第五章三相異步電機(jī)的拖動(dòng)

1、7.1 機(jī)械特性機(jī)械特性一、一、 機(jī)械特性的定義機(jī)械特性的定義異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩隨電磁轉(zhuǎn)矩T變化的關(guān)系曲線。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速變化的關(guān)系曲線。因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n與轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)差率s之間存在之間存在一定的關(guān)系，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性往往用一定的關(guān)系，異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性往往用T=f(s)的形式表示，的形式表示，稱(chēng)稱(chēng)T-s曲線。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有固有機(jī)械特性和人為曲線。三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性有固有機(jī)械特性和人為機(jī)械特性之分。機(jī)械特性之分。機(jī)械特性的改變機(jī)械特性的改變異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)拖動(dòng)負(fù)載的要求，往往會(huì)在

2、異步電動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)拖動(dòng)負(fù)載的要求，往往會(huì)在人為改變電機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)的情況下運(yùn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，因人為改變電機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)的情況下運(yùn)行，對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，因電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)的改變，其機(jī)械特性將發(fā)生變化，也就是電動(dòng)機(jī)參數(shù)或電源參數(shù)的改變，其機(jī)械特性將發(fā)生變化，也就是人為機(jī)械特性。下面先從異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性進(jìn)行討論，人為機(jī)械特性。下面先從異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性進(jìn)行討論，然后再討論人為機(jī)械特性。然后再討論人為機(jī)械特性。1. 固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性是指三相異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓和額定頻固有機(jī)械特性是指三相異步電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓和額定頻率下，由電動(dòng)機(jī)本身固有的參數(shù)所

3、決定的轉(zhuǎn)速率下，由電動(dòng)機(jī)本身固有的參數(shù)所決定的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩隨電磁轉(zhuǎn)矩T而變而變化的關(guān)系曲線，即化的關(guān)系曲線，即n =f(T)曲線，如圖所示。曲線，如圖所示。22122112211122211m)(s2s2sxxrrfrpUmpfrImPT1) H-P部分在這一線段上，轉(zhuǎn)矩從0Tmax，轉(zhuǎn)差率從0sm，隨著轉(zhuǎn)矩T的增加，轉(zhuǎn)速降低。根據(jù)電力拖動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行條件，此線段為穩(wěn)定運(yùn)行段，電動(dòng)機(jī)基本上運(yùn)行在這一線段上。異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行段接近一條直線。2) P-A部分在這一曲線段上，轉(zhuǎn)矩從TmaxTst，轉(zhuǎn)差率從sm1，隨著轉(zhuǎn)矩T的減小，轉(zhuǎn)速也減小。這段是電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線上還有

4、三個(gè)特殊工作點(diǎn)，即(1) 理想空載點(diǎn)H。這時(shí)n=n1，s=0，電磁轉(zhuǎn)矩T=0，轉(zhuǎn)子電流I2及定子電流I1均為零。實(shí)際上電動(dòng)機(jī)不可能在此點(diǎn)工作。(2) 最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)P。 這時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值Tmax，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率為臨界轉(zhuǎn)差率sm，最大轉(zhuǎn)矩較額定轉(zhuǎn)矩越大，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力越強(qiáng)。(3) 啟動(dòng)點(diǎn)A。 這時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=0，轉(zhuǎn)差率s=1，電磁轉(zhuǎn)矩為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較額定轉(zhuǎn)矩越大，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)能力越強(qiáng)。2. 人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性是指改變異步電動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)或多個(gè)參數(shù)人為機(jī)械特性是指改變異步電動(dòng)機(jī)的任何一個(gè)或多個(gè)參數(shù)(U1、f1、p、定子回路電阻、定子回路電阻r1或電抗或電抗x1、轉(zhuǎn)子

5、回路電阻、轉(zhuǎn)子回路電阻r2或電抗或電抗x2等等)，都可得到各不相同的轉(zhuǎn)速，都可得到各不相同的轉(zhuǎn)速n隨電磁轉(zhuǎn)矩隨電磁轉(zhuǎn)矩T而變化的關(guān)系曲線，而變化的關(guān)系曲線，即不同的機(jī)械特性。這些機(jī)械特性統(tǒng)稱(chēng)為人為機(jī)械特性。即不同的機(jī)械特性。這些機(jī)械特性統(tǒng)稱(chēng)為人為機(jī)械特性。1) 降低定子端電壓的人為機(jī)械特性降低定子端電壓的人為機(jī)械特性當(dāng)降低定子端電壓，且電動(dòng)機(jī)的其他參數(shù)與固有特性相同，當(dāng)降低定子端電壓，且電動(dòng)機(jī)的其他參數(shù)與固有特性相同，這樣就得到如圖這樣就得到如圖7-7所示的降低定子端電壓的人為機(jī)械特性。所示的降低定子端電壓的人為機(jī)械特性。 由圖可見(jiàn)，降壓后同步轉(zhuǎn)速由圖可見(jiàn)，降壓后同步轉(zhuǎn)速n1不變，電動(dòng)機(jī)的最大

6、電磁轉(zhuǎn)矩不變，電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩Tmax隨成正比降低，而臨界轉(zhuǎn)差率隨成正比降低，而臨界轉(zhuǎn)差率sm因與定子端電壓無(wú)關(guān)保持不因與定子端電壓無(wú)關(guān)保持不變，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩變，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst也隨成正比降低。因此，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)某也隨成正比降低。因此，在電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)某一負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若定子端電壓突然降低，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，一負(fù)載運(yùn)行時(shí)，若定子端電壓突然降低，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，轉(zhuǎn)差率增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流增大，則定子電流也增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)差率增大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流增大，則定子電流也增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)或燒毀電動(dòng)機(jī)。造成電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)或燒毀電動(dòng)機(jī)。21U21U異步電動(dòng)機(jī)降低定子電壓的人為特性2) 轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱(chēng)三相電阻

7、的人為機(jī)械特性轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱(chēng)三相電阻的人為機(jī)械特性在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，三相都串聯(lián)大小相等在繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，三相都串聯(lián)大小相等的電阻，而其他參數(shù)與固有特性一樣，這樣就得到如圖的電阻，而其他參數(shù)與固有特性一樣，這樣就得到如圖7-8所示所示的轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱(chēng)三相電阻的人為機(jī)械特性。的轉(zhuǎn)子回路串對(duì)稱(chēng)三相電阻的人為機(jī)械特性。由圖可知，串電阻后同步轉(zhuǎn)速由圖可知，串電阻后同步轉(zhuǎn)速n1不變，電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)不變，電動(dòng)機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩矩Tmax不變，而臨界轉(zhuǎn)差率不變，而臨界轉(zhuǎn)差率sm則隨轉(zhuǎn)子回路串接電阻值的增大而則隨轉(zhuǎn)子回路串接電阻值的增大而增大。顯然在一定范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)子電阻，啟動(dòng)

8、轉(zhuǎn)矩增大。顯然在一定范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)子電阻，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst也隨之增加，也隨之增加，當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串接的電阻值增大到恰好使當(dāng)轉(zhuǎn)子回路串接的電阻值增大到恰好使Tst=Tmax時(shí)，若繼續(xù)增大時(shí)，若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)子電阻，則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將開(kāi)始減小。轉(zhuǎn)子電阻，則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將開(kāi)始減小。轉(zhuǎn)子串接對(duì)稱(chēng)電阻時(shí)的人為特性一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求二、決定異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法的原則二、決定異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法的原則一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求 起動(dòng)過(guò)程是指電動(dòng)機(jī)從靜止達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速起動(dòng)過(guò)程是指電動(dòng)機(jī)從靜止達(dá)到正常工作轉(zhuǎn)速( (額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速) )的過(guò)程。的過(guò)程。 起動(dòng)過(guò)程中電流一般較大

9、，為了避免電機(jī)在起動(dòng)起動(dòng)過(guò)程中電流一般較大，為了避免電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中損壞和降低起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響，一般希望過(guò)程中損壞和降低起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響，一般希望起動(dòng)過(guò)程越快越好。起動(dòng)過(guò)程越快越好。額定電壓下的直接起動(dòng)：額定電壓下的直接起動(dòng)：三相異步電動(dòng)機(jī)的電流公式，其中三相異步電動(dòng)機(jī)的電流公式，其中s=1s=1一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求22212211XXrrUIs起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)時(shí)，s=1，r2/s=r2，可見(jiàn)，可見(jiàn)，電動(dòng)機(jī)的阻抗顯電動(dòng)機(jī)的阻抗顯著減小，電流顯著減小，電流顯著增大。著增大。起動(dòng)電流大約為額定電流的起動(dòng)電流大約為額定電流的4-74-7倍。倍。對(duì)起動(dòng)過(guò)程的要求：對(duì)

10、起動(dòng)過(guò)程的要求：(1)Ts足夠大；足夠大；(2)Is不能太大。不能太大。 不同的起動(dòng)方法就是在保證一定轉(zhuǎn)矩的情況下，采取不同不同的起動(dòng)方法就是在保證一定轉(zhuǎn)矩的情況下，采取不同的措施限制起動(dòng)電流。的措施限制起動(dòng)電流。原則上不允許直接啟動(dòng)原則上不允許直接啟動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是重要的運(yùn)行指標(biāo)，在異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，n=0，s=1，可得三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式為22122112211st)()(2xxrrfrpUmT121st2mxxrrs1.1.鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng) 利用閘刀或者接觸器把電動(dòng)機(jī)直接接到具有額定電壓利用閘刀或者接觸器把電動(dòng)機(jī)直

11、接接到具有額定電壓的電源上直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大，一般選用熔體的電源上直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流很大，一般選用熔體的額定電流為電機(jī)額定電流的的額定電流為電機(jī)額定電流的2.52.53.53.5倍。倍。對(duì)于一般小型籠型異步電動(dòng)機(jī)如果電源容量足夠大時(shí)，對(duì)于一般小型籠型異步電動(dòng)機(jī)如果電源容量足夠大時(shí)，應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)方法。對(duì)于某一電網(wǎng)，多大容量的應(yīng)盡量采用直接起動(dòng)方法。對(duì)于某一電網(wǎng)，多大容量的電動(dòng)機(jī)才允許直接起動(dòng)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定電動(dòng)機(jī)才允許直接起動(dòng)，可按下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定 I1K =34sNII電源總?cè)萘侩妱?dòng)機(jī)額定功率(1)(1)、定子繞組串電阻或者電抗器起動(dòng)、定子繞組串電阻或者電抗器起動(dòng)(2)

12、(2)、星、星- -三角（三角（Y/DY/D）起動(dòng)）起動(dòng)(3)(3)、應(yīng)用自耦變壓器、應(yīng)用自耦變壓器( (起動(dòng)補(bǔ)償器起動(dòng)補(bǔ)償器) )起動(dòng)起動(dòng) 降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，降壓起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)降低加在定子繞組上的電壓，起動(dòng)結(jié)束時(shí)加額定電壓運(yùn)行的起動(dòng)方式。起動(dòng)結(jié)束時(shí)加額定電壓運(yùn)行的起動(dòng)方式。 降壓起動(dòng)雖然能降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，但由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)降壓起動(dòng)雖然能降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，但由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，因此降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小較矩與電壓的平方成正比，因此降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩減小較多，故此法一般適用于電動(dòng)機(jī)空載或輕載起動(dòng)。多，故此法一般適用于電動(dòng)機(jī)空載

13、或輕載起動(dòng)。(1)(1)、定子繞組串電阻或者電抗器起動(dòng)、定子繞組串電阻或者電抗器起動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)，電抗器或電阻接入定子電路；起動(dòng)后，切除方法：起動(dòng)時(shí)，電抗器或電阻接入定子電路；起動(dòng)后，切除電抗器或電阻，進(jìn)入正常運(yùn)行。電抗器或電阻，進(jìn)入正常運(yùn)行。 在定子繞組的電路中串入一個(gè)三相電阻器或者電抗在定子繞組的電路中串入一個(gè)三相電阻器或者電抗器來(lái)分擔(dān)一部分電源電壓，使得電機(jī)繞組的實(shí)際電壓器來(lái)分擔(dān)一部分電源電壓，使得電機(jī)繞組的實(shí)際電壓降低，達(dá)到降低起動(dòng)電流的目的降低，達(dá)到降低起動(dòng)電流的目的串電阻器起動(dòng)時(shí)，要消耗較大的功率；串電抗器起動(dòng)串電阻器起動(dòng)時(shí)，要消耗較大的功率；串電抗器起動(dòng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)K2K2短接起

14、動(dòng)電抗器時(shí)將產(chǎn)生較大的短路電流，短接起動(dòng)電抗器時(shí)將產(chǎn)生較大的短路電流，所以串電抗適合于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不大且起動(dòng)不頻繁的所以串電抗適合于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不大且起動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合。場(chǎng)合。 (2)(2)、星、星- -三角（三角（Y/DY/D）起動(dòng)）起動(dòng)適合于正常運(yùn)行為適合于正常運(yùn)行為D D接法的電動(dòng)機(jī)。接法的電動(dòng)機(jī)。注：起動(dòng)電流是指線路注：起動(dòng)電流是指線路電流而不是指定子繞組的電流電流而不是指定子繞組的電流 3133/3NNYSSUUIIII31)(2SSSSUUTTY/DY/D起動(dòng)特點(diǎn)：起動(dòng)特點(diǎn)：1 1）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)電流都是直接啟動(dòng)的）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與啟動(dòng)電流都是直接啟動(dòng)的1/31/3倍，倍，適合于輕載啟動(dòng)；

15、適合于輕載啟動(dòng)；2 2）啟動(dòng)方法簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)，價(jià)格便宜；）啟動(dòng)方法簡(jiǎn)單，只需要一個(gè)開(kāi)關(guān)，價(jià)格便宜；3 3）我國(guó)采用的）我國(guó)采用的Y/DY/D啟動(dòng)方法的電機(jī)額定電壓都是啟動(dòng)方法的電機(jī)額定電壓都是380380伏。繞組是伏。繞組是D D接。接。(3)(3)、應(yīng)用自耦變壓器、應(yīng)用自耦變壓器( (起動(dòng)補(bǔ)償器起動(dòng)補(bǔ)償器) )起動(dòng)起動(dòng)kWWUUN/11221kTTss方法：自耦變壓器也稱(chēng)起動(dòng)補(bǔ)償器。起動(dòng)時(shí)電源接自耦變方法：自耦變壓器也稱(chēng)起動(dòng)補(bǔ)償器。起動(dòng)時(shí)電源接自耦變壓器一次側(cè)，二次側(cè)接電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)結(jié)束后電源直接加到壓器一次側(cè)，二次側(cè)接電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)結(jié)束后電源直接加到電動(dòng)機(jī)上。電動(dòng)機(jī)上。有一臺(tái)鼠籠異步電

16、動(dòng)機(jī)，PN=75 kW，連接運(yùn)行，UN=380 V，IN=139 A，cosN=0.88，nN=1480 r/min，Tst/TN=1.9，Ist/IN=5.0，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=100 Nm，要求電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst1.1TL，啟動(dòng)電流Ist240 A，問(wèn)： (1) 電動(dòng)機(jī)能否直接啟動(dòng)？(2) 電動(dòng)機(jī)能否采用Y-啟動(dòng)？ (3) 若采用三個(gè)抽頭的自耦變壓器啟動(dòng)，則應(yīng)用50%、60%、 80%中的哪個(gè)抽頭？有一臺(tái)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，PN=75 kW，連接運(yùn)行，UN=380 V，IN=139 A，cosN=0.88，nN=1480 r/min，Tst/TN=1.9，Ist/IN=5.0，負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

17、=100 Nm，要求電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst1.1TL，啟動(dòng)電流Ist240 A，問(wèn)： 解：計(jì)算： TN=9550PN/nN=483（Nm) 1) Ist=5IN=139X5=695A240A 不可以直接啟動(dòng) 2） Isty=695X1/3= 231A Tsty=1.9TNX1/3= 306(Nm)1.1X100 可以Y-D啟動(dòng) 3） 50%抽頭：Ist1=695X（1/2）2= 174A 110 可以采用 60%抽頭:Ist1=695X（0.6）2= 250A 240A不可以采用 Tst1=1.9TNX（0.6）2= 330（Nm) 80 %抽頭：Ist1=695X（0.8）2 不可以采用

18、 Tst1=1.9TNX（0.8）v（4）延邊三角形起動(dòng)）延邊三角形起動(dòng)延邊三角形減壓起動(dòng)如圖所示，它介于自耦變壓器起動(dòng)延邊三角形減壓起動(dòng)如圖所示，它介于自耦變壓器起動(dòng)與與Y-起動(dòng)方法之間。起動(dòng)方法之間。延邊三角形起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省金屬，重量輕；缺點(diǎn)是內(nèi)延邊三角形起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省金屬，重量輕；缺點(diǎn)是內(nèi)部接線復(fù)雜。部接線復(fù)雜。 （1）、串電阻分級(jí)起動(dòng)）、串電阻分級(jí)起動(dòng)（2 2）、轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器起動(dòng)）、轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器起動(dòng)（1 1）、串電阻分級(jí)起動(dòng)）、串電阻分級(jí)起動(dòng)方法：起動(dòng)時(shí)，方法：起動(dòng)時(shí)，在轉(zhuǎn)子電路串接在轉(zhuǎn)子電路串接起動(dòng)電阻器，借起動(dòng)電阻器，借以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)因轉(zhuǎn)子電阻

19、同時(shí)因轉(zhuǎn)子電阻增大也限制了起增大也限制了起動(dòng)電流；起動(dòng)結(jié)動(dòng)電流；起動(dòng)結(jié)束，切除轉(zhuǎn)子所束，切除轉(zhuǎn)子所串電阻。為了在串電阻。為了在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中得到比較大的起得到比較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需分幾動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需分幾級(jí)切除起動(dòng)電阻。級(jí)切除起動(dòng)電阻。v（2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)動(dòng)頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：它頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：它是一個(gè)三相鐵心線圈，其鐵心不是一個(gè)三相鐵心線圈，其鐵心不用硅鋼片而用厚鋼板疊成。鐵心用硅鋼片而用厚鋼板疊成。鐵心中產(chǎn)生渦流損耗和一部分磁滯損中產(chǎn)生渦流損耗和一部分磁滯損耗，鐵心損耗相當(dāng)一個(gè)等值電阻，耗，鐵心損耗相當(dāng)一個(gè)等值電阻，其線圈又是一個(gè)電抗，故電阻和其線

20、圈又是一個(gè)電抗，故電阻和電抗都隨頻率變化而變化，故稱(chēng)電抗都隨頻率變化而變化，故稱(chēng)頻敏變阻器，它與繞線轉(zhuǎn)子異步頻敏變阻器，它與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相接，如圖所電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組相接，如圖所示示 7.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能大有改善，交流調(diào)速應(yīng)用日益廣泛，在許多領(lǐng)域有取代性能大有改善，交流調(diào)速應(yīng)用日益廣泛，在許多領(lǐng)域有取代直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢(shì)。直流調(diào)速系統(tǒng)的趨勢(shì)。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速可分以下三大類(lèi)：異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速可分以下三大類(lèi)：v(1)改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)改變定子繞組的磁極對(duì)數(shù)

21、p變極調(diào)速；變極調(diào)速；v(2)改變供電電網(wǎng)的頻率改變供電電網(wǎng)的頻率f1變頻調(diào)速；變頻調(diào)速；v(3)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率s，方法有改變電壓調(diào)速、繞線式電，方法有改變電壓調(diào)速、繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速。機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速。 v7.3.1 變極調(diào)速變極調(diào)速在電源頻率不變的條件下，改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，電動(dòng)機(jī)在電源頻率不變的條件下，改變電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速的同步轉(zhuǎn)速n1就會(huì)發(fā)生變化，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。若極對(duì)就會(huì)發(fā)生變化，從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。若極對(duì)數(shù)減少一半，同步轉(zhuǎn)速就提高一倍，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也幾乎升高一數(shù)減少一半，同步轉(zhuǎn)速就提高一倍，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也幾乎升高一

22、倍。倍。通常用改變定子繞組的接法來(lái)改變極對(duì)數(shù)，這種電機(jī)稱(chēng)多通常用改變定子繞組的接法來(lái)改變極對(duì)數(shù)，這種電機(jī)稱(chēng)多速電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子均采用籠型轉(zhuǎn)子，因其感應(yīng)的極對(duì)數(shù)能自動(dòng)速電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子均采用籠型轉(zhuǎn)子，因其感應(yīng)的極對(duì)數(shù)能自動(dòng)與定子相適應(yīng)。與定子相適應(yīng)。 變極調(diào)速主要用于各種機(jī)床及其他設(shè)備上。它所需設(shè)備簡(jiǎn)單、體積變極調(diào)速主要用于各種機(jī)床及其他設(shè)備上。它所需設(shè)備簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、但電動(dòng)機(jī)繞組引出頭較多，調(diào)速級(jí)數(shù)少。小、重量輕、但電動(dòng)機(jī)繞組引出頭較多，調(diào)速級(jí)數(shù)少。v7.3.2 變頻調(diào)速變頻調(diào)速隨著晶閘管整流和變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的隨著晶閘管整流和變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速應(yīng)用日益

23、廣泛，有逐步取代直流調(diào)速的趨勢(shì)，它主變頻調(diào)速應(yīng)用日益廣泛，有逐步取代直流調(diào)速的趨勢(shì)，它主要用于拖動(dòng)泵類(lèi)負(fù)載，如通風(fēng)機(jī)、水泵等。要用于拖動(dòng)泵類(lèi)負(fù)載，如通風(fēng)機(jī)、水泵等。 變頻調(diào)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出性能的不同可分為變頻調(diào)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出性能的不同可分為v(1)保持電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力不變。保持電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力不變。v(2)保持電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩輸出。保持電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)矩輸出。 v(3)保持電動(dòng)機(jī)恒功率輸出。保持電動(dòng)機(jī)恒功率輸出。 v7.3.3 改變定子電壓調(diào)速改變定子電壓調(diào)速此法用于籠型異步電動(dòng)機(jī)，靠改變轉(zhuǎn)差率此法用于籠型異步電動(dòng)機(jī)，靠改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速。調(diào)速。對(duì)于轉(zhuǎn)子電阻大、機(jī)械特性曲線較軟的籠型異步電動(dòng)機(jī)而言，對(duì)于轉(zhuǎn)子

24、電阻大、機(jī)械特性曲線較軟的籠型異步電動(dòng)機(jī)而言，如加在定子繞組上的電壓發(fā)生改變，則負(fù)載如加在定子繞組上的電壓發(fā)生改變，則負(fù)載TL對(duì)應(yīng)于不同的電源對(duì)應(yīng)于不同的電源電壓電壓U1、U2、U3，可獲得不同的工作點(diǎn)，可獲得不同的工作點(diǎn)a1、a2、a3，如圖，如圖7-16所示，所示，顯然電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍很寬。顯然電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍很寬。缺點(diǎn)是低壓時(shí)機(jī)械特性太軟，缺點(diǎn)是低壓時(shí)機(jī)械特性太軟，轉(zhuǎn)速變化大，改變電源電壓轉(zhuǎn)速變化大，改變電源電壓調(diào)速時(shí)，過(guò)去都采用定子繞調(diào)速時(shí)，過(guò)去都采用定子繞組串電抗器來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前已組串電抗器來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前已廣泛采用晶閘管交流調(diào)壓線廣泛采用晶閘管交流調(diào)壓線路來(lái)實(shí)現(xiàn)。路來(lái)實(shí)現(xiàn)。v7.3.4

25、轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速此法只適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，靠改變轉(zhuǎn)差率此法只適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，靠改變轉(zhuǎn)差率S調(diào)速。調(diào)速。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性如圖繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的機(jī)械特性如圖7-17所所示。轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)最大轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率加大。所串電示。轉(zhuǎn)子串電阻時(shí)最大轉(zhuǎn)矩不變，臨界轉(zhuǎn)差率加大。所串電阻越大，運(yùn)行段特性斜率越大。若帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，原來(lái)運(yùn)行阻越大，運(yùn)行段特性斜率越大。若帶恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，原來(lái)運(yùn)行在固有特性上的在固有特性上的a點(diǎn)，轉(zhuǎn)子串電阻點(diǎn)，轉(zhuǎn)子串電阻R1后，就運(yùn)行于后，就運(yùn)行于b點(diǎn)，轉(zhuǎn)速點(diǎn)，轉(zhuǎn)速由由na變?yōu)樽優(yōu)閚b，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩參數(shù)表達(dá)式，當(dāng)，根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩

26、參數(shù)表達(dá)式，當(dāng)T為常數(shù)且電壓為常數(shù)且電壓不變時(shí)，則有不變時(shí)，則有 常數(shù)basRrsr121因而繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)調(diào)速電阻的因而繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速時(shí)調(diào)速電阻的計(jì)算公式為計(jì)算公式為7.3.5 串級(jí)調(diào)速串級(jí)調(diào)速 所謂串級(jí)調(diào)速，就是在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)三所謂串級(jí)調(diào)速，就是在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入一個(gè)三相對(duì)稱(chēng)的附加電勢(shì)相對(duì)稱(chēng)的附加電勢(shì) ，其頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì)，其頻率與轉(zhuǎn)子電勢(shì) 相同，改變相同，改變 的大小和相位，就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。它也是適用于繞的大小和相位，就可以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。它也是適用于繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，靠改變轉(zhuǎn)差率線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，靠改變轉(zhuǎn)差率s調(diào)速

27、。調(diào)速。 1.低同步串級(jí)調(diào)速：使附加電勢(shì)的相位與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相反，串低同步串級(jí)調(diào)速：使附加電勢(shì)的相位與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相反，串入的電勢(shì)越大，轉(zhuǎn)速降的越多。入的電勢(shì)越大，轉(zhuǎn)速降的越多。 2.超同步串級(jí)調(diào)速：是附加電勢(shì)的相位與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，串超同步串級(jí)調(diào)速：是附加電勢(shì)的相位與轉(zhuǎn)子電勢(shì)相同，串入電勢(shì)越大，轉(zhuǎn)速越高。入電勢(shì)越大，轉(zhuǎn)速越高。12R =1basrsfEsE2fE7.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)與制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)與制動(dòng) v7.4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的三相異步電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)由三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原由三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理可知，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決理可知，電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向

28、。因于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向。因此只要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，此只要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，就能使異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。圖就能使異步電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。圖7-18是利用控制開(kāi)關(guān)是利用控制開(kāi)關(guān)SA來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)的原理線路圖。機(jī)正、反轉(zhuǎn)的原理線路圖。 v7.4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電動(dòng)機(jī)除了電動(dòng)狀態(tài)外，在下述情況運(yùn)行時(shí)，則屬于電電動(dòng)機(jī)除了電動(dòng)狀態(tài)外，在下述情況運(yùn)行時(shí)，則屬于電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)。動(dòng)機(jī)的制動(dòng)狀態(tài)。v（1）在負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能轉(zhuǎn)矩的機(jī)械設(shè)備中（例如起重機(jī)下）在負(fù)載轉(zhuǎn)矩為位能轉(zhuǎn)矩的機(jī)械設(shè)備中（例如起重機(jī)下放重物時(shí)或運(yùn)輸工具在下坡運(yùn)行時(shí)等）使設(shè)備保持一定的運(yùn)放重物時(shí)或運(yùn)輸

29、工具在下坡運(yùn)行時(shí)等）使設(shè)備保持一定的運(yùn)行速度。行速度。v（2）在機(jī)械設(shè)備需要減速或停止時(shí)，電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)減速和）在機(jī)械設(shè)備需要減速或停止時(shí)，電動(dòng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)減速和停止。停止。v制動(dòng)方法有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)常見(jiàn)的就是電磁制動(dòng)方法有機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)，機(jī)械制動(dòng)常見(jiàn)的就是電磁抱閘，電氣制動(dòng)有能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)和再生制動(dòng)。抱閘，電氣制動(dòng)有能耗制動(dòng)，反接制動(dòng)和再生制動(dòng)。 v 7.4.2.1 能耗制動(dòng)能耗制動(dòng)方法：將運(yùn)行著的異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組從三相交流電源方法：將運(yùn)行著的異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組從三相交流電源上斷開(kāi)后，立即接到直流電源上，如圖上斷開(kāi)后，立即接到直流電源上，如圖7-19所示，用斷開(kāi)所示，用斷開(kāi)Q1，閉合閉合Q2來(lái)實(shí)現(xiàn)。來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)定子繞組通入直流電源時(shí)，當(dāng)定子繞組通入直流電源時(shí)，在電機(jī)中將產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場(chǎng)。在電機(jī)中將產(chǎn)生一個(gè)恒定磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子因機(jī)械慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子因機(jī)械慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割恒定磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞子導(dǎo)體切割恒定磁場(chǎng)，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，轉(zhuǎn)組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流，轉(zhuǎn)子電流和恒定磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁子電流和恒定磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，根據(jù)右手定則可以判電磁轉(zhuǎn)矩，根據(jù)右手定則可以判電磁轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相轉(zhuǎn)矩的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)