電動機的起動與調(diào)速

電動機的起動與調(diào)速第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一電動機的啟動電流當(dāng)感應(yīng)電動機處在停止?fàn)顟B(tài)時，從電磁的角度看，就象變壓器，接到電源去的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次線圈，成閉路的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器被短路的二次線圈；定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間無電的的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，磁通經(jīng)定子、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯成閉路。當(dāng)合閘瞬間，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起來，旋轉(zhuǎn)磁場以最大的切割速度---同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達到的最高的電勢，因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過很大的電流，這個電流產(chǎn)生抵消定子磁場的磁能，就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一啟動后為什么?。弘S著電動機轉(zhuǎn)速增高，定子磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流也減小，于是定子電流中用來抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的影響的那部分電流也減小，所以定子電流就從大到小，直到正常。定子方面為了維護與該時電源電壓相適應(yīng)的原有磁通，遂自動增加電流。因為此時轉(zhuǎn)子的電流很大，故定子電流也增得很大，甚至高達額定電流的4-7倍，這就是啟動電流大的緣由。第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一電動機直接啟動影響異步電動機直接啟動，其啟動電流可達額定電流的4-7倍，這樣大的啟動電流對電動機是有很大影響的。首先，使供電線路產(chǎn)生線路壓降，影響電源電壓。特別是大功率電動機，電壓下降更為明顯。電動機的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，如果電壓下降嚴(yán)重時，不僅該臺電動機啟動困難，而且將使線路上所帶的其他電動機因電壓過低而轉(zhuǎn)矩過小，影響電動機的出力，甚至使電動機自行停了下來。過大的啟動電流，將使電動機以及線路產(chǎn)生能量損耗。當(dāng)然，電動機一經(jīng)啟動后，電流也就隨之減小。但在一些特殊情況下，如頻繁啟動的電動機，因啟動電流而引起的發(fā)熱就需要考慮。特別是在一些啟動較慢和啟動過程較長的情況下，能量損耗較大，發(fā)熱更為嚴(yán)重。啟動電流過大對電動機及線路都是不利的。為了限制啟動電流，提高啟動轉(zhuǎn)矩，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的啟動方法。第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一三相異步電動機降壓時(0.8UN)的人為機械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一異步電動機的起動一、起動性能電動機常用起動電流的倍數(shù)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)來衡量起動性能。對一般鼠籠式電動機，起動電流倍數(shù)一般為4～7倍，起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般為0.9～1.3倍?？梢娛蠡\電動機起動電流較大，起動轉(zhuǎn)矩較小，起動性能差。第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一鼠籠式電動機的起動1、降低異步電動機電源電壓U1;2、增加異步電動機定子、轉(zhuǎn)子阻抗。對鼠籠式或繞線式電動機，可以采用不同的方法來改善起動性能。第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一三相鼠籠式異步電動機的起動1、直接起動直接起動，受供電容量的限制，供電容量越大，起動電流在供電回路中引起的電壓降愈小。一般來說，只要直接起動電流在電力系統(tǒng)中引起的電壓降不超過10%～15%UN（對于經(jīng)常起動的電動機取10%），就可以采用直接起動。2、降壓起動第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一鼠籠式異步電動機定子串電阻降壓鼠籠式異步電動機定子串電抗降壓起動原理圖(1)定子串電阻或電抗降壓起動第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一異步電動機用自耦變壓器降壓起動原理圖自耦變壓器的一相繞組(2)自耦變壓器降壓起動第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一圖6.12Y形和△形接法時的電壓和電流(a)△接(運行)；(b)Y接(降壓起動)第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一異步電動機星，三角起動原理圖(3)星-三角(Y-△)起動正常情況下，KM2合上，電動機接成三角形啟動時接成星形，第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串接電阻起動第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動圖頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一圖6.19頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6.20轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器時的等效電路第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一繞線式電動機啟動性能電動機起動時為了增大起動轉(zhuǎn)矩，減小起動電流，要求轉(zhuǎn)子電阻大一些，運行時為了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機效率，要求轉(zhuǎn)子電阻小一些。對繞線式電動機，由于可以在起動時串入電阻，而在運行時把它切除，因此很好地滿足了上述要求。但繞線式異步電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維護不便，使其應(yīng)用受到一定限制。第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一大容量鼠籠式電動機改善啟動性能促使人們從鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子槽形著手，設(shè)法利用“集膚效應(yīng)”（也稱擠流效應(yīng)）來達到起動時轉(zhuǎn)子電阻較大而正常運行時轉(zhuǎn)子電阻自動變小的要求。具有這種起動性能的鼠籠式異步電動機就是深槽式異步電動機和雙鼠籠異步電動機。第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一

趨膚效應(yīng)

亦稱為“集膚效應(yīng)”。交變電流通過導(dǎo)體時，由于感應(yīng)作用引起導(dǎo)體截面上電流分布不均勻，愈近導(dǎo)體表面電流密度越大。這種現(xiàn)象稱“趨膚效應(yīng)”。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)體的有效電阻增加。頻率越高，趨膚效應(yīng)越顯著。當(dāng)頻率很高的電流通過導(dǎo)線時，可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過，這等效于導(dǎo)線的截面減小，電阻增大。既然導(dǎo)線的中心部分幾乎沒有電流通過，就可以把這中心部分除去以節(jié)約材料。因此，在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實心導(dǎo)線。此外，為了削弱趨膚效應(yīng)，在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細(xì)導(dǎo)線編織成束來代替同樣截面積的粗導(dǎo)線，這種多股線束稱為辮線。在工業(yè)應(yīng)用方面，利用趨膚效應(yīng)可以對金屬進行表面淬火。

第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一圖6.14深槽轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中沿槽高方向電流的分布(a)轉(zhuǎn)子槽漏磁；(b)電流密度的分布；(c)導(dǎo)條的有效截面深槽式異步電動機高起動性能的三相鼠籠式異步電動機(1)深槽式異步電動機(2)雙鼠籠式異步電動機漏磁強，感應(yīng)電動勢越大，感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電流總是對原電流起抵消作用。第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一圖6.15雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與漏磁通(a)雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)；(b)雙鼠籠轉(zhuǎn)子的漏磁通第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期一雙鼠籠深槽式電動機雙鼠籠深槽式轉(zhuǎn)子，在起動時，由于集膚效應(yīng)，使起動電流集中于上部，相當(dāng)于有效截面小，有效電阻大，功率因數(shù)增大，結(jié)果是電機的起動電流減小，起動轉(zhuǎn)矩增大。正常工作時，由于轉(zhuǎn)子回路頻率低，集膚效應(yīng)極小，雙鼠籠都發(fā)揮作用，相當(dāng)于有效截面增大，有效電阻減小。所以深