1、第2篇 三相异步电动机第一节第一节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动第二节 深槽式和双鼠笼式异步电动机第三节第三节 三相异步电动机的调速方法简介三相异步电动机的调速方法简介思考题与习题第七章 三相异步电动机的起动和调速第1页，共22页。第2篇 三相异步电动机第一节 三相异步电动机的起动 起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程。起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程。对电动对电动机的起动性能要求有三：起动电流不能太大机的起动性能要求有三：起动电流不能太大,起动转矩足够大，起动设备简起动转矩足够大，起动设备简单、经济，操作简便。单、经济，操作简便。起动时
2、起动时,转子感应电动势大转子感应电动势大,使转子电流大使转子电流大,根据磁根据磁动势平衡关系动势平衡关系,定子电流必然增大定子电流必然增大起动电流大的原因起动电流大的原因。1,0sn从下述公式分析从下述公式分析220cosICTTTemst 起动时起动时,远大于运行时的远大于运行时的 ,转子漏抗转子漏抗 很大很大,很低很低,尽管尽管 很大很大,但但 并不大。并不大。1ss202sxx 2cos2I22cosI 由于起动电流大由于起动电流大,定子漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小使定子感应电动势减小,对应对应的气隙磁通减小。的气隙磁通减小。由上述两个原因使得起动转矩不大由上述两个
3、原因使得起动转矩不大。一、概述第2页，共22页。第2篇 三相异步电动机二、鼠笼式异步电动机的起动（一）直接起动（全压起动）将电动机直接接到额定电压的电源上。将电动机直接接到额定电压的电源上。可以直接起动的条件：可以直接起动的条件：起动电流倍数起动电流倍数起动时，起动时，ststNTIU、第3页，共22页。第2篇 三相异步电动机（二）降压起动1.定子回路串电抗起动定子回路串电抗起动 定子回路串联电抗降压起动，起动设备定子回路串联电抗降压起动，起动设备费用较高，通常用于高压电动机。费用较高，通常用于高压电动机。起动时，将电抗器降低后的电压加在电机起动时，将电抗器降低后的电压加在电机上，降低起动电流
4、。待电机转速升高后，切除上，降低起动电流。待电机转速升高后，切除电抗器，电机在全压下运行。电抗器，电机在全压下运行。第4页，共22页。第2篇 三相异步电动机 适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。起动时适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。起动时Y Y接接线，运行时接。线，运行时接。起动电流关系起动电流关系:Y-Y-降压起动设备简单，成本低。降压起动设备简单，成本低。但起动转矩降低很多，多用于空载或轻但起动转矩降低很多，多用于空载或轻载起动的设备上。载起动的设备上。2.Y-降压起动降压起动起动转矩关系起动转矩关系:第5页，共22页。第2篇 三相异步电动机3.自耦变压器降压起动自
5、耦变压器降压起动直接起动时的起动电流直接起动时的起动电流：降压后二次侧起动电流降压后二次侧起动电流：变压器一次侧电流变压器一次侧电流：起动转矩起动转矩 自耦变压器起动不受电动机绕组连接的影自耦变压器起动不受电动机绕组连接的影响，可以根据需要选择分接头。响，可以根据需要选择分接头。缺点是设备体积大，投资高。适用于缺点是设备体积大，投资高。适用于不需频繁起动的大容量电动机。不需频繁起动的大容量电动机。第6页，共22页。第2篇 三相异步电动机二、三相绕线型异步电动机的起动1、转子回路串起动变阻器起动 在转子回路中串联适当的电阻，在转子回路中串联适当的电阻，既能限制起动电流，又能增大起动既能限制起动电
6、流，又能增大起动转矩。转矩。为了有较大的起动转矩、使起为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入动过程平滑，应在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻逐渐切除起动电阻。起动时串入全部电阻，随着转起动时串入全部电阻，随着转速上升逐级切除所串电阻。起动完速上升逐级切除所串电阻。起动完毕，起动变阻器全部退出。毕，起动变阻器全部退出。第7页，共22页。第2篇 三相异步电动机2.转子回路串频敏变阻器起动 频敏变阻器类似只有一次绕组的三频敏变阻器类似只有一次绕组的三相三柱式变压器，其铁心是由几片或十相三柱式变压器，其铁心是由几片或十几片
7、厚钢板或铁板叠成。几片厚钢板或铁板叠成。频敏变阻器是利用铁心涡流损耗随频敏变阻器是利用铁心涡流损耗随频率变化而变化的原理改变起动电阻的。频率变化而变化的原理改变起动电阻的。频敏变阻器的电阻随频率降低而逐渐减频敏变阻器的电阻随频率降低而逐渐减小。小。频敏变阻器静止无触点，结构简单，频敏变阻器静止无触点，结构简单，成本低，所应用较为广泛。成本低，所应用较为广泛。第8页，共22页。第2篇 三相异步电动机第三节 三相异步电动机的调速方法简介由异步电动机的转速公式可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：（1）改变定子极对数 调速。p（2）改变电源频率 调速。1f（3）改变转差率 调速。s第9页，共22页
8、。第2篇 三相异步电动机一、变极调速变极调速是改变定子绕组的极对数实现的，只用于笼型电动机。变极调速是改变定子绕组的极对数实现的，只用于笼型电动机。以4极变2极为例：U相两个线圈，顺向串联，定子绕组产生4极磁场：反向串联和反向并联，定子绕组产生2极磁场：第10页，共22页。第2篇 三相异步电动机Y反并YY，2p-pY反串Y，2p-pYY，2p-p注意注意：当改变当改变定子绕定子绕组接线组接线时，必时，必须同时须同时改变定改变定子绕组子绕组的相序的相序第11页，共22页。第2篇 三相异步电动机二、变频调速 当转差率当转差率s s变化不大时，电动机的转速变化不大时，电动机的转速n n基本与电源频率
9、基本与电源频率f f1 1正比，连续正比，连续调节电源频率，可以平滑地改变电动机的转速。调节电源频率，可以平滑地改变电动机的转速。变频调速的优点是无级变速，变速范围大，且具有较硬的机变频调速的优点是无级变速，变速范围大，且具有较硬的机械特性。械特性。变频调速的缺点是有一套专门的变频电源，调速系统较为复杂，变频调速的缺点是有一套专门的变频电源，调速系统较为复杂，设备投资较高。设备投资较高。第12页，共22页。第2篇 三相异步电动机三、变转差率调速1.绕线转子电动机的转子串接电阻调速绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为 从机械特性看，
10、转子串电阻时，同从机械特性看，转子串电阻时，同步速和最大转矩不变，但临界转差率增步速和最大转矩不变，但临界转差率增大。当恒转矩负载时，电机的转速随转大。当恒转矩负载时，电机的转速随转子串联电阻的增大而减小。子串联电阻的增大而减小。设 、是转子串联电阻 前的量，、是串联电阻后的量，则转子串接的电阻为：mssemTmssemTsR第13页，共22页。第2篇 三相异步电动机2.绕线转子电动机的串级调速在绕线转子电动机的转子回路在绕线转子电动机的转子回路串接一个与转子电动势串接一个与转子电动势 同同步频率的附加电动势步频率的附加电动势 。s2EadEadE通过改变通过改变 的幅值和相的幅值和相位，也可
11、实现调速，这就位，也可实现调速，这就是串级调速。是串级调速。第14页，共22页。第2篇 三相异步电动机改变电动机的电压时，机械特改变电动机的电压时，机械特性为性为3.改变定子电压调速 调压调速既非恒转矩调速，调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最适用于转也非恒功率调速，它最适用于转矩随转速降低而减小的负载，如矩随转速降低而减小的负载，如风机类负载，也可用于恒转矩负风机类负载，也可用于恒转矩负载，最不适用恒功率负载。载，最不适用恒功率负载。第15页，共22页。第2篇 三相异步电动机第八章 三相异步电动机在不对称电压下运行第一节 三相异步电动机在不对称电压下运行 异步电动机在不对称电压下运行
12、时，将不对称的电压分解为异步电动机在不对称电压下运行时，将不对称的电压分解为正序电压分量和负序电压分量。正（负）序电压作用在定子上产正序电压分量和负序电压分量。正（负）序电压作用在定子上产生正（负）序电流，从而产生幅值恒定并以同步速沿转子转向生正（负）序电流，从而产生幅值恒定并以同步速沿转子转向（反向）旋转的正（反）向旋转磁场，因旋转磁场与转子转向相（反向）旋转的正（反）向旋转磁场，因旋转磁场与转子转向相同（反），故正（反）向旋转磁场转子的转差率为同（反），故正（反）向旋转磁场转子的转差率为 第16页，共22页。第2篇 三相异步电动机在负序等效电路中，经过折算后的转子等效电阻应为在负序等效电路
13、中，经过折算后的转子等效电阻应为 由于电动机负序阻抗较小，即使在较小的负序电压作用下，也可引起由于电动机负序阻抗较小，即使在较小的负序电压作用下，也可引起较大的负序电流，造成电机发热，且使合成转矩减小。因此，不允许异步较大的负序电流，造成电机发热，且使合成转矩减小。因此，不允许异步电动机长期在不对称电压下运行。电动机长期在不对称电压下运行。正（反）向旋转磁场和正（负）序转子电流相互作用，产生正向正（反）向旋转磁场和正（负）序转子电流相互作用，产生正向（反）电磁转矩，合成转矩为（反）电磁转矩，合成转矩为 第17页，共22页。第2篇 三相异步电动机第二节 单相异步电动机 单相异步电动机通常在定子上
14、装有两个分布绕组，一个称为工作绕单相异步电动机通常在定子上装有两个分布绕组，一个称为工作绕组（主绕组），另一个称为起动绕组（辅绕组），这两个绕组通常在空组（主绕组），另一个称为起动绕组（辅绕组），这两个绕组通常在空间错开间错开9090电角度。转子是普通的鼠笼式转子。电角度。转子是普通的鼠笼式转子。单相异步电动机类型有：单相异步电动机类型有：(1)(1)单相电阻分相起动异步电动机；单相电阻分相起动异步电动机；(2)(2)单相电容分相起动异步电动机；单相电容分相起动异步电动机；(3)(3)单相电容运转异步电动机；单相电容运转异步电动机；(4)(4)单相电容起动与运转异步电动机；单相电容起动与运转异
15、步电动机；(5)(5)单相罩极式异步电动机。单相罩极式异步电动机。第18页，共22页。第2篇 三相异步电动机一、单相异步电动机的工作原理 当单相异步电动机的工作绕组接通单相正当单相异步电动机的工作绕组接通单相正弦交流电源后，便产生一个脉动磁场。分解为弦交流电源后，便产生一个脉动磁场。分解为两个幅值相同，转速相等，旋转方向相反的旋两个幅值相同，转速相等，旋转方向相反的旋转磁场转磁场正、反向旋转磁场，正、反向旋转正、反向旋转磁场，正、反向旋转磁场均切割转子导体，并分别在转子导体中感磁场均切割转子导体，并分别在转子导体中感应电动势和电流，产生相应的电磁转矩。应电动势和电流，产生相应的电磁转矩。正向电
16、磁转矩企图使转子沿正向旋转正向电磁转矩企图使转子沿正向旋转磁场方向旋转，反向电磁转矩企图使转子磁场方向旋转，反向电磁转矩企图使转子沿反向旋转磁场方向旋转。单相异步电动沿反向旋转磁场方向旋转。单相异步电动机的电磁转矩为两者产生的合成转矩。机的电磁转矩为两者产生的合成转矩。第19页，共22页。第2篇 三相异步电动机（1 1）单相异步电动机无起动转矩，不能自行起动。这是由于在起）单相异步电动机无起动转矩，不能自行起动。这是由于在起动时动时,s=1,n=0,s=1,n=0,若不采取其他措施，电动机不能自起动。若不采取其他措施，电动机不能自起动。（2 2）若外施转矩使转子正转时，合成转矩为正，此时如果合
17、成转矩大于）若外施转矩使转子正转时，合成转矩为正，此时如果合成转矩大于负载转矩，转子将顺正向旋转磁场的方向继续转动下去。反之亦然。可负载转矩，转子将顺正向旋转磁场的方向继续转动下去。反之亦然。可见，单相异步电动机没有固定的转向，它运行时的转向取决于起动时的见，单相异步电动机没有固定的转向，它运行时的转向取决于起动时的外施转矩（起动转矩）的方向。外施转矩（起动转矩）的方向。第20页，共22页。第2篇 三相异步电动机二、单相异步电动机的起动方法1分相起动 为产生起动时的旋转磁场，除主绕组外，为产生起动时的旋转磁场，除主绕组外，在定子铁心上与主绕组空间相距电角度处装在定子铁心上与主绕组空间相距电角度
18、处装一个辅绕组，并且辅绕组与电容一个辅绕组，并且辅绕组与电容C C串联后与主串联后与主绕组并联在同一个单相电源上，由于辅绕组绕组并联在同一个单相电源上，由于辅绕组中有串联电容，使得辅绕组中的电流与主绕中有串联电容，使得辅绕组中的电流与主绕组中的电流相位差。组中的电流相位差。2罩极起动 在空间相位差的两个绕组，流过时间在空间相位差的两个绕组，流过时间相位差的电流，则可以产生一个圆形旋转相位差的电流，则可以产生一个圆形旋转磁场，从而产生较大的起动转矩，当电机磁场，从而产生较大的起动转矩，当电机转速升高到转速升高到75%75%80%80%同步速时，离心开关同步速时，离心开关K K自动断开切除辅绕组，仅主绕组仍接在电源上自动断开切除辅绕组，仅主绕组仍接在电源上正常工作。正常工作。第21页，共22页。第2篇 三相异步电动机主编：撰稿教师：（以姓氏为序）制作：责任编辑：电子编辑：第22页，共22页。
