外接任何电路元件子回路不外接任何电路元件条件下的机械特性称为固有条件下的机械特性称为固有机械特性机械特性 nm作特性曲线作特性曲线 n=f(T)下 页

13、上 页返 回第16页/共82页第15页/共82页当电源相序改变，可得反向当电源相序改变，可得反向固有机械特性固有机械特性nm虚线示虚线示-n12.2.特点特点在在0 s1范围内范围内，0 nn1，特性在第，特性在第象限，电动机处于电动状态。象限，电动机处于电动状态。在在s n1，特性在第，特性在第象限，象限，电动机处于发电状态，电磁量方向图电动机处于发电状态，电磁量方向图(a)。在在s 1范围内，范围内，n1 ，会使起动转矩减小。，会使起动转矩减小。Sm=1Sm1下 页上 页返 回n转子串入对称三相电阻的方法应用于绕转子串入对称三相电阻的方法应用于绕线式异步电动机的起动和调速。线式异步电动机的

14、起动和调速。第22页/共82页第21页/共82页课后复习要点课后复习要点1.异步电动机机械特性表达式异步电动机机械特性表达式2.固有机械特性固有机械特性3.人为特性机械特性人为特性机械特性思考题：思考题：P213 6.3、6.5作业作业:P215 6.29、6.31下 页上 页返 回第23页/共82页第22页/共82页 三相异步电动机在实际运行过程中，由三相异步电动机在实际运行过程中，由于生产上的需要而起动和停止。在选用电动于生产上的需要而起动和停止。在选用电动机时，必须要求电动机能带动生产机械并很机时，必须要求电动机能带动生产机械并很快地转到额定转速。快地转到额定转速。6.2 6.2 三相笼

15、型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动起动定义起动定义 起动指电动机接通电源后由静止状态（起动指电动机接通电源后由静止状态（转速转速为为0 0）加速到稳定运行状态（）加速到稳定运行状态（转速为额定转速或对转速为额定转速或对应负载下的稳定转速应负载下的稳定转速）的过程。）的过程。鼠笼式异步电动机的起动方法有两种：直接鼠笼式异步电动机的起动方法有两种：直接起动（全压起动）和降压起动。起动（全压起动）和降压起动。下 页上 页返 回第24页/共82页第23页/共82页起动性能指标起动性能指标 起动转矩倍数起动转矩倍数Tst/TN；起动电流倍数起动电流倍数Ist/IN;起动时间起动时间;起动设备。起

16、动设备。起动电流尽量小，以减小对电网的冲击；起动电流尽量小，以减小对电网的冲击；起动转矩尽量大，使电动机很快地转动起来起动转矩尽量大，使电动机很快地转动起来；起动设备简单，可靠；起动设备简单，可靠；起动时间短。起动时间短。起动性能要求下 页上 页返 回第25页/共82页第24页/共82页起动电流与起动转矩起动电流与起动转矩起动电流：电动机起动瞬间（起动电流：电动机起动瞬间（n=0,=0,s=1=1）的电流。）的电流。起动电流大的原因起动电流大的原因 起动时起动时,转子感应电动势大转子感应电动势大,使转子电流大使转子电流大,根据磁根据磁动势平衡关系动势平衡关系,定子电流必然增大。定子电流必然增大

17、。起动电流大的后果起动电流大的后果使线路产生很大电压降，导致电网电压波动，从而影响到接在电网上其使线路产生很大电压降，导致电网电压波动，从而影响到接在电网上其他用电设备正常工作；特别是容量较大的电动机起动时，此问题更突出。他用电设备正常工作；特别是容量较大的电动机起动时，此问题更突出。电压降低，电动机转速下降，严重时使电动机停转，甚至可能烧坏电动电压降低，电动机转速下降，严重时使电动机停转，甚至可能烧坏电动机；另一方面，电动机绕组电流增加，铜损耗过大，使电动机发热、绝缘机；另一方面，电动机绕组电流增加，铜损耗过大，使电动机发热、绝缘老化；特别是对需要频繁起动的电动机影响较大。老化；特别是对需要

18、频繁起动的电动机影响较大。电动机绕组端部受电磁力冲击，甚至发生形变。电动机绕组端部受电磁力冲击，甚至发生形变。一般普通笼型异步电动机一般普通笼型异步电动机下 页上 页返 回第26页/共82页第25页/共82页起动转矩：起动转矩：起动转矩不大的原因起动转矩不大的原因 起动时起动时,远大于运行时的远大于运行时的 ,转子漏抗转子漏抗 很大很大,很低很低,尽管尽管 很大很大,但但 并不大并不大.由于起动电流大由于起动电流大,定子漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小对应的气隙磁通减小.由上述两个原因使得起动转矩不大由上述两个原因使得起动转矩不大.从下

19、述公式分析从下述公式分析起动时必须满足起动时必须满足Tst1.1TL条件，电动机才能起动起来；条件，电动机才能起动起来；在空载情况下可以满足该要求，而当重载起动时可能满在空载情况下可以满足该要求，而当重载起动时可能满足不了该要求。足不了该要求。下 页上 页返 回第27页/共82页第26页/共82页异步电动机起动应主要考虑：异步电动机起动应主要考虑：限制起动电流；限制起动电流；足够的起动转矩，满足足够的起动转矩，满足Tst1.1TL条件；条件；结论下 页上 页返 回第28页/共82页第27页/共82页将定子三相绕组直接接在三相额定电压的电将定子三相绕组直接接在三相额定电压的电源上起动。源上起动。

20、下 页上 页返 回注意6.2.1 直接起动直接起动适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。适用条件：小容量电动机带轻载的情况起动。优点：设备简单，操作方便；优点：设备简单，操作方便；缺点：起动电流大，须足够大的电源；缺点：起动电流大，须足够大的电源；说明：起动电流大，说明：起动电流大，在电网的变压器容量与异步电动机在电网的变压器容量与异步电动机起动容量相比不足够大时，直接起动会使变压器输出电起动容量相比不足够大时，直接起动会使变压器输出电压下降，当电压降压下降，当电压降U10%时，将使接在变压器上的其他时，将使接在变压器上的其他电器及电动机正常工作受影响。电器及电动机正常工作受影响。异步电动机

21、能否采用直接起动主要取决于供电电异步电动机能否采用直接起动主要取决于供电电网的容量大小。网的容量大小。第29页/共82页第28页/共82页3.容量在容量在7.5以下的三相异步电动机一般均可采用直接以下的三相异步电动机一般均可采用直接起动，如果变压器容量足够大，直接起动的容量还可相应增起动，如果变压器容量足够大，直接起动的容量还可相应增大。大。允许直接起动的电动机容量通常有如下规定：允许直接起动的电动机容量通常有如下规定：1.1.电动机由专用变压器供电，且电动机频繁起动时电动机电动机由专用变压器供电，且电动机频繁起动时电动机容量不应超过变压器容量的容量不应超过变压器容量的2020；电动机不经常起

22、动时，；电动机不经常起动时，其容量不超过其容量不超过3030。2.若无专用变压器，照明与动力共用一台变压器时，允许若无专用变压器，照明与动力共用一台变压器时，允许直接起动的电动机的最大容量应以起动时造成的电压降落直接起动的电动机的最大容量应以起动时造成的电压降落不超过额定电压的不超过额定电压的510的原则确定。的原则确定。通常可用下面经验公式来确定电动机是否可以采用直接起动通常可用下面经验公式来确定电动机是否可以采用直接起动电动机的起动电流倍数电动机的起动电流倍数电源允许的起动电流倍数电源允许的起动电流倍数下 页上 页返 回第30页/共82页第29页/共82页例：例：一台一台20kW电动机，起

23、动电流与额定电流之比为电动机，起动电流与额定电流之比为6.5，其电，其电源变压器容量为源变压器容量为560kVA，能否直接起动？另有一台，能否直接起动？另有一台75kW电电动机，其起动电流与额定电流之比为动机，其起动电流与额定电流之比为7，能否直接起动？，能否直接起动？解：解：对对20kW的电动机根据经验公式的电动机根据经验公式 该机的直接起动电流倍数小于电源允许的起动电流倍数，所以允许直接起动。该机的直接起动电流倍数小于电源允许的起动电流倍数，所以允许直接起动。对对75kW的电动机根据经验公式的电动机根据经验公式 该机的直接起动电流倍数大于电源允许的起动电流倍数，所以不允许直接起动。该机的直

24、接起动电流倍数大于电源允许的起动电流倍数，所以不允许直接起动。下 页上 页返 回第31页/共82页第30页/共82页采用某种方法在起动时将加在电动机定子绕组上的采用某种方法在起动时将加在电动机定子绕组上的电源电压降低，起动结束后恢复其额定电压运行的电源电压降低，起动结束后恢复其额定电压运行的起动方式起动方式 下 页上 页返 回降压起动方法降压起动方法6.2.2 降压起动降压起动说明：当电源容量不够大，电动机直接起动的线路电压降超说明：当电源容量不够大，电动机直接起动的线路电压降超过过10时，应采用降压起动。降压起动以降低起动电流为目时，应采用降压起动。降压起动以降低起动电流为目的，但由于电动机

25、的转矩与电压的平方成正比，因此降压起的，但由于电动机的转矩与电压的平方成正比，因此降压起动时，虽然起动电流减小，起动转矩也大大减小，此法一般动时，虽然起动电流减小，起动转矩也大大减小，此法一般只适用于电动机空载或轻载起动。只适用于电动机空载或轻载起动。定子串入三相对称电阻或电抗降压起动定子串入三相对称电阻或电抗降压起动Y-降压起动降压起动自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动延边三角形降压起动延边三角形降压起动第32页/共82页第31页/共82页1、定子串入三相对称电阻或电抗降压起动、定子串入三相对称电阻或电抗降压起动起动时：接通起动时：接通KM1、断开、断开KM2，接入电抗器降压。接入电抗器降

26、压。起动后：接通起动后：接通KM1、接通、接通KM2，切除电抗器。切除电抗器。选用合适的电抗值，可以得到允许的起选用合适的电抗值，可以得到允许的起动电流值动电流值下 页上 页返 回第33页/共82页第32页/共82页等值电路等值电路分析分析从上图的等值电路中可见，定子串电阻或电抗起动，电从上图的等值电路中可见，定子串电阻或电抗起动，电压从压从U1降至降至U1，即加到定子绕组上的电压在起动时为，即加到定子绕组上的电压在起动时为U1，这样就减小了起动电流。，这样就减小了起动电流。定子串电抗起动时的等值电路定子串电抗起动时的等值电路 下 页上 页返 回第34页/共82页第33页/共82页起动电流及起

27、动转矩起动电流及起动转矩设串电抗时电动机定子电压与直接起动时电压比值为设串电抗时电动机定子电压与直接起动时电压比值为u（u1），并略），并略rk(zkXk)电压、电流由电压、电流由相值换成线值相值换成线值 说明电流降低了说明电流降低了u倍，转矩降低了倍，转矩降低了u2倍倍下 页上 页返 回u为串电抗或电阻后的起动电流为串电抗或电阻后的起动电流与直接起动时的起动电流之比与直接起动时的起动电流之比第35页/共82页第34页/共82页结论结论 定子回路串电阻或电抗的降压起动方法虽然能定子回路串电阻或电抗的降压起动方法虽然能降低起动电流，但使起动转矩显著减小，只适用于降低起动电流，但使起动转矩显著减小

28、，只适用于空载或轻载起动。电抗降压起动通常用于高压电动空载或轻载起动。电抗降压起动通常用于高压电动机，电阻降压起动一般用在低压电动机。降压起动机，电阻降压起动一般用在低压电动机。降压起动除了限制起动电流，有时以减小起动转矩为主要目除了限制起动电流，有时以减小起动转矩为主要目的，以减轻对机构的冲击并保证平稳加速。的，以减轻对机构的冲击并保证平稳加速。下 页上 页返 回第36页/共82页第35页/共82页起动电抗的计算起动电抗的计算 计算计算X后，还应校验后，还应校验Tst是否是否满足起动时的负载满足起动时的负载转矩要求。转矩要求。工程实际中，往往先给定允许电动机起动电流的大小工程实际中，往往先给

29、定允许电动机起动电流的大小下 页上 页返 回第37页/共82页第36页/共82页zk的估算的估算根据铭牌数据可知根据铭牌数据可知 当定子当定子Y接时：接时：当定子当定子接时：接时：KI为起动电流倍数Ist/IN下 页上 页返 回第38页/共82页第37页/共82页例：例：一台笼式三相异步电动机的额定数据为：一台笼式三相异步电动机的额定数据为：PN=60kW，UN=380V，IN=136A，起动电流倍数，起动电流倍数KI=6.5，起动转矩倍数，起动转矩倍数Kst=1.1，定子绕组，定子绕组Y接，供电变压器限制该电动机最大起动电接，供电变压器限制该电动机最大起动电流为流为500A。若空载起动，定子

30、串电抗器起动，求每相串入的电抗最小应若空载起动，定子串电抗器起动，求每相串入的电抗最小应是多大？是多大？若拖动若拖动TL=0.3TN恒转矩负载，可不可以采用定子串电抗器方恒转矩负载，可不可以采用定子串电抗器方法起动？若可以，计算每相串入的电抗值的范围是多少？（要法起动？若可以，计算每相串入的电抗值的范围是多少？（要求起动时电动机的最小起动转矩为负载转矩的求起动时电动机的最小起动转矩为负载转矩的1.1倍）倍）解：解：空载起动每相串入电抗值计算空载起动每相串入电抗值计算直接起动的起动电流直接起动的起动电流Ist=KIIN=6.5136=884A 串电抗（最小值）时的起动电流与串电抗（最小值）时的起

31、动电流与Ist的比值的比值 下 页上 页返 回第39页/共82页第38页/共82页短路阻抗短路阻抗 每相串入电抗最小值为每相串入电抗最小值为 拖动拖动TL=0.3TN恒转矩负载起动的计算恒转矩负载起动的计算 串电抗起动时最小起动转矩为串电抗起动时最小起动转矩为 该起动转矩与直接起动转矩之比值该起动转矩与直接起动转矩之比值 串电抗器起动电流与直接起动电流比值串电抗器起动电流与直接起动电流比值 下 页上 页返 回第40页/共82页第39页/共82页起动电流起动电流 因此可以串电抗起动，每相串入的电抗最大值为因此可以串电抗起动，每相串入的电抗最大值为 每相串入的电抗最小值为每相串入的电抗最小值为X=

32、0.190时，起动转矩时，起动转矩因此电抗值的范围为（因此电抗值的范围为（0.1900.205）。下 页上 页返 回第41页/共82页第40页/共82页2.Y-降压起动降压起动起动时：开关起动时：开关SA合到下边，电动合到下边，电动机定子绕组机定子绕组Y接降压，电动机开始接降压，电动机开始起动。起动。起动后：当转速升高到一定程度起动后：当转速升高到一定程度后，开关后，开关SA从下边断开合向上边，从下边断开合向上边，定子绕组定子绕组接，电动机进入正常接，电动机进入正常运行。运行。开关开关QS闭合接通电源闭合接通电源Y-降压起动适用于运行时定子绕组接成降压起动适用于运行时定子绕组接成形形并有六个出

33、线端子的三相鼠笼式异步电动机。并有六个出线端子的三相鼠笼式异步电动机。注意下 页上 页返 回第42页/共82页第41页/共82页起动电流及起动转矩起动电流及起动转矩（a）直接起动直接起动（b）Y起动起动图（图（a）直接起动：直接起动：图（图（b）Y降压起动：降压起动：下 页上 页返 回第43页/共82页第42页/共82页 起动电流及起动转矩降低同样的倍数，即起动电流及起动转矩降低同样的倍数，即都为直接起动时的三分之一。都为直接起动时的三分之一。起动电流起动电流起动转矩起动转矩结论结论Y-降压起动只适用于空载或轻载起动。降压起动只适用于空载或轻载起动。Y-降压起动只限于正常运行时定子绕组为三角形

34、接线的降压起动只限于正常运行时定子绕组为三角形接线的电机。电机。Y-降压起动限于在降压起动限于在500V以下的低压电机以下的低压电机(因高压电机定子因高压电机定子出出6个端头有困难个端头有困难)。Y-降压起动的优点降压起动的优点 设备简单，价格便宜，故在轻载起动时应优先采用。缺设备简单，价格便宜，故在轻载起动时应优先采用。缺点是应用时要受一定条件的限制。点是应用时要受一定条件的限制。下 页上 页返 回第44页/共82页第43页/共82页3.定子绕组串入自耦变压器降压起动定子绕组串入自耦变压器降压起动 定子串电阻或电抗的降压起动虽然在起动时限定子串电阻或电抗的降压起动虽然在起动时限制了起动电流但

35、起动转矩减小过多，只用于空载或制了起动电流但起动转矩减小过多，只用于空载或轻载。如果负载较重时，应采用自耦变压器降压起动。轻载。如果负载较重时，应采用自耦变压器降压起动。起动起动运行运行当转速升高接近额定转速时，开关当转速升高接近额定转速时，开关Q投向运行边，切除自耦变压器，投向运行边，切除自耦变压器，定子绕组直接接在电源上，起动结定子绕组直接接在电源上，起动结束，电动机进入正常运行。束，电动机进入正常运行。起动时开关起动时开关Q投向起动一边，自耦投向起动一边，自耦变压器原边加上额定电压，由绕组变压器原边加上额定电压，由绕组抽头决定的副边电压加到定子绕组抽头决定的副边电压加到定子绕组上，电机在

36、低电压下起动。上，电机在低电压下起动。下 页上 页返 回第45页/共82页第44页/共82页起动电流及起动转矩起动电流及起动转矩电动机起动电压下降为电动机起动电压下降为 ，全压，全压直接起动时电压为直接起动时电压为UN Ist全压直接起动时的起动电流；全压直接起动时的起动电流；电动机的起动电流电动机的起动电流(T的副边电流的副边电流)降压时电源提供的起动电流降压时电源提供的起动电流(即即T的原边电流的原边电流)；采用自耦变压器降压起动，采用自耦变压器降压起动，与直接起动相比较，起动电与直接起动相比较，起动电流降低了流降低了(W2/W1)2倍。倍。起动转矩起动转矩Tst U2，起动转矩也降低起动

37、转矩也降低了了(W2/W1)2倍。倍。下 页上 页返 回第46页/共82页第45页/共82页 起动电流和起动转矩降低的比值相同，与定子串电阻或电起动电流和起动转矩降低的比值相同，与定子串电阻或电抗的起动方式相比较，在获得同样起动转矩的条件下，这种方抗的起动方式相比较，在获得同样起动转矩的条件下，这种方法的限流效果好。反之，若在相同的起动电流条件下，可获得法的限流效果好。反之，若在相同的起动电流条件下，可获得比较大起动转矩故用自耦变压器降压起动的方法能带动较大的比较大起动转矩故用自耦变压器降压起动的方法能带动较大的负载起动。负载起动。国产自耦变压器为满足不同的负载要求，其副边一般有三国产自耦变压

38、器为满足不同的负载要求，其副边一般有三个个抽头抽头，可根据允许的起动电流和所需的起动转矩任意选择。，可根据允许的起动电流和所需的起动转矩任意选择。结论结论自耦变压器降压起动一般用于自耦变压器降压起动一般用于降压起动不能满足要求，降压起动不能满足要求，且不频繁起动的大容量电动机。且不频繁起动的大容量电动机。这种起动方法的优点：不受电动机绕组连接方式的影响，且可这种起动方法的优点：不受电动机绕组连接方式的影响，且可按允许的起动电流和负载所需的起动转矩来选择合适的自耦变按允许的起动电流和负载所需的起动转矩来选择合适的自耦变压器抽头。压器抽头。这种起动方法的缺点：起动设备体积较大，价格高。这种起动方法

39、的缺点：起动设备体积较大，价格高。下 页上 页返 回第47页/共82页第46页/共82页自耦变压器的选择自耦变压器的选择 常用常用QJ3、QJ2系列，用于较大容量，系列，用于较大容量，Y接的鼠接的鼠笼式电动机。笼式电动机。QJ2的抽头为：的抽头为：55%64%73%QJ3的抽头为：的抽头为：40%60%80%其中，其中，QJ2型自耦变压器允许在型自耦变压器允许在4小时内每小时小时内每小时连续起动连续起动5次，每次次，每次1.5秒。秒。QJ3 型为短时工作制，型为短时工作制，只允许在室温下连续起动两次，以后待冷却后才能只允许在室温下连续起动两次，以后待冷却后才能再行起动。选用时一定要注意这些问题

40、。再行起动。选用时一定要注意这些问题。下 页上 页返 回第48页/共82页第47页/共82页4.延边三角形降压起动延边三角形降压起动 延边三角形降压起动时，每相绕组所承受的电压比连接延边三角形降压起动时，每相绕组所承受的电压比连接时大，而比时大，而比连接时小，故其起动电流及起动转矩介于连接时小，故其起动电流及起动转矩介于降压起动与降压起动与形直接起动之间。形直接起动之间。用用降压起动，起动电流降压起动，起动电流和起动转矩固定地减小为直接起动和起动转矩固定地减小为直接起动的的1/3，无法调节。在此基础上发展，无法调节。在此基础上发展了延边三角形降压起动，它的起动了延边三角形降压起动，它的起动方法

41、与方法与起动法相似。起动法相似。这种起动方法的优点是改变连接及这种起动方法的优点是改变连接及连接中间抽头位置，连接中间抽头位置，可以获得不同的起动电流及起动转矩，以适应不同的起动要求；可以获得不同的起动电流及起动转矩，以适应不同的起动要求；其缺点是结构复杂，绕组抽头多，故该方法在实际应用中受到其缺点是结构复杂，绕组抽头多，故该方法在实际应用中受到了一定限制。了一定限制。在起动时，将电动机的定子绕组的一部分接成形，另一部在起动时，将电动机的定子绕组的一部分接成形，另一部分接成分接成形，当起动结束时，再把绕组改接成形，当起动结束时，再把绕组改接成形接法正常运行。形接法正常运行。下 页上 页返 回第

42、49页/共82页第48页/共82页例例1：一台三相笼型异步电动机一台三相笼型异步电动机PN=28kW，接，接，UN=380V，IN=58A，cosj jN N=0.88=0.88，nN=1455r/min，起动电流倍数，起动电流倍数KI=6，起动转矩倍数，起动转矩倍数Kst=1.1，过载倍数，过载倍数m=2.3。供电变压器要求。供电变压器要求起动电流起动电流150A，负载转矩为，负载转矩为73.5N.m。请选择一个合适的。请选择一个合适的降压起动方法：能采用降压起动方法：能采用Y-起动方法时，应优先采用；若采起动方法时，应优先采用；若采用定子串电抗器起动，要求算出电抗的具体数值；若采用自用定子

43、串电抗器起动，要求算出电抗的具体数值；若采用自耦变压器降压起动，需从耦变压器降压起动，需从55%、64%及及73%三种抽头中，确三种抽头中，确定其中一种。定其中一种。解解：电动机额定转矩电动机额定转矩 保证正常起动时要求最小的起动转矩为保证正常起动时要求最小的起动转矩为 校验能否采用校验能否采用Y-起动方法起动方法满足满足Y-起动时的起动电流为起动时的起动电流为下 页上 页返 回第50页/共82页第49页/共82页Y-起动时的起动转矩为起动时的起动转矩为 Tst1 不满足不满足不能采用不能采用Y-起动起动 校验能否采用定子串电抗起动方法校验能否采用定子串电抗起动方法 限定的最大起动电流限定的最

44、大起动电流Ist1=150A 串电抗起动的最大起动转矩为串电抗起动的最大起动转矩为 Tst1 不满足不满足不能采用串电抗起动不能采用串电抗起动 校验能否采用自耦变压器降压起动校验能否采用自耦变压器降压起动 当抽头为当抽头为55%时，其起动电流与起动转矩为时，其起动电流与起动转矩为 Tst1 可以采用可以采用当抽头为当抽头为73%时，其起动电流与起动转矩为时，其起动电流与起动转矩为 不满足不满足不可以采用不可以采用下 页上 页返 回第52页/共82页第51页/共82页例例2：有一台：有一台形连接的异步电动机形连接的异步电动机,UN=380V，IN=20A，cosj jN=0.87，起动电流倍数，

45、起动电流倍数KI=7，起动转矩倍数，起动转矩倍数Kst=1.4，试，试问问:（1）负载转矩）负载转矩TL=0.5TN时时,能否采用能否采用降压起动降压起动?（2）当负载转矩）当负载转矩TL=0.5TN时时,如果采用自耦变压器降压起动如果采用自耦变压器降压起动,试确定自耦变压器的电压抽头。试确定自耦变压器的电压抽头。(设自耦变压器有三个抽头设自耦变压器有三个抽头:73%、64%、55%)（3）自耦变压器降压起动时，电网供给的起动电流是多少？）自耦变压器降压起动时，电网供给的起动电流是多少？解解：（1）正常起动时要求起动转矩不小于负载转矩）正常起动时要求起动转矩不小于负载转矩的的1.1倍，用倍，用

46、降压起动时降压起动时 b，即，即h=(1012)b，与普，与普通笼型异步电动机相比，这种电机的主要结构特点是通笼型异步电动机相比，这种电机的主要结构特点是转子槽形转子槽形窄而深，转子导体或是整根的铜条，或是铝窄而深，转子导体或是整根的铜条，或是铝熔液浇铸而成。熔液浇铸而成。(a)漏磁通分布漏磁通分布漏磁通分布漏磁通分布 由于气隙和槽导体由于气隙和槽导体(非铁磁材料非铁磁材料)的磁阻大而转的磁阻大而转子铁芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿过一次槽导体。子铁芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿过一次槽导体。然后经槽底部铁芯形成闭合回路。然后经槽底部铁芯形成闭合回路。若假想沿槽高把转子导体分成若干并联小导条，若假

47、想沿槽高把转子导体分成若干并联小导条，它们两端为端环短接，其电压相等，则各小导条中它们两端为端环短接，其电压相等，则各小导条中的电流将按其阻抗的反比例来分配。可见槽底部导的电流将按其阻抗的反比例来分配。可见槽底部导条链的漏磁通多，则底部漏抗大，槽顶部导条链的条链的漏磁通多，则底部漏抗大，槽顶部导条链的漏磁通少，则顶部漏抗小。由于槽很深，则槽底与漏磁通少，则顶部漏抗小。由于槽很深，则槽底与槽顶漏抗相差甚远，且槽顶漏抗相差甚远，且x2f2。下 页上 页返 回第56页/共82页第55页/共82页(b)电流密度分布电流密度分布(c)导条的有效截面导条的有效截面起动时起动时：n=0，s=1，f2=sf1

48、=f1，f2较高，则较高，则sx2 较大，较大，sx2r2，槽内电流的分布主要取决于漏抗，槽内电流的分布主要取决于漏抗的大小。槽顶部漏抗的大小。槽顶部漏抗sx2小，则电流密度大，槽底小，则电流密度大，槽底部漏抗部漏抗sx2大，则电流密度小。这种把导体中的电大，则电流密度小。这种把导体中的电流排挤到槽顶部的作用称趋表效应流排挤到槽顶部的作用称趋表效应(集肤效应，集肤效应，挤流效应挤流效应)。图。图(b)中电流密度分布，它是自下而中电流密度分布，它是自下而上逐渐增大，槽底部分导体在流通电流时所起作上逐渐增大，槽底部分导体在流通电流时所起作用很小，就相当于导体有效高度及截面积缩小，用很小，就相当于导

49、体有效高度及截面积缩小，导体电阻变大，从而减小了起动电流，增大了起导体电阻变大，从而减小了起动电流，增大了起动转矩。见图动转矩。见图(c)所示，导体有效截面缩小，故起所示，导体有效截面缩小，故起动时，转子有效电阻增加，起动性能得改善。动时，转子有效电阻增加，起动性能得改善。电流密度分布及导条的有效截面电流密度分布及导条的有效截面下 页上 页返 回第57页/共82页第56页/共82页正常运行时正常运行时：s很小，很小，f2=sf1 很小，很小，x2s=sx2 很小，这时转很小，这时转子电流的大小主要由电阻决定。子电流的大小主要由电阻决定。r2 sx2，因各处电阻相，因各处电阻相等，则电流的分布是

50、均匀的，导体截面积全部得以利用，而等，则电流的分布是均匀的，导体截面积全部得以利用，而使转子电阻自动减小到较低的正常数值。使转子电阻自动减小到较低的正常数值。(集肤效应不明显集肤效应不明显)优缺点优缺点优点优点：起动时转子电阻加大，改善了起动性能，而运行时为起动时转子电阻加大，改善了起动性能，而运行时为正常值，转子电阻仍然较小，不致影响电动机的运行效率。正常值，转子电阻仍然较小，不致影响电动机的运行效率。缺点缺点：转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩倍数稍转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩倍数稍小，即小，即Tm稍小。稍小。下 页上 页返 回第58页/共82页第57页/共82页 深槽式异步