《電機拖動》課件

第十一章三相異步電動機的起動

及起動設(shè)備的計算11.2改善起動性能的三相異步電動機11.3三相籠型異步電動機定子對稱起動電阻的計算11.5三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子對稱起動電阻的計算11.1三相異步電動機的起動方法11.4三相籠型異步電動機起動自耦變壓器的計算起動電流倍數(shù)I1st/I1N;起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst/TN;起動時間；起動時耗費的能量；起動設(shè)備的簡單和可靠；起動的過渡時間三相異步電動機的起動性能目的第一節(jié)三相異步電動機的起動方法三相籠型異步電動機的起動方法有：直接起動減壓起動軟起動三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動方法：轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器起動三相異步電動機的起動方法〔一〕直接起動〔全壓起動〕條件：1〕異步電動機功率低于7.5KW；2〕假設(shè)功率大于7.5KW，三相籠型異步電動機的起動方法直接起動時的影響：a〕起動電流較大，可達額定電流的4～7倍，甚至到達8～12倍。b〕過大的起動電流呵斥電機過熱，影響電動機的壽命。c〕過大的起動電流使電動機遭到電動力的沖擊，繞組變形能夠呵斥短路而燒毀電動機。d〕過大的起動電流會使電網(wǎng)線路電壓降增大，對同一線路中的其他電器設(shè)備呵斥影響。定子串電阻或電抗減壓起動；自耦變壓器減壓起動；星形—三角形〔Y－〕起動延邊三角形起動常用的減壓起動方法〔1〕電阻減壓或電抗減壓起動起動過程中，在定子電路串聯(lián)電阻或電抗，起動電流在電阻或電抗上將產(chǎn)生壓降，降低了電動機定子繞組上的電壓，起動電流也從而得到減小。任務(wù)過程：起動時將Q2投向“起動〞位置，再合上電源主開關(guān)Q1〔起隔離電源作用〕，電動機減壓起動。待電機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速，把Q2投向“運轉(zhuǎn)〞位置，切除電阻或電抗，電壓全加到定子繞組上，電動機起動終了。電阻減壓起動電抗減壓起動電阻減壓或電抗減壓起動的特點：〔1〕起動平穩(wěn)、運轉(zhuǎn)可靠、構(gòu)造簡單?！?〕電壓減壓后，起動轉(zhuǎn)矩與電壓的成平方比地減小，因此普通用在輕載起動的場所。〔3〕電抗減壓起動普通用于高壓電動機，電阻減壓起動普通用于低壓電動機?！?〕存在手動及自動等多種控制線路，本錢較高，起動時電能耗費較多，實踐運用較少?！?〕自耦減壓起動利用自耦變壓器降低加到電動機定子繞組的電壓，以減小起動電流。自耦變壓器的減壓原理圖Ix任務(wù)過程：起動時開關(guān)投向“起動〞位置。自耦變壓器串接入定子側(cè)，而定子電壓只是自耦變壓器二次側(cè)電壓，即減壓起動。待電機速度接近額定轉(zhuǎn)速時，開關(guān)投向“運轉(zhuǎn)〞位置，切除自耦變壓器，起動終了。自耦減壓起動的原理線路圖特點：〔3〕星形－三角形起動起動時，先將三相定子繞組結(jié)合成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時再改結(jié)合成三角形。這樣，起動時結(jié)合成星形的定子繞組電壓與電流都只需三角形結(jié)合時的，因此，結(jié)合成星形起動時的線路電流只需結(jié)合成三角形直接起動時線路電流的1/3。另外，起動轉(zhuǎn)矩也要降低到直接起動時的1/3，因此這種起動方法只適用于空載或輕載起動。任務(wù)過程：將開關(guān)Q2投向“Y〞位置，再合上開關(guān)Q1，定子接成星形，電動機降壓起動，待電動機轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，將開關(guān)Q2迅速投向“三角形〞位置，使定子繞組接成三角形任務(wù)，起動過程終了。留意：停機后，應(yīng)該將Q2斷開，使其處在中間位置，以防止下次起動構(gòu)成直接起動。星形-三角形起動的原理線路圖特點：〔1〕只適用于正常運轉(zhuǎn)時定子為三角形結(jié)合的電動機?！?〕體積小、運轉(zhuǎn)可靠，檢修方便?！?〕起動電壓只能降低?！?〕起動電流降低為1/3，起動轉(zhuǎn)矩也降低為1/3，適用于空載起動或輕載起動?！?〕延邊三角形起動利用電動機引出的9個出線端〔即每相定子繞組多引出一個出線端〕的一種結(jié)合法，能到達減壓起動的目的。采用一些自動控制線路組成的軟起動器〔磁控式或電子式〕實現(xiàn)籠型異步電動機的無級平滑起動，稱為軟起動方法：〔1〕限流或恒流起動法：主要用于輕載軟起動〔2〕斜坡電壓起動法：主要用于重載軟起動〔3〕轉(zhuǎn)矩控制起動法：較好的重載軟起動方法〔4〕轉(zhuǎn)矩加脈沖突變控制起動法：適用于重載軟起動〔5〕電壓控制起動法：較好的輕載軟起動方法〔三〕軟起動方法〔優(yōu)先思索〕1、轉(zhuǎn)子串接電阻起動三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動方法電動機起動時，變阻器應(yīng)調(diào)在最大電阻位置，然后將定子接通電源，電動機開場轉(zhuǎn)動。隨著電動機轉(zhuǎn)速的添加，均勻地減小電阻，直到將電阻完全切除。待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將集電環(huán)短接，同時舉起電刷。注：該方法既可限制起動時的轉(zhuǎn)子及定子電流，還能增大起動轉(zhuǎn)矩，減少起動時間，有較好的起動特性，適用于功率較大的重載起動。轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻時的人為機械特性2、轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動頻敏變阻器的構(gòu)造頻敏變阻器的等效電路頻敏變阻器的特點：其電阻值隨轉(zhuǎn)速上升而自動減小，使電動機能平滑起動。當電動機起動時，轉(zhuǎn)子頻率較高，頻敏變阻器內(nèi)的與頻率平方成正比的渦流損耗較大,值也因之較大，起限制起動電流及增大起動轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率不斷下降，頻敏變阻器鐵心的渦流損耗及值跟著下降，使電動機起動平滑。第二節(jié)改善起動性能的三相異步電動機集膚效應(yīng)將導(dǎo)體看成許多單元導(dǎo)體的并聯(lián)；漏磁通只穿過槽一次，由槽底鐵心構(gòu)成閉合回路，。越接近槽口的導(dǎo)體所交鏈的漏磁通越少，即漏抗小；接近槽底的單元，漏抗大，使導(dǎo)體電流密度分布不均，產(chǎn)生把電流向槽口排斥的集膚效應(yīng)；電機起動時，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)子電流頻率越高，集膚效應(yīng)越突出；導(dǎo)體的導(dǎo)電高度和截面減少，轉(zhuǎn)子電阻添加，從而添加了起動轉(zhuǎn)矩與限制了起動電流。起動終了，轉(zhuǎn)子電流頻率降低，僅為1~3Hz，集膚效應(yīng)根本消逝，電流均勻分布，導(dǎo)條電阻變?yōu)檩^小的直流電阻。轉(zhuǎn)子槽漏磁電流密度的分布深槽異步電動機：高度是寬度的10～12倍，起動時，集膚效應(yīng)顯著，電阻達額定運轉(zhuǎn)的3倍，隨著轉(zhuǎn)速升高，頻率降低，電流分布趨向均勻，轉(zhuǎn)子電阻自動減小。雙鼠籠式異步電動機：兩套繞組，資料不同，截面也不同。上籠1：起動籠，截面小，資料選用電阻系數(shù)大；下籠2：運轉(zhuǎn)籠，截面大，電阻系數(shù)小。起動時，轉(zhuǎn)子電流頻率較高，下籠漏抗大，故電流小，大部分經(jīng)過上籠，集膚作用顯著，上籠電阻大，流過電流大，產(chǎn)生較大的起動轉(zhuǎn)矩。對應(yīng)的機械特性為T1。起動終了，電動機正常運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子電流頻率很小，兩籠的漏抗都很小，電流主要流過電阻較小的下籠。對應(yīng)的機械特性為T2。疊加合成為T，闡明具有較好的起動特性。第三節(jié)三相籠型異步電動機定子對稱起動電阻的計算定子串聯(lián)對稱電阻起動，在此引見的計算方法設(shè)全壓直接起動時，電動機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為、定子串電阻起動時，電動機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為、當定子繞組為星形結(jié)合時當定子繞組為三角形結(jié)合時或按普通電動機的平均數(shù)值可令[例11-1]一籠型異步電動機的電壓為380V；電流為13.6A；起動電流倍數(shù)；起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，試就以下兩種情況，求定子串接電阻；〔1〕起動電流減小到直接起動時的一半；〔2〕起動轉(zhuǎn)矩減小到直接起動時的一半。解:定子星形接法時〔1〕〔2〕第四節(jié)三相籠型異步電動機起動自耦變壓器的計算自耦變壓器容量PTA的計算公式如下：式中：Pd——電動機的額定容量(kV·A);KI——電動機起動電流的倍數(shù);UTA%——自耦變壓器的抽頭電壓，以額定電壓的百分數(shù)表示;n——起動次數(shù);t——起動一次的時間(min);PTA——對應(yīng)于抽頭電壓UTA%時自耦變壓器的容量(kV·A);tst——起動器規(guī)定的一次或數(shù)次延續(xù)起動的最大起動時間，對于不同類型的起動器，電動機起動時，自耦變壓器的起動功率為[例11-2]電動機容量為；如直接起動時起動電流的倍數(shù)；按消費機械的要求，電動機起動時允許的最小電壓為額定電壓的60%；設(shè)起動器起動次數(shù)n=3，每次起動的時間t=30s=0.5min。試計算并選擇自耦變壓器〔選擇最大起動時間T=2min的類型〕?？蛇x擇電壓抽頭65%時容量略大于的自耦變壓器，其最大起動時間為2min。解選擇≥第五節(jié)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子對稱起動電阻的計算本節(jié)引見圖解法及解析法兩種計算起動電阻的方法：1.圖解法———圖解法的根據(jù)。即：在轉(zhuǎn)矩為恒值的條件下，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電路的總電阻成正比。即：在轉(zhuǎn)矩為恒值的條件下，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電路的總電阻成正比。2.解析法——解析法的根據(jù)。即在轉(zhuǎn)速〔或轉(zhuǎn)差率〕不變時，轉(zhuǎn)矩與電路的總電阻成反比。即在轉(zhuǎn)速〔或轉(zhuǎn)差率〕不變時，轉(zhuǎn)矩與電路的總電阻成反比。將代入上式得：21TTb=兩邊取對數(shù)，得：欲求每級的分段電阻值，可由相鄰兩級總電阻值相減求得，即用解析法計算時，能夠有起動級數(shù)m已定與未定兩種情況。[例11-3]某消費機械用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機拖動，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：過載才干，試求空載起動時三級起動電阻〔用解析法〕。解：取轉(zhuǎn)子每相各段起動電阻為轉(zhuǎn)子每相串接總的電阻為小結(jié)標志異步電動機起動性能的主要目的是起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動電流倍數(shù)。消費機械普通要求電動機具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩，以便很快到達正常轉(zhuǎn)速而進展任務(wù)，對于經(jīng)常起動、制動的消費機械更可提高消費率；另一方面，又希望起動電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降，從而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電氣設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。異步電動機的起動電流很大，而起動轉(zhuǎn)矩不大，為此必需限制起動電流。對于籠型異步電動機，起動電流用減壓起動的方法來限制，但此時起動轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)地減小了。小結(jié)處理這一矛