三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)調(diào)速與制動(dòng)

1、 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)當(dāng)定子的對(duì)稱三相繞組按規(guī)定的接線方式；定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三相電壓；轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直接短路。這種情況下得到的nf（T）， 稱為固有機(jī)械特性。TS固有機(jī)械特性的特殊點(diǎn)固有機(jī)械特性的特殊點(diǎn)：起動(dòng)點(diǎn)A：該點(diǎn)S1；臨界點(diǎn)B：該點(diǎn)SSm；額定點(diǎn)C：該點(diǎn)SSn；同步點(diǎn)D：該點(diǎn)S0，1. 又稱理想空載點(diǎn)；S=0S=1TstSnTnSmTm三、人為機(jī)械特性人為地改變電動(dòng)機(jī)的任一個(gè)參數(shù)（如U1、f1、P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗）的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。 降低定子端電壓的人為特性；改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性；改變定轉(zhuǎn)子回路電抗的

2、人為特性；改變極數(shù)后的人為特性；改變輸入頻率的人為特性；22122122111)()(1XXRRRUmTst起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：2212112111max21XXRRUmT最大轉(zhuǎn)矩：221212)(XXRRSm臨界轉(zhuǎn)差率：ST改變定子電壓的人為特性TS改變轉(zhuǎn)子電阻的人為特性TS改變定子電抗的人為特性人為特性曲線三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)起動(dòng)性能包括： 起動(dòng)電流倍數(shù)Ist/IN; 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst/TN; 起動(dòng)時(shí)間 起動(dòng)時(shí)消耗的能量 起動(dòng)設(shè)備的簡(jiǎn)單和可靠； 起動(dòng)的過渡時(shí)間異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的問題：電流大但轉(zhuǎn)矩并不大。2212211122)()(cosXXSRRUIICTmMem 起動(dòng)時(shí)， S1， 等效阻抗小

3、， 起動(dòng)電流大； f2f1 ， 2接近900， cos 2很小， 轉(zhuǎn)子電流有功分量小。 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)， 存在兩種矛盾： 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大， 供電網(wǎng)絡(luò)承受沖擊電流能力有限；1. 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小， 負(fù)載要求有足夠的轉(zhuǎn)矩才起動(dòng)；異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)分四種情況：小容量輕載起動(dòng)；中、大容量輕載起動(dòng)；小容量電機(jī)重載起動(dòng)；1. 中、大容量重載起動(dòng)；一、小容量電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)直接起動(dòng)不僅取決于電機(jī)本身的大小， 還與供電電網(wǎng)容量和供電線路長(zhǎng)短有關(guān)。 （要求母線降落不大于10） 電動(dòng)機(jī)容量與供電變壓器的比值； 起動(dòng)是否頻繁； 供電線路距離； 同一臺(tái)變壓器其它用戶的要求；一般7.5KW以下電機(jī)允許直接起動(dòng)。按電網(wǎng)容量

4、允許直接啟動(dòng)的籠形電動(dòng)機(jī)功率按電網(wǎng)容量允許直接啟動(dòng)的籠形電動(dòng)機(jī)功率二、中、大容量電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)降壓起動(dòng)此時(shí)主要矛盾是電流。 降低電流的方法， 主要靠降低電壓。2212211)()(XXRRUIQ起動(dòng)電流：降壓起動(dòng)時(shí)， 起動(dòng)電流與定子電壓成比例降低。待轉(zhuǎn)速升高到一定值， 恢復(fù)全電壓。 注意： 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與U2成正比， 降壓起動(dòng)后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 比起動(dòng)電流降低得更厲害。常用的降壓起動(dòng)方法 定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)； 用自耦變壓器降壓起動(dòng)； Y起動(dòng) 延邊三角形起動(dòng)1stststNIIUUa2221aIIUUTTststNststst 定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)用自耦變壓器降壓起動(dòng)stststLIkIkI21

5、1設(shè)自耦變壓器的電壓變比為 kNUk122211kkUUTTNstststY起動(dòng)3133KNKNststZUZUIIY接法起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小到 213 三、小容量電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)主要矛盾是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足。解決的方法： 容量大一號(hào)的電機(jī)； 高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)特殊電機(jī)特殊電機(jī)獲得高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的原因， 主要是轉(zhuǎn)子電阻的影響。轉(zhuǎn)子參數(shù)自動(dòng)隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。 如雙鼠籠電機(jī)和深槽電機(jī)。集膚效應(yīng)將導(dǎo)體看成許多單元導(dǎo)體的并聯(lián)； 越接近槽口的導(dǎo)體所交鏈的漏磁通越少， 即漏抗??；接近槽底的單元，漏抗大； 導(dǎo)體電流密度分布不均， 產(chǎn)生把電流向槽口排擠的“趨表效應(yīng)”； 電機(jī)轉(zhuǎn)速越低， 轉(zhuǎn)子電流頻率越高， 趨表效應(yīng)越突

6、出； 導(dǎo)體的導(dǎo)電高度縮小， 轉(zhuǎn)子電阻增加； 電流高度深槽式：高度是寬度的1012倍， 堵轉(zhuǎn)時(shí)， 電阻達(dá)額定運(yùn)行的3倍， 隨著轉(zhuǎn)速升高， 頻率降低， 電流分布趨向均勻， 轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小。 雙鼠籠式： 兩套繞組， 材料不同， 截面也不同。 外籠： 起動(dòng)籠， 截面小， 材料選用電阻系數(shù)大； 內(nèi)籠： 工作籠， 截面大， 電阻系數(shù)小。 外籠內(nèi)籠四、中、大容量電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)兩種矛盾同時(shí)起作用。 采用繞線式電機(jī)， 轉(zhuǎn)子串電阻。 既增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 又減小起動(dòng)電流。 常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。 轉(zhuǎn)子串電阻串頻敏變阻器 頻敏變阻器特點(diǎn)：磁路較飽和，電抗較小 ， 鐵耗隨頻率變化隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸上

7、升隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸上升轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率逐漸降低轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率逐漸降低頻敏變阻器鐵心中的損耗逐漸減小，頻敏變阻器鐵心中的損耗逐漸減小，反映鐵耗的電阻跟著減小。反映鐵耗的電阻跟著減小。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，頻率極低，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，頻率極低，Rm和和Xm很小，相當(dāng)于將起動(dòng)電阻全很小，相當(dāng)于將起動(dòng)電阻全部切除。部切除。 三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速 要求電動(dòng)機(jī)具有幾種轉(zhuǎn)速； 在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)速；調(diào)速的方法：)1 ()1 (1601SnSnPf（1） 改變定子繞組的極對(duì)數(shù)P；（2）改變電源的頻率f1；（3）改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率； 改變定子繞組的端電壓； 改變定子繞組的外加電阻或電抗；

8、轉(zhuǎn)子回路加電阻或電抗； 轉(zhuǎn)子回路引進(jìn)fsf的外加電勢(shì)一、變極調(diào)速單繞組雙速電機(jī)：一套定子繞組具備兩種極對(duì)數(shù)而得到兩個(gè)不同同步轉(zhuǎn)速；三速或四速電機(jī)： 定子內(nèi)放兩套獨(dú)立的繞組；A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機(jī)原理： A1X1和A2X2串聯(lián)形成四極磁場(chǎng)； A1X1和A2X2串聯(lián)， A2X2反向， 形成兩極磁場(chǎng)；變極調(diào)速的注意點(diǎn)：（1）為獲得恒定的平均轉(zhuǎn)矩， 定、轉(zhuǎn)子繞組的極對(duì)數(shù)必須保持一致。 因此一般只適用于鼠籠式異步機(jī)。 （2）在改變繞組接法時(shí)， 要保證變極后三相繞組的對(duì)稱以及基波磁勢(shì)的轉(zhuǎn)向不變。（3）變極調(diào)速是一個(gè)有級(jí)調(diào)速。 極數(shù)變換后， 節(jié)距、相帶、氣隙磁密都要變

9、化， 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和額定容量都要變化。 二、變頻調(diào)速如果電源頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)， 則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以連續(xù)、平滑調(diào)節(jié)。要求： 氣隙磁通量保持基本不變； 磁路的飽和程度不變； 激磁電流和電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以保持基本不變。 電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩保持不變；由基頻向下的調(diào)速mwkNfEU1111144. 4電壓方程：降低電源頻率，降低電源頻率， 必須同時(shí)減小電源電壓。必須同時(shí)減小電源電壓。（1）保持E1/f1不變， 降頻調(diào)速E1/f1不變，m等于常數(shù) 。恒磁通的控制方式。22222121111)()(2XSRRSffEPmPemTem221211221212308 ;2LPRnSnfELPmTLfRSmmm改

10、變頻率， 電機(jī)的Tm以及此時(shí)的轉(zhuǎn)速變化與f1無關(guān)。用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：電磁轉(zhuǎn)矩不變， 屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。 用于恒功率負(fù)載：11NNemTTP1111ffEEmm過載能力下降TSf1f2f3f1f2f3保持E1/f1不變， 降頻調(diào)速優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)械特性硬， 調(diào)速范圍寬； 低速運(yùn)行穩(wěn)定性好； 無級(jí)調(diào)速平滑性好； 正常負(fù)載時(shí)， 轉(zhuǎn)差率小， 轉(zhuǎn)子銅耗少， 效率高；磁通近似等于常數(shù)， 屬于近似的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 在低頻運(yùn)行時(shí)， Tm下降較多， 可能帶不動(dòng)負(fù)載。TSf1f2f3f4f1f2f3f4（2）保持U1/f1不變， 降頻調(diào)速)(30)(8 ;)(2212121121212112LLpRnSnfELLpm

11、TLLfRSmmm2. 由基頻向上調(diào)速U1為額定值不變， 隨著f1升高， 氣隙磁通減小。21111121;1 ;1 ;1CTPfTCnSnfSfTemememmmmm是恒功率的調(diào)速方法。f1f2f3f4f1f2f30, T0 B點(diǎn)（制動(dòng)狀態(tài)）n0足夠大的電阻TSAB 轉(zhuǎn)差率：1)(1111nnnnnnS性質(zhì)： 等效電阻：0)(12RRSS吸收機(jī)械功率；0)(122RRSSI0)(2221SRRImPem電能從定子傳向轉(zhuǎn)子；PPpemcu 2全部消耗在電阻上；2、兩相對(duì)調(diào)電機(jī)原運(yùn)行于電動(dòng)狀態(tài)，兩相對(duì)調(diào)后， 氣隙磁密立即反向， 以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)； 電機(jī)機(jī)械特性從1到2； SSSSTTnnnnnnSm

12、mm211111反接的過程， 從反接開始到轉(zhuǎn)子速度為零的過程。ABTS12兩種反接制動(dòng)， 均有S1, 機(jī)械功率為輸入。區(qū)別： 前者由負(fù)載提供機(jī)械功率 后者由整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)部分提供儲(chǔ)能。二、異步機(jī)的回饋制動(dòng)把轉(zhuǎn)軸上輸入的機(jī)械功率， 經(jīng)異步機(jī)轉(zhuǎn)化為電功率送到電網(wǎng)。軸上外施驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩， 電機(jī)以同步方向旋轉(zhuǎn)020221211118090 ),(tan ,0 ,RSXn-nnSnn能量流向：ememememPSPPSPSRImPIUmP)1 (00cos222111111T與n方向相反， 處于制動(dòng)狀態(tài)回饋制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)（1）同步轉(zhuǎn)向反向的回饋制動(dòng)（反接正轉(zhuǎn)）定子兩相對(duì)調(diào)后， 位能性負(fù)載最后穩(wěn)定于第四象限， 重物以高

13、于同步速的速度下放。（2）同步轉(zhuǎn)向不變的回饋制動(dòng) 電車下坡 ； 變極或變頻調(diào)速過程；三、異步電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)制動(dòng)時(shí)， 三相繞組脫離三相電源， 由直流電流過定子繞組，在氣隙中形成恒定磁場(chǎng)。 過程分析：由于慣性， 轉(zhuǎn)子仍以n速度旋轉(zhuǎn)切割磁力線感應(yīng)電勢(shì)感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁力制動(dòng)轉(zhuǎn)矩在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下， 轉(zhuǎn)子減速至n0。能耗制動(dòng)可使反抗性負(fù)載準(zhǔn)確停機(jī)， 使位能性負(fù)載勻速下放。 注意：恒定磁場(chǎng)獲得， 需通過定子繞組的改接nNS風(fēng)扇電機(jī)罩極式排氣扇電機(jī)冰箱電機(jī)電動(dòng)縫紉機(jī)電機(jī)電容分相電機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)由單相電源供電，使用方便，廣泛?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)由單相電源供電，使用方便，廣

14、泛應(yīng)用于家電、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械中。應(yīng)用于家電、電動(dòng)工具、醫(yī)療器械中。 單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)比較，單相異步電動(dòng)機(jī)的與同容量的三相異步電動(dòng)機(jī)比較，單相異步電動(dòng)機(jī)的體積大、運(yùn)行性能較差，單相電機(jī)只做成小容量的。體積大、運(yùn)行性能較差，單相電機(jī)只做成小容量的。 單相異步電動(dòng)機(jī)通常在定子上有單相異步電動(dòng)機(jī)通常在定子上有2 2相繞組，轉(zhuǎn)子是普相繞組，轉(zhuǎn)子是普通的鼠籠轉(zhuǎn)子。通的鼠籠轉(zhuǎn)子。單相異步電動(dòng)機(jī)類型：?jiǎn)蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)類型： (1)(1)單相電阻分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)；單相電阻分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)； (2)(2)單相電容分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)；單相電容分相起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)； (3)(3)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)；單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)； (4)(4)單相電容起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)；單相電容起動(dòng)與運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動(dòng)機(jī)； (5)(5)單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)。單相罩極式異步電動(dòng)機(jī)。單相電機(jī)機(jī)械特性單相電機(jī)機(jī)械特性一相定子繞組通電時(shí)的機(jī)械特性：一相定子繞組通電時(shí)的機(jī)械特性：一相定子繞組通電時(shí)電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)產(chǎn)生一相定子繞組通電時(shí)電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的疊加。的電磁轉(zhuǎn)矩的疊加。 合成合成T=f(s)具有如下特點(diǎn)：具有如下特點(diǎn)：(1) n=0無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；(2