電機拖動與電氣控制 第2版 教案 3.4 三相異步電動機的起動 課程教案

電機拖動與電氣控制課程教案章節(jié)名稱第3章交流電動機3.4三相異步電動機的起動授課時數(shù)2授課形式教學目標①了解三相異步電動機啟動要求。②掌握三相異步電動機機起動方法和特性。③會繪制三相異步電動機起動過程機械特性的曲線。=4\*GB3④嚴謹認真的學習態(tài)度和科學探究精神。教學重點難點起動方法和起動過程分析，起動機械特性曲線分析。教學內(nèi)容三相異步電動機在起動的瞬間，由于轉(zhuǎn)子尚未加速，此時n=0，s=1，旋轉(zhuǎn)磁場以最大的相對速度切割轉(zhuǎn)子導體，轉(zhuǎn)子感應電動勢的電流最大，致使定子啟動電流也很大，約為額定電流的4～7倍。盡管啟動電流很大，但因啟動時功率因數(shù)很低，所以啟動轉(zhuǎn)矩不大。過大的啟動電流會引起電網(wǎng)電壓明顯降低，而且還影響接在同一電網(wǎng)的其他用電設備的正常運行，嚴重時連電動機本身也轉(zhuǎn)不起來。如果是頻繁啟動，不僅使電動機溫度升高，還會產(chǎn)生過大的電磁沖擊，影響電動機的壽命。啟動轉(zhuǎn)矩小會使電動機啟動時間拖長，既影響生產(chǎn)效率又會使電動機溫度升高，如果小于負載轉(zhuǎn)矩，電動機就根本不能啟動。一、三相籠型異步電動機的起動1．直接啟動又稱全壓啟動，因為直接啟動的啟動電流大、啟動轉(zhuǎn)矩小。所以直接啟動只在小容量電動機中使用，因電動機啟動電流較小，且體積小、慣性小、啟動快，一般來說對電網(wǎng)、對電動機本身都不會造成影響。如7.5KW以下的電動機可采用直接啟動。對大中型籠型異步電動機，一般采用減壓啟動啟動時降低加在電動機定子繞組電壓，啟動電壓小于額定電壓，待電動機轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值后，再使電動機承受額定電壓，保證電動機在額定電壓下穩(wěn)定工作。1）定子回路串接電抗器或電阻啟動三相鼠籠式異步電動機在定子回路中串接電抗器或電阻起動與直流電動機甩電阻起動分析方法一樣。這種起動方法只適用于電動機的輕載啟動。2）星／三角減壓啟動。這種啟動方法只適用于正常運行時定子繞組是三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機，啟動時可以采用星形聯(lián)結(jié)，電動機每相所承受的電壓降低，因而降低了啟動電流，待電動機啟動完畢，再接成三角形如圖所示，啟動時，先將控制開關SA2投向星形位置，定子繞組接成星形，然后合上電源控制開關SA1。待轉(zhuǎn)速上升到一定數(shù)值后，再將SA2切換到三角形運行的位置上，電動機定子繞組便接成三角形在全壓下正常工作。三相鼠籠式異步電動機啟動時定子繞組接成ㄚ形，正常運行時接成△形，則啟動時定子每相電壓降為額定電壓的，通過分析可以得：；TstYTstΔ所以Y-△降壓啟動時，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都降為直接啟動的。Y-△降壓啟動操作方便，啟動設備簡單，一般用途的小型異步電動機，當容量大于4kw時，定子繞組都采用三角形聯(lián)結(jié)。由于啟動轉(zhuǎn)矩為直接啟動時的，這種啟動方法多用于空載或輕載啟動。3）自耦變壓器降壓啟動自耦降壓啟動是利用自耦變壓器將電網(wǎng)電壓降低后再加到電動機定子繞組上，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時再將電動機直接接到電網(wǎng)上。自耦變壓器降壓啟動時，電動機定子電壓為直接啟動時的1／K，定子電流也降為直接啟動時的1／K，而自耦變壓器一次側(cè)電流則要降低為直接啟動時的1／K2；由于電磁轉(zhuǎn)矩與外加電壓的平方成正比，故啟動轉(zhuǎn)矩也降低為直接啟動時的1／K2。自耦變壓器的二次側(cè)上備有幾個不同的電壓抽頭，以供用戶選擇電壓。例如，QJ型有三個抽頭，其輸出電壓分別是電源電壓的55％、64％、73％，相應的電壓比分別為1.82、l.56、1.37。在電動機容量較大或正常運行時連成星形，并帶一定負載啟動時，宜采用自耦降壓啟動，它根據(jù)負載的情況，選用合適的變壓器抽頭，以獲得需要的啟動電壓和啟動轉(zhuǎn)矩。此時，啟動轉(zhuǎn)矩仍有削弱，但不致降低1／3。通過剛才的分析我們知道籠型異步電動機只能用于空載或輕載啟動。如果有的地方需要重載起動，怎么辦呢？比如三峽大壩上的水閘的閘門，在閘門提起時就需要重載起動。二、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的啟動分為轉(zhuǎn)子串電阻和轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器兩種啟動方法。1．轉(zhuǎn)子串電阻啟動為了在整個啟動過程中得到較大的加速轉(zhuǎn)矩，并使啟動過程比較平滑，應在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻。啟動時，隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐段切除啟動電阻，這與直流電動機電樞串電阻啟動類似。繞線轉(zhuǎn)子異步電動機不僅能在轉(zhuǎn)子回路串入電阻減小啟動電流，增大啟動轉(zhuǎn)矩，而且還可以在小范圍內(nèi)進行調(diào)速，因此，廣泛地應用于啟動較困難的機械，如起重吊車、卷揚機等。當切除電阻時，轉(zhuǎn)矩突然增大，會在機械部件上產(chǎn)生沖擊。電動機容量較大，轉(zhuǎn)子電流很大，啟動設備也將變得龐大，操作和維護工作量大。為了克服這些缺點，目前多采用頻敏變阻器作為啟動電阻。2．轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器啟動頻敏變阻器是一個三相鐵心繞組，電動機啟動時，轉(zhuǎn)子繞組中的三相交流電通過頻敏變阻器，在鐵心中便產(chǎn)生交變磁通，頻敏變阻器線圈的等效電阻隨著頻率的增大而增加，當電動機啟動時(s=1)，轉(zhuǎn)子電流就是頻敏變阻器線圈中通過的電流頻率最高()，這時頻敏變阻器電阻和感抗最大。啟動后，轉(zhuǎn)子電流頻率，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速逐漸升高，轉(zhuǎn)差率s降低，轉(zhuǎn)子電流頻率便逐漸降低，頻敏變阻器等效電阻也隨之減小。因為頻敏變阻器的電阻是隨交變電流的頻率而變化的，所以稱為頻敏變阻器，這正好滿足了三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的啟動要求。由于頻敏變阻器在工作時總存在著一定的阻抗，