第七章 單相異步電動機的起動性能計算

1、1第七章 單相異步電動機的起動性能計算 起動性能計算 不計磁路的飽和性，在起動瞬間， 起動時，主繞組等效電路如下所示1S 21S ()()f stb stRR()()f stb stxx( )( )( )m stm stm stZZZ()()()astasta stZZZ()11()()()()22a stm stm sta stm stZUUIZZZ()11()()()()22m sta stm sta sta stZUUIZZZ22()()11 ()()()22()()()mmm stm stmm stm stm stmmm stjxRjxZRjxRjxRj xx2 式中主繞組視在起動電阻

2、 主繞組視在起動漏抗為 式中， 不計磁路飽和時，主繞組視在起動總阻抗為 主繞組起動電流為 起動電流相位角為( )( )m stx Tm stxC x()12m stmRmRRC R2()22()1()a stRma stKCRx()maa stxKx( )2 ( )a stm stmxxx22()()22()11()mTm sta stxma stRxxCRx22()()()m stm stm stZRx1()()m stm stUIZ()1()()m stm stm stxtgR ( )1 ( )2 ( )Tm stm stm stxxx3 飽和效應及其對漏抗的影響 起動電流大，導致漏磁路鐵

3、心部分出現(xiàn)飽和，引起定轉子漏抗減小，工程上采用近似的方法。 起動電流初始假定值為 定轉子平均每槽磁勢為 式中 為主繞組線圈所占槽數(shù)。 由 產(chǎn)生的氣隙漏磁場虛構磁通密度為 式中 為系數(shù)，近似等于1。 越大，漏磁路越飽和，漏抗減小的越多。槽漏抗的減小，通常是等效地看做定轉子槽口加寬來加以計算的。()()(1.1 1.2)m stm stII21()()20.707(1)mstm stdpmmmZQATIKa QQmQ()stAT()1.6stLcATBg120.642.5cgttcLB4 齒頂飽和引起齒頂寬度減小示意圖如下所示 定子齒頂寬的減小為 轉子齒頂寬的減小為 根據(jù)定轉子齒頂寬的減小，重新計

4、算 諧波漏抗 斜槽漏抗 端部漏抗不受飽和影響。10111101101()1ssZtbCCKtbtb1101()(1)sZCtbK2202()(1)sZCtbK1()sstx2()sstx1()1dstzdxK x2()2dstzdxK x( )sk stz skxK x5 起動時主繞組定子漏抗為 轉子漏抗為 主繞組起動漏抗為 主繞組視在起動總漏抗為 主繞組視在起動總阻抗為 主繞組起動電流為 主繞組起動電流的相位角為 副繞組視在起動總電阻為 副繞組視在起動總漏抗為 副繞組視在起動總阻抗為 1 ( )1( )1( )1m sts std stexxxx2 ()2()2()2m stsstdstex

5、xxx()1 ()2()Tm stm stm stxxx( )( )m stx Tm stxC x22()()()m stm stm stZRx1()()m stm stUIZ( )1( )( )m stm stm stxtgR2( )12a staRmCRRa C RR22()()()a sta sta stZRx2( )( )a stm stCxa xx6 副繞組起動電流為 副繞組起動電流的相位角為 電流的相量圖如下所示 總起動電流為 合成電磁功率為 起動轉矩和額定轉矩分別為1()()a sta stUIZ2()()a stm stCxa xx()1()()a sta sta stxtgR

6、 ()()stm sta stIII()()()M stM stM stPPP()10.975MststPTn210.975(1)NPTs n7 起動轉矩倍數(shù)為 電容器上電壓為 起動時，轉子電流頻率很高，轉子導條會因擠流效應而使轉子電阻增加，轉子槽漏抗減小。當單相小功率異步電動機的轉子槽形小而淺時，擠流效應不明顯。*ststNTTT()()()c sta stca stcUIZIx8擠流效應及其對轉子參數(shù)的影響擠流效應及其對轉子參數(shù)的影響 籠型轉子感應電動機，轉子導條為單根導體，在起動時氣隙磁場相對轉子速度為同步速，轉子頻率與定子電源頻率相同，此時由于擠流效應，使轉子導條中的電流分布不均勻?？?/p>

7、近轉子槽口電流密度大，而槽底處電流密度小，如下圖所示。9 起動時擠流效應導致轉子導條電流分布不均勻，將對轉子參數(shù)帶來如下影響：（1）改變轉子槽漏磁的分布，影響其槽漏抗的大??；（2）轉子導條通過電流的有效面積減小，使轉子電阻增加。 擠流效應引起的轉子槽漏抗和電阻的變化系數(shù)（又稱擠流效應系數(shù)）分別用Kx、Kr表示式中 正常運行時不計擠流效應的轉子槽漏抗和電阻； 起動時考慮擠流效應的轉子槽漏抗和電阻。 0 xxKx0RRKr00,Rx,Rx10 Kx、Kr與轉子槽形尺寸、轉子電流頻率及導條材料的電阻率有關。通常將擠流效應引起槽漏抗和電阻的變化等效認為導條高度的減小。 根據(jù)電磁波透入深度的理論，起動時

8、考慮擠流效應的轉子導條相對高度為式中 轉子導條高度； 轉子導條寬度與槽寬之比，對于鑄鋁轉子， ； 導條電阻率；f 轉子電流頻率，起動時即為定子頻率。 BRBBfbbh1987.0BhRBbb1RBbbB11 根據(jù) 并考慮不同槽形，由曲線所示擠流效應系數(shù)Kx、Kr與的 關系曲線查得相應的Kx、Kr。再由不考慮擠流效應的正常運行時導條電阻和槽漏抗可直接得到起動時的轉子電阻和槽抗。所以起動時，定轉子總電阻定轉子總漏抗起動時總的漏阻抗 *22*)(2RBBBBrstRRlllllKR*)(2*1*ststRRR*)(2*)(1*stststxxX2*2*stststXRZ12單相電容起動異步電動機起動

9、電容的決定13諧波磁場產(chǎn)生的附加轉矩及其對起動性能的影響 單相異步電動機中，磁勢和磁場在空間并不完全是正弦分布，除基波外還包含一系列諧波，它們各以不同的轉速和轉向旋轉，并產(chǎn)生附加轉矩。 在正常工作時，附加轉矩很小，分析運行性能時可忽略。但在起動時，在某些轉速下，附加轉矩可能很大，從而影響電機起動或產(chǎn)生很大的振動，甚至使電機起動不起來。異步附加轉矩 定子產(chǎn)生的各次諧波磁場與籠型轉子相互作用，在轉子導條中感應電勢而產(chǎn)生電流，此電流與該次諧波磁場作用產(chǎn)生電磁轉矩，稱為異步附加轉矩。合成轉矩的最小值若低于負載轉矩，則電動機起動時就加速不上去，停滯在低速上運行，電流大，有可能把電機燒壞。 削弱諧波磁勢的

10、方法：采用短距、分布繞組或正弦繞組。14 削弱齒諧波磁場的方法：采用轉子斜槽；適當?shù)亩ㄞD子槽配合；采用半閉口槽，有時還采用閉口槽；增大氣隙。同步附加轉矩 定子的 次諧波磁場感應產(chǎn)生一個轉子的 次諧波，若轉子上的 次諧波同定子上的另一個 次諧波符合下面兩個條件，就要產(chǎn)生同步附加轉矩：n定、轉子諧波磁場的次數(shù)相同；n定、轉子諧波磁場的轉速相等。 同步轉矩的大小隨定、轉子磁場之間的相對位置而變化，即 當 時，T為正，使起動轉矩增大，而當 時，T為負，妨礙電機起動。所以當定、轉子的相對位置變化時，定轉子諧波磁場之間的夾角變化，同步附加轉矩的大小和方向都變化，使得單相異步電動機的起動轉矩隨轉子位置而波動。 aaabsinmT T0180180 36015 只要能避免定、轉子諧波有相同的極數(shù)，就可避免同步附加