交流异步电动机.ppt

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1、4.4 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动4.4.1 起动性能起动性能 起动起动起动起动问题：问题：起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，起动转矩小起动电流大，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一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的4 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的转矩为额定转矩的(1.02.2)(1.02.2)倍。倍。倍。倍。大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作频繁起动时造成

2、热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热频繁起动时造成热量积累，使电机过热后果：后果：后果：后果：原因：原因：原因：原因：起动：起动：起动：起动：n n=0 0，s=1,=1,接通电源。接通电源。接通电源。接通电源。起动时起动时起动时起动时 ，n n=0 0，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子导体切割磁力线速度很大，转子电流转子电流转子电流转子电流定子电流定子电流定子电流定子电流 交流电动机磁动势平衡性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：衡量电动机启动性能好坏主要有三点：第

3、一，起动电流尽可能小；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。起动越迅速、越容易。第三，起动所需设备简单、经济、操作方便。第三，起动所需设备简单、经济、操作方便。起动方法起动方法(1)(1)直接起动直接起动直接起动直接起动 小型异步电动机（小型异步电动机（二、三十千瓦以下）一二、三十千瓦以下）一般都采用直接起动。般都采用直接起动。(2)(2)降压起动：降压起动：降压起动：降压起动：星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦降压起动（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）（适用于鼠

4、笼式电动机）（适用于鼠笼式电动机）(3)转子串电阻起动转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（适用于绕线式电动机）（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。以下介绍降压起动和转子串电阻起动。设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为设：电机每相阻抗为1.1.降压起动降压起动降压起动降压起动(1)Y(1)Y 换接起动换接起动换接起动换接起动 降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流降压起动时的电流为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的为直接起动时的+起动起动起动起动U1U2V1V1W1W2+正常正常正常正常运行运行运行运行U1U2V1V2

5、W1W2QS1L3V2L2L1QS2FUV1U1U2W1W2V1U1W1W2U2V2 起动起动起动起动UPU1+Ul+U2V1V2W1W2U2 正常正常正常正常运行运行运行运行Ul+U1V1V2W1W2W2U2V2V1W1U12.2.接法接法接法接法接线盒接线盒定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法定子三相绕组的联接方法。通常。通常V V1 1WW2 2U U1 1WW1 1U U2 2V V2 2U2U1W2V1V2W1U1V V1 1WW1 1WW2 2U2V V2 2W2U2V2V1W1U1Y Y 联结联结联结联结W1U U1 1V1W2U U2 2V2 联结

6、联结联结联结(a)仅适用于正常运行为三角形联结的鼠笼式电机。仅适用于正常运行为三角形联结的鼠笼式电机。(b)Y 起动起动Y 换接起动适合于空载或轻载起动的场合，换接起动适合于空载或轻载起动的场合，不适合重载起动。不适合重载起动。Y-Y-换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题换接起动应注意的问题正常正常正常正常运行运行运行运行UlU1W2V2W1+U2V1UP 起动起动起动起动+Ul+U1W2V2W1U2V1(2)(2)自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动自耦降压起动L1L3L2FUQ Q Q2 2下合：下合：下合：下合：接入自耦变接入自耦变接入自耦变接入自耦变 压器，降压

7、压器，降压压器，降压压器，降压 起动。起动。起动。起动。Q Q2 2上合：上合：上合：上合：切除自耦变切除自耦变切除自耦变切除自耦变 压器，全压压器，全压压器，全压压器，全压 工作。工作。工作。工作。合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关合刀闸开关QQQ2 自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时联成 Y Y形形形形而不能采用而不能采用而不能采用而不能采用Y Y 起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。起动的鼠笼式异步电动机。运运行行时时开

8、开关关上上打与电机打与电机直通直通直通直通起起动动时时开开关关向向下下打打，与与与与自自自自耦耦耦耦变压器相连变压器相连变压器相连变压器相连。QS1L3V1L2L1QS2FUV1U1U1W1W1L2L1L3例例例例3:3:对对电动机采用自耦变压器降压起动，设起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动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求，求这时的线路起动电流这时的线路起动电流Ist和电动机的起动转矩和电动机的起动转矩Tst。解：解：解：解：设电动机的起动电压为设电动机的起动电压为U，电动机的起动，电动机的起动电流为电流为Ist 依据变压器的一次、二次侧电压电流

9、关系，依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，可求得可求得线路起动电流线路起动电流Ist。采用自耦降压法起动时，若采用自耦降压法起动时，若采用自耦降压法起动时，若采用自耦降压法起动时，若加到电动机上的加到电动机上的加到电动机上的加到电动机上的 电压与额定电压之比为电压与额定电压之比为电压与额定电压之比为电压与额定电压之比为 x，则线路，则线路，则线路，则线路 起动电流起动电流起动电流起动电流I Ist st 为为为为电动机的起动转距电动机的起动转距电动机的起动转距电动机的起动转距T Tst st为为为为结论：结论：结论：结论：分析得出：用自耦变压器降压启动限流分析得出：用自耦变压器降压启动限流作

10、用很好，但起动转矩也下降了。作用很好，但起动转矩也下降了。RRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的起动时将适当的R R 串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将串入转子电路中，起动后将R R 短路。短路。短路。短路。起动电阻起动电阻 2.绕线式电动机转子电路串电阻起动绕线式电动机转子电路串电阻起动 若若若若R R2 2选得选得选得选得适当适当适当适当，转子电路串电阻起动既可以降，转子电路串电阻起动既可以降，转子电路串电阻起动既可以降，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。低起动电流，又可以增加起动转矩。

11、低起动电流，又可以增加起动转矩。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。缺点是起常用于要求起动转矩较大的电动机重载起动。缺点是起常用于要求起动转矩较大的电动机重载起动。缺点是起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。动时一部分能量消耗在电阻上。动时一部分能量消耗在电阻上。动时一部分能量消耗在电阻上。R2 Tst TO转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点转子电路串电阻起动的特点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。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电

12、动机反转。方法：任意调换电源的两根进线，电动机反转。电动机电动机电动机电动机正转正转正转正转电动机电动机电动机电动机反转反转反转反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转三相异步电动机的正、反转电电电电 源源源源U UV V WWM3U UV V WW电电电电 源源源源M31 变频调速变频调速(无级调速无级调速)f=50Hz变频器变频器变频器变频器M3 f f1 1、U U1 1可调可调可调可调变频调速方法变频调速方法恒转矩调速（恒转矩调速（f1f1N）频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：频率调节范围：0.50.5几几几几百赫兹百赫兹百赫兹百赫兹三种电气

13、三种电气三种电气三种电气调速方法调速方法调速方法调速方法 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速2 变极调速变极调速(有级调速有级调速):通过对定子绕组引出线的不通过对定子绕组引出线的不通过对定子绕组引出线的不通过对定子绕组引出线的不同连接，得到相应的极对数。同连接，得到相应的极对数。同连接，得到相应的极对数。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变频调速方法可实现无级平滑调速,调速性调速性能优异，因而正获得越来越广泛的应用。能优异，因而正获得越来越广泛的应用。A1X1A2X2iiP=2A1A2X1X2NNSSA1X1A2X2iiP=1 采用变极调速方法的电动机称作双速电机

14、，采用变极调速方法的电动机称作双速电机，只应用于只应用于鼠笼型异步电动机鼠笼型异步电动机（绕线电动机的转子绕组极数是固定不（绕线电动机的转子绕组极数是固定不变的），变的），由于调速时其转速呈跳跃性变化，为有级调速，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、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。磨床等机床上。A1A2X1X2SNTo3 变转差率调速变转差率调速(无级调速无级调速)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，是的，是绕线式电动机绕线式电动机特有的一种调

15、速方法。其优点是调速平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。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。载有较小的变化引起很大的转速波动。nnTLTLs sTso对于一定对于一定的负载转的负载转矩，有不矩，有不同的转速。同的转速。三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动制动方法制动方法机械制动机械制动:电磁离合器、电磁抱闸制动器电磁离合器、电磁抱闸制动器电

16、气制动电气制动能耗制动能耗制动反接制动反接制动发电反馈制动发电反馈制动机械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。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。矩，作为制动转矩。nF转子转子T n0=0MM33+-运转运转制动制动RP1.能耗制动能耗制动 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

17、方向相反的转矩（制动转矩）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。，使转子迅速停止转动。2.反接制动反接制动 停车时，将接入电动机的停车时，将接入电动机的停车时，将接入电动机的停车时，将接入电动机的三相电源线中的任意两相三相电源线中的任意两相三相电源线中的任意两相三相电源线中的任意两相对调，对调，对调，对调，使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转使电动机定子产生一个与转子转动方向相反的旋转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。磁场，从而获得所需的制动转矩，使

18、转子迅速停止转动。磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。磁场，从而获得所需的制动转矩，使转子迅速停止转动。MM33运转运转制动制动制动制动nF转子转子转子转子T n0 缺点：缺点：反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度特别反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度特别反接制动时，转子与旋转磁场的相对速度特别反接制动时，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，经大，转子感应电流比启动瞬间的电流还要大，经大，转子感应电流比启动瞬间的电流还要大，经大，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；电磁转矩从常反接制动，影响电动机使用寿命；电磁转

19、矩从常反接制动，影响电动机使用寿命；电磁转矩从常反接制动，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驱动立刻变为制动，对电动机转轴及传动部分有驱动立刻变为制动，对电动机转轴及传动部分有驱动立刻变为制动，对电动机转轴及传动部分有很大的机械冲击。很大的机械冲击。很大的机械冲击。很大的机械冲击。反接制动通常接入限流电阻，缓和电流和机反接制动通常接入限流电阻，缓和电流和机反接制动通常接入限流电阻，缓和电流和机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械冲击。因此只适用小型电动机且不经常停转制械冲击。因此只适用小型电动机且不经常停转制械

20、冲击。因此只适用小型电动机且不经常停转制动的场合。动的场合。动的场合。动的场合。2.反接制动反接制动 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。电动机进入制为制动转矩。电动机进入制动状态，同时将外力作用于动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网，转子的能量转换成电能回送给电网，局限性：仅当电动机转速局限性：仅当电动机转速nn0时才实现制时才实现制动，常用动，常用于起重机、电力机车和多速电动机中。于起重机、电力机车和多速电动机中。

21、nF转子转子T n0n n03.再生制动（发电制动）再生制动（发电制动）1 功率的选择功率的选择 功率选得过大不经济，功率选得过小电动机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。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。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暂的过载，故所选功率可等于或略小于生产机械的功率。械的功率。补充：三相异步电动机的选择补充：三相异步电动机的选择2 种类和型式的选择种类和型式

22、的选择1.1.种类的选择种类的选择种类的选择种类的选择 一般应用场合应尽可能选用鼠笼式电动机。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。合才选用绕线式电动机。2.2.结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择结构型式的选择 根据工作环境的条件选择不同的结构型式，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。如开启式、防护式、封闭式电动机。3.3.电压和转速的选择电压和转速的选择电压和转速的选择电压和转速的选择 根据电动机的类型、功率以及使用地点的电根据电动机的类型、功率以及

23、使用地点的电源电压来决定。源电压来决定。Y系列鼠笼电动机的额定电压只有系列鼠笼电动机的额定电压只有380V一个一个等级。大功率电动机才采用等级。大功率电动机才采用3000V和和6000V。三相异步电动机在运行过程中，三相异步电动机在运行过程中，三相异步电动机在运行过程中，三相异步电动机在运行过程中，若其中一相与若其中一相与若其中一相与若其中一相与电源断开，就成为单相电动机运行。电源断开，就成为单相电动机运行。电源断开，就成为单相电动机运行。电源断开，就成为单相电动机运行。此时电动机仍此时电动机仍此时电动机仍此时电动机仍将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过将继续转动。若此时还带动额定负载

24、，则势必超过将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过将继续转动。若此时还带动额定负载，则势必超过额定电流，额定电流，额定电流，额定电流，时间一长，会使电动机烧坏。时间一长，会使电动机烧坏。时间一长，会使电动机烧坏。时间一长，会使电动机烧坏。这种情况这种情况这种情况这种情况往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三往往不易察觉，在使用电动机时必须注意。如果三相异步电动机在相异步电动机在相异步电动机在相异步电动机在起动前就断了一线，则不能起动，起动前就断了一线，则不能起动，起动前就断了一线，则不能起动，起

25、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，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，此时只能听到嗡嗡声，这时电流很大，时间长了，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。也会使电动机烧坏。也会使电动机烧坏。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。采用何种措施：接入三相结构的热继电器。采用何种措施：接入三相结构的热继电器。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：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、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗衣机、单相异步电动机主要应用于电动工具、洗

26、衣机、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。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电电冰箱、空调、电风扇等小功率电器中。单相异步电动机的动机的动机的动机的定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组定子中放置单相绕组,转子一般用鼠笼式转子一般用鼠笼式。常常常常用的单相异步电动机有用的单相异步电动机有用的单相异步电动机有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容分相式异步电动机和罩极式异步电容分相式异步电动机和罩极式异步电容分相式异步电动机和罩极式异步电动机电动机电动机电

27、动机。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。他们都采用鼠笼式转子，但定子结构不同。定子定子定子定子绕组绕组转子转子AA NS4.6 单相异步电动机单相异步电动机 解：解：电动机电磁转矩电动机电磁转矩T U12，当电源电压下降低，当电源电压下降低时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转时，电磁转矩减小，使转速下降，转差率增加，转子电流和定子电流都会增大。稳定时电磁转矩等于子电流和定子电流都会增大。稳定时电磁转矩等于机械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电流却增机械负载转矩，但转矩降低了，定、转子电流却增大了。过程如下：大了。过程如下：使使T=TC。例：例：三相异步电动机在一定的负载转矩下运行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、电流及转速时，如电源电压降低，电动机的转矩、电流及转速有无变化？有无变化？