电机及应用第二版第五章三相异步电动机的电力拖动课件.ppt

1、下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页第五章第五章 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动 第一节第一节 电力拖动的基本知识电力拖动的基本知识 第二节第二节 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 第三节第三节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 第四节第四节 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 第五节第五节 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页电力拖动系统示意图 电力拖动系统是由电电力拖动系统是由电动机拖动生产机械系统，动机拖动生产机械系统，生产机械称为电动机的生产机械称为电动机的负载。电力拖动系统一负载。

2、电力拖动系统一般由控制设备、电动机、般由控制设备、电动机、传动机构、生产机械和传动机构、生产机械和电源电源5部分组成，如图所部分组成，如图所示。示。一、电力拖动系统简介一、电力拖动系统简介第一节第一节 电力拖动的基本知识电力拖动的基本知识下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 电动机作为原动机，通过传动机构带动生产机械电动机作为原动机，通过传动机构带动生产机械执行某一生产任务；控制设备是由各种控制电机、电执行某一生产任务；控制设备是由各种控制电机、电器、自动化元件及工业控制计算机、可编程序控制器器、自动化元件及工业控制计算机、可编程序控制器等组成，用以控制电动机的运动，从而对生产机械的等

3、组成，用以控制电动机的运动，从而对生产机械的运动实现自动控制；电源的作用是向电动机和其他电运动实现自动控制；电源的作用是向电动机和其他电气设备供电。最简单的电力拖动系统如日常生活中的气设备供电。最简单的电力拖动系统如日常生活中的电风扇、洗衣机、工业生产中的水泵等，复杂的电力电风扇、洗衣机、工业生产中的水泵等，复杂的电力拖动系统如轧钢机、电梯等。拖动系统如轧钢机、电梯等。一、电力拖动系统简介一、电力拖动系统简介下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页二、电力拖动系统的运动方程式二、电力拖动系统的运动方程式电力拖动系统是由电动机拖动并通过传动机构电力拖动系统是由电动机拖动并通过传动机构带动生产

4、机械运转的一个动力学整体，它所用带动生产机械运转的一个动力学整体，它所用的电动机种类很多，生产机械的性质也各不相的电动机种类很多，生产机械的性质也各不相同，但从动力学的角度看，它们都服从动力学同，但从动力学的角度看，它们都服从动力学的统一规律，因此，需要找出它们普遍的运动的统一规律，因此，需要找出它们普遍的运动规律，进行分析。首先研究电力拖动系统的动规律，进行分析。首先研究电力拖动系统的动力学，建立电力拖动系统的运动方程式。力学，建立电力拖动系统的运动方程式。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页二、电力拖动系统的运动方程式二、电力拖动系统的运动方程式电动机输出轴直接拖动生产机械运转的系

5、统，如图所示。电动机输出轴直接拖动生产机械运转的系统，如图所示。根据动力学原理，可得此时机组的转矩平衡方程式为根据动力学原理，可得此时机组的转矩平衡方程式为式中式中 电动机的拖动转矩（电磁转矩）（电动机的拖动转矩（电磁转矩）（Nm）生产机械的阻力矩（负载转矩）（生产机械的阻力矩（负载转矩）（Nm）拖动系统的旋转角速度（拖动系统的旋转角速度（rad/s）J拖动系统的转动惯量（拖动系统的转动惯量（kgm2）dtdJTTLTLT下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页TLTTLT运动方程式中正、负号的规定运动方程式中正、负号的规定 在电力拖动系统中，随着生产机械负载类型和工在电力拖动系统中，随着

6、生产机械负载类型和工作状况的不同，电动机的运行状态将发生变化，即作作状况的不同，电动机的运行状态将发生变化，即作用在电动机转轴上的电磁转矩（拖动转矩）用在电动机转轴上的电磁转矩（拖动转矩）和负载和负载转矩（阻转矩）转矩（阻转矩）的大小和方向都可能发生变化。的大小和方向都可能发生变化。因此运动方程式中的转因此运动方程式中的转 矩矩 和和 是带有正、负号的是带有正、负号的代数量。在应用运动方程式时，必须考虑转矩、转速代数量。在应用运动方程式时，必须考虑转矩、转速的正负号，一般规定如下。的正负号，一般规定如下。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 正方向规定 运动方程式中正、负号的规定运动方

7、程式中正、负号的规定（1）首先选定顺时针或逆时针中）首先选定顺时针或逆时针中的某一个方向为规定正方向，为的某一个方向为规定正方向，为减少公式中的负号，一般多以电减少公式中的负号，一般多以电动机通常处于电动状态时的旋转动机通常处于电动状态时的旋转方向为规定正方向。方向为规定正方向。（2）转速的方向与规定正方向相）转速的方向与规定正方向相同时为正，相反时为负。同时为正，相反时为负。（3）电磁转矩的方向与规定正方）电磁转矩的方向与规定正方向相同时为正，相反时为负。向相同时为正，相反时为负。（4）负载转矩与规定正方向相反）负载转矩与规定正方向相反时为正，相同时为负，如图所示。时为正，相同时为负，如图所

8、示。惯性转矩的大小及正、负号由和惯性转矩的大小及正、负号由和的代数和决定。的代数和决定。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页LTT LTT LTT 拖动系统的运动状态拖动系统的运动状态 一个电力拖动系统是处于静止或匀速，还是加速或减一个电力拖动系统是处于静止或匀速，还是加速或减速，可以从运动方程式来判定。速，可以从运动方程式来判定。先按规定确定运动方程式各转矩转速的正负号，再通先按规定确定运动方程式各转矩转速的正负号，再通过运动方程式来判断拖动系统的运动状态。过运动方程式来判断拖动系统的运动状态。（1）当）当 时，时，d /d t=0，则，则n=0或或n=常数，即电力常数，即电力拖动系

9、统处于静止不动或匀速运行的稳定状态。拖动系统处于静止不动或匀速运行的稳定状态。（2）当）当 时，时，d /d t 0，电力拖动系统处于加速状态。，电力拖动系统处于加速状态。（3）当）当 时，时，d /d t TT=TLn T T L达到新的平衡达到新的平衡TL0nnTOn下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页U Tm U UTst 22022212stXRURCT2021m2XUCT 202CXRs0nNUTLnTO下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页stTTOn0nR2 Tst n mTLT)(220221212stXRfURCT20121m2XfUCT 202CXRs下一页下

10、一页总目录总目录返回返回上一页上一页 不同场合应选用不不同场合应选用不同的电机。如金属切同的电机。如金属切削，选硬特性电机；削，选硬特性电机；重载起动则选软特性重载起动则选软特性电机。电机。stTTOn1nR2 Tst n mTLT下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页问题：问题：。一般中小型笼型电动机起动电流为额定电流的一般中小型笼型电动机起动电流为额定电流的5 7 倍倍;电动机的起动电动机的起动 下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页10千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。千瓦以下的异步电动机一般都采用直接起动。星形星形-三角形三角形(Y )换接起动换接起动自耦降压起动自耦

11、降压起动(3)转子串电阻起动转子串电阻起动软起动下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页三相异步电动机直接起动电路二三相笼形异步电动机的直接二三相笼形异步电动机的直接起动直接起动的优点是所需设备少，直接起动的优点是所需设备少，起动方式简单，成本低，是小起动方式简单，成本低，是小型笼形异步电动机主要采用的型笼形异步电动机主要采用的起动方法，如图所示。起动方法，如图所示。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页三、三相笼型异步电动机的降压起动三、三相笼型异步电动机的降压起动 降压起动是指起动时降低加在电动机定子绕降压起动是指起动时降低加在电动机定子绕组上的电压，起动结束后加额定电压运行的起

12、动组上的电压，起动结束后加额定电压运行的起动方式。方式。降压起动虽然能起到降低电动机起动电流的降压起动虽然能起到降低电动机起动电流的目的，但由于电动机的转矩与电压的平方成正比，目的，但由于电动机的转矩与电压的平方成正比，因此降压起动时电动机的转矩减小较多，故降压因此降压起动时电动机的转矩减小较多，故降压起动一般适用于电动机空载或轻载起动。常用的起动一般适用于电动机空载或轻载起动。常用的降压起动有软起动、星降压起动有软起动、星三角降压起动、串电阻三角降压起动、串电阻（电抗）降压起动、自耦变压器降压起动。（电抗）降压起动、自耦变压器降压起动。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 这些均属于

13、传统的降压起动方式。近这些均属于传统的降压起动方式。近些年来，由于电力电子技术的飞速发展，些年来，由于电力电子技术的飞速发展，用晶闸管来实现调节三相交流电压的技术用晶闸管来实现调节三相交流电压的技术已非常成熟，价格也已达到合理的程度，已非常成熟，价格也已达到合理的程度，因此采用晶闸管交流调压装置的软起动器因此采用晶闸管交流调压装置的软起动器迅速发展，并以很快的速度来取得传统的迅速发展，并以很快的速度来取得传统的降压起动方式而占领市场，国家发改委已降压起动方式而占领市场，国家发改委已把推广三相异步电动机软起动装置列入把推广三相异步电动机软起动装置列入“十一五十一五”国家十大重点节能工程子项目国家

14、十大重点节能工程子项目之一。之一。三、三相笼型异步电动机的降压起动三、三相笼型异步电动机的降压起动下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 1、软起动器（又称智能电动机控制器、软起动器（又称智能电动机控制器SMC）起动）起动 三相异步电动机的软起动旨在起动时降低加在三相异步电动机定三相异步电动机的软起动旨在起动时降低加在三相异步电动机定子绕组上的电压以限制电动机的起动电流，减小其对电网的冲击，同子绕组上的电压以限制电动机的起动电流，减小其对电网的冲击，同时达到节能的目的。软起动的方式有液阻软起动、磁阻软起动、晶闸时达到节能的目的。软起动的方式有液阻软起动、磁阻软起动、晶闸管软起动等多种。从

15、起动时间、控制方式、节能效果等多方面比较，管软起动等多种。从起动时间、控制方式、节能效果等多方面比较，以晶闸管软起动技术最优，代表了软起动的发展方向，晶闸管软起动以晶闸管软起动技术最优，代表了软起动的发展方向，晶闸管软起动是通过控制双向晶闸管的导通角来改变三相异步电动机起动时加在三是通过控制双向晶闸管的导通角来改变三相异步电动机起动时加在三相定子绕组上的电压，以控制电动机的起动特性，常用的控制模式是相定子绕组上的电压，以控制电动机的起动特性，常用的控制模式是限流软起动控制模式，软起动时限流软起动控制模式，软起动时SMC的输出电压由零迅速增加，使的输出电压由零迅速增加，使输出电流输出电流(即电动

16、机的起动电流即电动机的起动电流)很快上升到很快上升到34倍电动机的额定电流，倍电动机的额定电流，然后保持输出电流基本不变，而电压则逐步上升，使电动机的转矩和然后保持输出电流基本不变，而电压则逐步上升，使电动机的转矩和电流与要求得到较好的匹配。最后使电动机加速到额定转速，起动完电流与要求得到较好的匹配。最后使电动机加速到额定转速，起动完毕，接触器触点毕，接触器触点KM闭合，将晶闸管短接，电动机实现全压运行。其闭合，将晶闸管短接，电动机实现全压运行。其电路原理及起动特性曲线如图电路原理及起动特性曲线如图5-13所示。所示。三、三相笼型异步电动机的降压起动三、三相笼型异步电动机的降压起动下一页下一页

17、总目录总目录返回返回上一页上一页1、软起动器（又称智能电动机控制器、软起动器（又称智能电动机控制器SMC）起动）起动 软起动设备可以使三相异步电动机平滑起动，软起动设备可以使三相异步电动机平滑起动，平滑停转或自由停转。起动电流、起动转矩和起平滑停转或自由停转。起动电流、起动转矩和起动或软停时间可按负载需要灵活调节，减小了起动或软停时间可按负载需要灵活调节，减小了起动电流的冲击。电子软起动设备性能稳定，操作动电流的冲击。电子软起动设备性能稳定，操作方便简单，显示直观，体积小且保护功能齐全。方便简单，显示直观，体积小且保护功能齐全。软起动设备分为高压软起动设备和低压软起软起动设备分为高压软起动设备

18、和低压软起动设备两种，且有多种型号可供选择，控制的三动设备两种，且有多种型号可供选择，控制的三相异步电动机的功率可从几百瓦到几百千瓦，目相异步电动机的功率可从几百瓦到几百千瓦，目前已广泛应用于冶金、机械、石化、矿山等各工前已广泛应用于冶金、机械、石化、矿山等各工业领域中。业领域中。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页ZUIll3:Y 星形联结时星形联结时ZUIll3 三三角角形形联联结结时时：31Y llII31YlIZlU+U1U2V1V1W1W2 lIlU+ZU1U2V1V2W1W2Z下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U

19、2L2V1W2L1U1动触点动触点Y动触点动触点静触点静触点下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1UPU1+Ul+U2V1V2W1W2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 工作工作L1L3L2FUU1V1U2V2W1W2W1L3V2U2L2V1W2L1U1U2Ul+U1V1V2W1W2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页lUU31P(a)仅适用于正常运行为三角形联结的电机。仅适用于正常运行为三角形联结的电机。)(2StUT(b)Y 起动起动 ststTIY 换接起动适合于空载或轻载起动的场合换接起

20、动适合于空载或轻载起动的场合SYtst31TT UlU1W2V2W1+U2V1UP+Ul+U1W2V2W1U2V1下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页3、定子串电阻或电抗器降压起动 如图如图5-15所示，电动机起动时在定子绕组中串电阻降压，所示，电动机起动时在定子绕组中串电阻降压，起动结束后再用开关起动结束后再用开关S将电阻短路，全压运行。将电阻短路，全压运行。由于串电阻起动时，在电阻上有能量损耗而使电阻发热，由于串电阻起动时，在电阻上有能量损耗而使电阻发热，故一般常用铸铁电阻片。有时为了减小能量损耗，也可用电故一般常用铸铁电阻片。有时为了减小能量损耗，也可用电抗器代替。抗器代替。串电

21、阻降压起动具有起动平稳、串电阻降压起动具有起动平稳、工作可靠、起动时功率因数高等优工作可靠、起动时功率因数高等优点，另外，改变所串入的电阻值即点，另外，改变所串入的电阻值即可改变起动时加在电动机上的电压，可改变起动时加在电动机上的电压，从而调整电动机的起动转矩，不像从而调整电动机的起动转矩，不像星星三角降压起动那样，只能获得三角降压起动那样，只能获得一种降压值。但由于其所需设备比一种降压值。但由于其所需设备比星星三角降压起动要多，投资相应三角降压起动要多，投资相应较大，同时电阻上有功率损耗，不较大，同时电阻上有功率损耗，不宜频繁起动，因此在这两种降压起宜频繁起动，因此在这两种降压起动方法中，优

22、先选用星动方法中，优先选用星三角降压三角降压起动。起动。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页4自耦变压器（补偿器）降压起动 前面两种降压起动方法的主要缺点是随着电源供给电前面两种降压起动方法的主要缺点是随着电源供给电动机的起动电流减小的同时，电动机的起动转矩下降较多，动机的起动电流减小的同时，电动机的起动转矩下降较多，因此只能用于轻载或空载起动。而自耦变压器降压起动的因此只能用于轻载或空载起动。而自耦变压器降压起动的最主要特点就是在相同的起动电流下，电动机的起动转矩最主要特点就是在相同的起动电流下，电动机的起动转矩相应较高，它是利用自耦变压器来降低起动时加在定子三相应较高，它是利用自耦

23、变压器来降低起动时加在定子三相绕组上的电压，如图相绕组上的电压，如图5-16所示。所示。起动时，先合上开关起动时，先合上开关QS，再将补偿，再将补偿器控制手柄（即开关器控制手柄（即开关S）投向）投向“起起动动”位置，这时经过自耦变压器降位置，这时经过自耦变压器降压后的交流电压加到电动机三相定压后的交流电压加到电动机三相定子绕组上，电动机开始降压起动，子绕组上，电动机开始降压起动，待电动机转速升高到一定值后，再待电动机转速升高到一定值后，再把把S投向投向“运行运行”位置，电动机就位置，电动机就在全压下正常运行。此时自耦变压在全压下正常运行。此时自耦变压器已从电网上被切除。器已从电网上被切除。下一

24、页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页4自耦变压器（补偿器）降压起动 自耦变压器二次绕组有自耦变压器二次绕组有23组抽头，其电压组抽头，其电压可以分别为电源线电压的可以分别为电源线电压的80、65或或80、65、50。在实际使用中都把自耦变压器、开关触点、在实际使用中都把自耦变压器、开关触点、操作手柄等组合在一起构成自耦减压起动器（又操作手柄等组合在一起构成自耦减压起动器（又称起动补偿器）。称起动补偿器）。这种起动方法的优点是可以按容许的起动电这种起动方法的优点是可以按容许的起动电流和所需的起动转矩来选择自耦变压器的不同抽流和所需的起动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压起动，而且不论电动

25、机定子绕组采用头实现降压起动，而且不论电动机定子绕组采用星形联结或三角形联结都可以使用。缺点是设备星形联结或三角形联结都可以使用。缺点是设备体积大，投资较贵，不能频繁起动，主要用于带体积大，投资较贵，不能频繁起动，主要用于带一定负载起动的设备上。一定负载起动的设备上。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页4自耦变压器（补自耦变压器（补偿器）降压起动偿器）降压起动L1L3L2FUSQ2下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页四、双笼型和深槽转子异步电动机 由前面的分析知道笼型异步电动机采用降压起动虽能由前面的分析知道笼型异步电动机采用降压起动虽能限制起动电流，但起动转矩也下降得很厉害，

26、因此只适用限制起动电流，但起动转矩也下降得很厉害，因此只适用于轻载起动。如要求有较大的起动转矩，又要限制起动电于轻载起动。如要求有较大的起动转矩，又要限制起动电流，则可用增大起动时转子电阻的方法，但转子电阻大，流，则可用增大起动时转子电阻的方法，但转子电阻大，会使电动机正常运行时效率降低，为此可通过改变转子的会使电动机正常运行时效率降低，为此可通过改变转子的结构，设计特殊笼型转子异步电动机，以达到起动时转子结构，设计特殊笼型转子异步电动机，以达到起动时转子电阻增大，而在运行时转子电阻自行变小的要求，双笼型电阻增大，而在运行时转子电阻自行变小的要求，双笼型异步电动机和深槽式异步电动机即属于此异步

27、电动机和深槽式异步电动机即属于此.其工作原理是其工作原理是利用电动机起动时，转子绕组中的电流频率高，由于集肤利用电动机起动时，转子绕组中的电流频率高，由于集肤效应使转子导体电阻增加，从而使起动转矩增大；而在正效应使转子导体电阻增加，从而使起动转矩增大；而在正常运行时，转子绕组的电流频率很小，使转子电阻自动变常运行时，转子绕组的电流频率很小，使转子电阻自动变小，达到改善笼型异步电动机的起动性能。与普通笼型电小，达到改善笼型异步电动机的起动性能。与普通笼型电动机相比，它们的转子结构较复杂，机械强度较弱，且转动机相比，它们的转子结构较复杂，机械强度较弱，且转子漏抗较大，功率因数稍低。只在特殊场合下采

28、用。子漏抗较大，功率因数稍低。只在特殊场合下采用。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页五、绕线转子异步电动机的起动五、绕线转子异步电动机的起动 前已叙述绕线转子异步电动机与笼型异步电动机的主要区别是绕前已叙述绕线转子异步电动机与笼型异步电动机的主要区别是绕线转子异步电动机的转子采用三相对称绕组，且均采用星形联结。起线转子异步电动机的转子采用三相对称绕组，且均采用星形联结。起动时通常在转子三相绕组中串可变电阻起动，也有部分绕线转子异步动时通常在转子三相绕组中串可变电阻起动，也有部分绕线转子异步电动机用频敏变阻器起动。电动机用频敏变阻器起动。1 转子串电阻起动转子串电阻起动 如图所示，在绕

29、线转子异步电动机的转子电路中串入电阻器，并如图所示，在绕线转子异步电动机的转子电路中串入电阻器，并通过接触器触点或凸轮控制器触点的开闭有级地切除电阻。该电路的通过接触器触点或凸轮控制器触点的开闭有级地切除电阻。该电路的具体动作原理简述如下：起动时控制器的全部触点具体动作原理简述如下：起动时控制器的全部触点S1S3均断开，合均断开，合上电源开关上电源开关QS后，绕线转子异步电动机开始起动，此时电阻器的全后，绕线转子异步电动机开始起动，此时电阻器的全部电阻都串入转子电路内，如正确选取电阻值，使转子回路的总电阻部电阻都串入转子电路内，如正确选取电阻值，使转子回路的总电阻R2X20，此时，此时sC1，

30、此时电动机的起动转矩，此时电动机的起动转矩Tst接近最大转矩接近最大转矩Tm，下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页1 转子串电阻起动转子串电阻起动 电动机开始起动，随着转速的升高，转矩相应的下降电动机开始起动，随着转速的升高，转矩相应的下降（对应线段（对应线段ab），到达），到达b点对应的转速时，点对应的转速时，S1触点闭合，触点闭合，转子电阻减小，对应于曲线转子电阻减小，对应于曲线2，由于在此瞬间电动机转速，由于在此瞬间电动机转速不能突变，故电动机产生的转矩由不能突变，故电动机产生的转矩由T2升为升为T1，然后电动，然后电动机转矩及转速沿线段机转矩及转速沿线段cd变化，到变化，到d点

31、时，点时，S2触点闭合，过触点闭合，过渡到曲线渡到曲线3，最后转子电阻全部切除，电动机稳定运行于，最后转子电阻全部切除，电动机稳定运行于曲线曲线4的的h点，起动过程结束。点，起动过程结束。电动机在整个起动过程中起电动机在整个起动过程中起动转矩较大，故该方式适合动转矩较大，故该方式适合于重载起动，主要用于桥式于重载起动，主要用于桥式起重机、卷扬机、龙门吊车起重机、卷扬机、龙门吊车等上面。其主要缺点是所需等上面。其主要缺点是所需起动设备较多，起动级数较起动设备较多，起动级数较少，起动时有一部分能量消少，起动时有一部分能量消耗在起动电阻上，因而又出耗在起动电阻上，因而又出现了频敏变阻器起动。现了频敏

32、变阻器起动。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页R 12220220)(st2IIRXREIRR滑环滑环电刷电刷定子定子转子转子起动电阻起动电阻 下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页R2 Tst )(220221212stXRfURCT22RR stTTOn1nmT2R2R stT 下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2 转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器外形频敏变阻器外形结构如图（结构如图（a）所示，）所示，它是一种有独特结构它是一种有独特结构的无触点元件，其构的无触点元件，其构造与三相电抗器相似，造与三相电抗器相似，即由三个铁心柱和三即由三个铁心柱和三个绕组组成，三个

33、绕个绕组组成，三个绕组接成星形联结，并组接成星形联结，并通过滑环和电刷与绕通过滑环和电刷与绕线转子异步电动机的线转子异步电动机的三相转子绕组相连，三相转子绕组相连，如图（如图（b）所示。）所示。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2 转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器的主要结构特点是铁心用频敏变阻器的主要结构特点是铁心用612mm厚的钢板制成，并有一定的空气厚的钢板制成，并有一定的空气隙，当绕组中通过交流电后，在铁心中产隙，当绕组中通过交流电后，在铁心中产生的涡流损耗及磁滞损耗都较大。由于铁生的涡流损耗及磁滞损耗都较大。由于铁心较饱和，其感抗相应较小，另外由于绕心较饱和，其感抗相应较小，

34、另外由于绕组匝数不很多，因此绕组的直流电阻也较组匝数不很多，因此绕组的直流电阻也较小。小。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页A2849230880380310453.1)NNN3N2Ncos310 UPI 一台一台Y225M-4型的三相异步电型的三相异步电 动机，定子动机，定子绕组绕组型联结，其额定数据为：型联结，其额定数据为：P2N=45kW,nN=1480r/min，UN=380V，N=92.3%，cos N=0.88，Ist/IN=7.0,Tst/TN=1.9，Tm/TN=2.2，求：，求：下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 2）由由nN=1480r/min，可知，可

35、知 p=2（四极电动机）（四极电动机）minr 15000/n 013.015001480150000N nnns 3）mN 429014804595509550NN2N .nPTmN 9.6384.2902.2)(NNmmTTTTmN 8551429091)(NNstst .TTTT下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 在在上例中上例中(1)如果负载转矩为如果负载转矩为 510.2Nm,试试问在问在U=UN和和U=0.9UN两种情况下电动机能否起两种情况下电动机能否起动？（动？（2）采用）采用Y-换接起动时，求起动电流和换接起动时，求起动电流和起动转矩。起动转矩。又当负载转矩为起动转

36、矩的又当负载转矩为起动转矩的80%和和50%时，电动机能否起动？时，电动机能否起动？(1)Tst=551.8Nm 510.2 N.m mN2510mN 4478551902st .T (2)Ist =7IN=7 84.2=589.4 AA519645983131st stY.II 在在U=0.9UN 时时下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页132329183%8042909183%80NstY .TT121459183%5042909183%50NstY .TT起动起动mN918385513131ststY .TT(3)下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页 对对例例1中的电动机

37、采用自耦变压器降压起中的电动机采用自耦变压器降压起动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的动，设起动时加到电动机上的电压为额定电压的64%，求这时的线路起动电流，求这时的线路起动电流Ist和电动机的起和电动机的起动转矩动转矩Tst。设电动机的起动电压为设电动机的起动电压为U，电动机的起动，电动机的起动电流为电流为Ist stNst640640I.ZU.ZUI 依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，依据变压器的一次、二次侧电压电流关系，可求得线路起动电流可求得线路起动电流Ist。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页64.0Nstst UUIIA424145890.64 64064064

38、06402st2ststst.I.I.I.I 2 UT 又又22Nstst640 .UUTT mN 226 8551640640 2st2st .T.T下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页st2stIxI st2stTxT 下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页pfsnsn116011 为了满足实际应用的需要，异步电动机需要进行调速，为了满足实际应用的需要，异步电动机需要进行调速，所谓调速即是用人为的方法来改变异步电动机的转速。所谓调速即是用人为的方法来改变异步电动机的转速。（1）改变定子绕组的磁极对数改变定子绕组的磁极对数p变极调速；变极调速；（2）改变电动机的转差率改变电动机

39、的转差率s。方法有改变电源电压方法有改变电源电压调速和绕线转子异步电动机的转子串电阻调速等。调速和绕线转子异步电动机的转子串电阻调速等。（3）改变供电电网的频率改变供电电网的频率f1变频调速。变频调速。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页一、变极调速一、变极调速 一、变极调速一、变极调速变极式多速三相异步电动机变极式多速三相异步电动机 三相异步电动机定子绕组通过三相交流电后产生的旋转磁场的磁三相异步电动机定子绕组通过三相交流电后产生的旋转磁场的磁极对数取决于定子绕组中的电流方向，只要改变定子绕组的接线方式，极对数取决于定子绕组中的电流方向，只要改变定子绕组的接线方式，就能达到改变磁极对

40、数的目的。如图就能达到改变磁极对数的目的。如图4-35(a)所示的接线方式可见，所示的接线方式可见，此时此时U相绕组的磁极数为相绕组的磁极数为2p4，若改变绕组的连接方法，使一半绕，若改变绕组的连接方法，使一半绕组中的电流方向改变，成为组中的电流方向改变，成为4-35（b）图的形式，则此时）图的形式，则此时U相绕组的磁相绕组的磁极数即变为极数即变为2p2，由此可以得出：当每相定子绕组中有一半绕组内，由此可以得出：当每相定子绕组中有一半绕组内的电流方向改变时，即的电流方向改变时，即达到了变极调速的目的。达到了变极调速的目的。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页U1U1/U2/U2iiP=

41、2U1U2/U1/U2NNSS 一、变极调速一、变极调速变极式多速三相异步电动机变极式多速三相异步电动机 三相异步电动机定子绕组通过三相交流电后产生的旋转磁场的磁三相异步电动机定子绕组通过三相交流电后产生的旋转磁场的磁极对数取决于定子绕组中的电流方向，只要改变定子绕组的接线方式，极对数取决于定子绕组中的电流方向，只要改变定子绕组的接线方式，就能达到改变磁极对数的目的。如图所示的接线方式可见，此时就能达到改变磁极对数的目的。如图所示的接线方式可见，此时U相相绕组的磁极数为绕组的磁极数为2p4，下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页U1U1/U2/U2iiP=1 若改变绕组的连接方法，使一半

42、绕组中的电流方向改若改变绕组的连接方法，使一半绕组中的电流方向改变，成为图示的形式，则此时变，成为图示的形式，则此时U相绕组的磁极数即变为相绕组的磁极数即变为2p2，由此可以得出：当每相定子绕组中有一半绕组内的，由此可以得出：当每相定子绕组中有一半绕组内的电流方向改变时，即达到了变极调速的目的。电流方向改变时，即达到了变极调速的目的。U1U2/U1/U2SN下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页1.联结变极调速联结变极调速 如图如图5-23所示为所示为 联结双速异步电动机定子绕组接线图。如果没联结双速异步电动机定子绕组接线图。如果没有有U2、V2、W2三个抽头即为一台三角形联结的三相异步

43、电动机定子绕组三个抽头即为一台三角形联结的三相异步电动机定子绕组接线原理图，当将接线原理图，当将U1、V1、W1接三相电源时，每相绕组的两组线圈为正接三相电源时，每相绕组的两组线圈为正向串联连接，电流方向如图中虚线箭头所示，因此磁极数为向串联连接，电流方向如图中虚线箭头所示，因此磁极数为2p4。如果把。如果把U1、V1、W1点接在一起，将点接在一起，将U2、V2、W2接到电源上，就成了双星形接到电源上，就成了双星形（YY）联结，每相绕组中有一半反接了，电流如图中实线箭头所示，这时）联结，每相绕组中有一半反接了，电流如图中实线箭头所示，这时的磁极数的磁极数2p2。即实现了变极调速。即实现了变极调

44、速。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2 联结变极调速联结变极调速 如图所示，当如图所示，当U1、V1、W1接三相交流电源时，为接三相交流电源时，为Y联结，联结，2p=4，如将，如将U1、V1、W1点接在一起，将点接在一起，将U2、V2、W2接到电源上，为接到电源上，为YY联结，联结，2p=2。联结联结的双速电动机，变极调速前后的输出转矩基本不变，故适用于负载转矩基本恒定的双速电动机，变极调速前后的输出转矩基本不变，故适用于负载转矩基本恒定的恒转矩调速，例如起重机、运输带等机械。的恒转矩调速，例如起重机、运输带等机械。变极调速的优点是所需设备简单，其缺点是电动机绕组引出头较多，调速级

45、变极调速的优点是所需设备简单，其缺点是电动机绕组引出头较多，调速级数少，在机床上应用时，必须与齿轮箱配合，才能得到更多档次的转速。数少，在机床上应用时，必须与齿轮箱配合，才能得到更多档次的转速。为了避免转子绕组变极的困难，故绕线转子异步电动机不采用变极调速，即为了避免转子绕组变极的困难，故绕线转子异步电动机不采用变极调速，即变极调速只用于笼型异步电动机中。变极调速只用于笼型异步电动机中。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页二、改变电动机转差率S调速 1、绕线转子异步电动机改变转子电路的电阻调速 2、笼型异步电动机改变定子电压调速下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页Tn1no22

46、RR2R2R1、绕线转子异步电动机改变转子电路的电阻调速优点是调速平滑、设备简单投资少，优点是调速平滑、设备简单投资少，缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种缺点是能耗较大。这种调速方式广泛应用于各种提升、起重设备中。提升、起重设备中。nnTLTLs sTs2R2Ro下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页1、绕线转子异步电动机改变转子电路的电阻调速、绕线转子异步电动机改变转子电路的电阻调速 即改变转子电路的电阻，此法只适用于绕线转子异步电即改变转子电路的电阻，此法只适用于绕线转子异步电动机。动机。如图如图5-25所示为一组电源电压所示为一组电源电压U1不变，而转子电路电阻不变，而转子

47、电路电阻在改变的异步电动机机械特性曲线。由于在改变的异步电动机机械特性曲线。由于U1不变，故最大转不变，故最大转矩不变，但产生最大转矩时的转速（即临界转差率）则随转矩不变，但产生最大转矩时的转速（即临界转差率）则随转子电路电阻的变化而改变。由此可见，对应于一定的负载阻子电路电阻的变化而改变。由此可见，对应于一定的负载阻力矩力矩TL，在转子电阻不同时，就有不同的转速，在转子电阻不同时，就有不同的转速，而且电动而且电动机的转速随转子电阻的增加而下降。机的转速随转子电阻的增加而下降。其具体调速过程分析如下：设电动其具体调速过程分析如下：设电动机原来运行于特性曲线机原来运行于特性曲线1的的a点，现若点

48、，现若将转子电阻增加为（对应机械特性曲将转子电阻增加为（对应机械特性曲线线2），在此瞬间电动机转速来不及变），在此瞬间电动机转速来不及变化，故工作点将由化，故工作点将由a点过渡到点过渡到b点，此点，此时电动机产生的转矩小于负载阻力矩时电动机产生的转矩小于负载阻力矩TL，电动机减速（转矩则相应增大），电动机减速（转矩则相应增大），工作点由工作点由b点很快过渡到点很快过渡到c点，此时电点，此时电动机产生的转矩等于动机产生的转矩等于TL，即在此点稳，即在此点稳定运行。定运行。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页1、绕线转子异步电动机改变转子电路的电阻调速、绕线转子异步电动机改变转子电路的电阻

49、调速 此法与电动机转子电路串电阻起动的情况完此法与电动机转子电路串电阻起动的情况完全一样，因此起动电阻又可看作调速电阻，但由全一样，因此起动电阻又可看作调速电阻，但由于起动的过程是短暂的，而调速时则电动机可以于起动的过程是短暂的，而调速时则电动机可以长期在某一转速下运行，因而调速电阻的功率容长期在某一转速下运行，因而调速电阻的功率容量要比起动电阻大。调速电阻的切除通常也用凸量要比起动电阻大。调速电阻的切除通常也用凸轮控制器来控制。这种调速方法的优点是所需设轮控制器来控制。这种调速方法的优点是所需设备较简单，并可在一定范围内进行调速。缺点是备较简单，并可在一定范围内进行调速。缺点是调速电阻上有一

50、定的能量损耗，调速特性曲线的调速电阻上有一定的能量损耗，调速特性曲线的硬度不大，即转速随负载的变化较大，且电阻越硬度不大，即转速随负载的变化较大，且电阻越大，特性越软。在空载和轻载时调速范围很窄。大，特性越软。在空载和轻载时调速范围很窄。此法主要用于运输、起重机械中的绕线转子异步此法主要用于运输、起重机械中的绕线转子异步电动机上。电动机上。下一页下一页总目录总目录返回返回上一页上一页2、改变笼型异步电动机定子电压调速、改变笼型异步电动机定子电压调速 此法用于笼型异步电动机中。当加在笼型异步电动机此法用于笼型异步电动机中。当加在笼型异步电动机定子绕组上的电压发生改变时，它的机械特性曲线如图定子绕