1、第第 7 7 章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 7.2 三相异步电动机的直接起动三相异步电动机的直接起动7.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动7.3 三相鼠笼式异步电动机降压起动三相鼠笼式异步电动机降压起动 7.6三相异步电动机的各种运行状态（制动）三相异步电动机的各种运行状态（制动）7.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性7.5 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速7.1 7.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性定义：定义：电动机定子电压、频率和参数固定的条件下，转速电动机定子电压、频率和参数固定的条件下，转速n（
2、或转差率（或转差率s）与电磁转矩）与电磁转矩T的关系。的关系。7.1.1 7.1.1 机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式7.1.2 固有机械特性固有机械特性7.1.3 人为机械特性人为机械特性7.1.4 机械特性的实用公式机械特性的实用公式7.1.1 7.1.1 机械特性的参数表达式机械特性的参数表达式pfsrInsrIPTM 23602322212221 22122112)(xxsrrUI r1jx1 rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx2 .2E +-.0Irss12.2I)()/(232122122121xxsrrsrUfpT )()/(232122122121xxsrrsr
3、UfpT 1、在在UN，fN，定转子回路不串入任何电路元件条件下，定转子回路不串入任何电路元件条件下，s=f(T)称为电动机的称为电动机的固有机械特性（自然机械特性）固有机械特性（自然机械特性）。7.1.2固有机械特性固有机械特性nsT0n1TNnNTsTmABCD01smnsT0n1TNnNTsTmABCD01sm(1)0n 0电动状态电动状态(2)s n1发电状态发电状态(3)s1,n 1.1-1.2TL起动转矩矩倍数（堵转转矩倍数）：起动转矩矩倍数（堵转转矩倍数）：kT=Ts/TN 一般一般KT=0.8-1.27.1.3 人为机械特性人为机械特性1、降压人为机械特性、降压人为机械特性2、
4、定子外串对称阻抗人为机械特性、定子外串对称阻抗人为机械特性3、绕线式转子外串对称电阻人为机械特性、绕线式转子外串对称电阻人为机械特性)()/(232122122121xxsrrsrUfpT sm降压特性降压特性Tn0n1TNTstTm自然特性自然特性1、降压人为机械特性、降压人为机械特性)()/(232122122121xxsrrsrUfpT )(211222xxrrsm定子串阻抗特性定子串阻抗特性Tn0n1TNTstTm自然特性自然特性2、定子外串对称阻抗人为机械特性、定子外串对称阻抗人为机械特性)()/(232122122121xxsrrsrUfpT )(211222xxrrsmTn0n1
5、TNTstTm自然特性自然特性串电阻特性串电阻特性3、绕线式转子外串对称电阻人为机械特性、绕线式转子外串对称电阻人为机械特性)(2321221211112xxrrfpUTm)()/(232122122121xxsrrsrUfpT 7.1.4 机械特性的实用公式机械特性的实用公式ssssTTmmm 2)()/(232122122121xxsrrsrUfpT )(2321221111122xxrrfpUTm 当额定工作点的当额定工作点的s sN N和和T TN N已知时，已知时，临界转差率可表示为：临界转差率可表示为：()12Nmss根据具体的根据具体的T、S代入实用公式可计算出代入实用公式可计算
6、出sm122TTTTssNNmNmTT 忽略忽略T0：例题例题:已知一台三相异步电动机已知一台三相异步电动机,额定功率额定功率 =70KW,额定电压额定电压220/380V,额定转速额定转速 =725r/min,过载倍数过载倍数 =2.4,求其转距的实用公式求其转距的实用公式(转子不串电阻转子不串电阻).NPNn 7.2 7.2 三相异步电动机的直接起动三相异步电动机的直接起动r1jx1rmjxm+-.1U.1I.1Er2 jx2.2E +-.0Irss12.2I起动时，起动时，S=1，r2/s=r2，IS=KIIN=（47）IN1、电流：、电流：)()/(21221211xxsrrUIs额定
7、运行时，额定运行时，S=SN=0.020.06，若取，若取S=0.05，则，则r2/s=20 r2；起动电流大约为额定电流的起动电流大约为额定电流的4-7倍。倍。电动机的起动指定子接通电网，转速电动机的起动指定子接通电网，转速从从n=0到到n=nN。2、起动转矩、起动转矩起动转矩不大，起动转矩不大，Tst=KTTN=(0.9-1.3)TN 3、直接起动的缺点：、直接起动的缺点：3）大的）大的IS，电机本身发热严重，绝缘易损坏。电机本身发热严重，绝缘易损坏。1）大的）大的IS，使电网使电网U降低，影响其它设备运行。（主害）降低，影响其它设备运行。（主害）2）小的）小的TS，重载电机无法起动重载电
8、机无法起动22122112211)()(2xxsrrfsrpUmT4、直接起动应用、直接起动应用 利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有额定利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有额定电压的电源上。电压的电源上。设备和操作简单，在电网容量相对较大的情况下采设备和操作简单，在电网容量相对较大的情况下采用，一般用，一般7.5KW以下。以下。不频繁起动电动机：电动机容量不频繁起动电动机：电动机容量/供电变压器容量供电变压器容量30%允许直接起动；允许直接起动；5、起动一般要求、起动一般要求起动要求：起动要求：1）起动力矩起动力矩Tst尽可能的大；尽可能的大；2）起动电流起动电流Ist尽可能的小；尽可能
9、的小；在满足在满足Tst足够大的条件下，尽量减少足够大的条件下，尽量减少Ist。3）起动设备尽可能的简单。起动设备尽可能的简单。)()(232122121221xxrrUrfpTs)()(21221211xxrrUIs降低起动电流方法：降低起动电流方法：1）降低电源电压；降低电源电压；2）加大定子阻抗；加大定子阻抗；3）加大转子阻抗。加大转子阻抗。加大起动转矩方法：加大起动转矩方法：1）加大转子电阻。加大转子电阻。21UT U1Tst 降压起动降压起动,只适合对起只适合对起动转矩要求不高的场合。动转矩要求不高的场合。降压起动常用的方法有：降压起动常用的方法有：1）定子串电抗起动；）定子串电抗起
10、动；2）星）星-三角起动；三角起动；3）自耦变压器降压起动。）自耦变压器降压起动。7.3 7.3 三相鼠笼式异步电动机降压起动三相鼠笼式异步电动机降压起动1.定子串电抗起动定子串电抗起动串电抗后，定子绕组上串电抗后，定子绕组上电压减小为：电压减小为：uUUIIss111122121uUUTTstst特点：特点：起动设备简单；投资少；起动力矩小，适用起动设备简单；投资少；起动力矩小，适用 轻、空载起动。轻、空载起动。不不采用定子串采用定子串电阻电阻降压起动。耗有功。降压起动。耗有功。注意注意XzzuUUkk11sNkIUz3kzuuX1 1U2.星星-三角（三角（Y-）起动）起动电机运行为电机运
11、行为 接；接；起动时可以起动时可以Y接，来降低绕组相接，来降低绕组相U。ABC.NU.NUABC 接接起动起动)(31线值kNszUI Y接接起动，绕组相电压为：起动，绕组相电压为：3UUN11 331skNsYIzUI特点：特点：起动设备简单；力矩小，适用轻、空载起动，起动设备简单；力矩小，适用轻、空载起动，且电机运行应为且电机运行应为 接。接。312121UUTTstst3 自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动A.NUUstIstIst自耦变压器降压为自耦变压器降压为ka倍电压起动倍电压起动原边原边U1=UN，付边付边Ust=UN/ka电机定子电流：电机定子电流：astNkaNstkIzk
12、UI/自耦变压器原边电流：自耦变压器原边电流：2astNstkII 特点：变比可调，适用范围广；投资特点：变比可调，适用范围广；投资大，设备复杂。大，设备复杂。22211aNststkUUTT1.转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动1、频敏变阻器的结构特点、频敏变阻器的结构特点它是只有原边的芯式变压器。它是只有原边的芯式变压器。1）匝数少，目的突出匝数少，目的突出rm；2）铁芯用厚钢板组成，目铁芯用厚钢板组成，目的增加铁耗，的增加铁耗，rm大；大；3）B较高，目的突出较高，目的突出rm。rmjxm小小大大2、作用原理、作用原理起动时起动时f2 很大、且很大、且I2大大B高高很很大大很很大大
13、mFer,fBp6.12 限制了限制了Ist，且增加了，且增加了Tst；f2I2pFerm随着随着n 相当于随着转速相当于随着转速n升高，转子电阻自动切除；起动升高，转子电阻自动切除；起动完后，将频敏变阻器切除。完后，将频敏变阻器切除。7.4 7.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动2.转子串电阻起动转子串电阻起动ACrc1rc3rc2r2K1K2K3B 转子串电阻后，限制转子串电阻后，限制Ist，且增加了，且增加了Tst。ckN1stRzUI 22TstcosICT 起动过程：起动过程：转子先串入全部电阻，定子再加额定电压；转子先串入全部电阻，定子再加额定电压；随着转速的
14、增加，逐步切除电阻；随着转速的增加，逐步切除电阻；起动完毕，切除所有电阻。起动完毕，切除所有电阻。R1=rc3+rc2+rc1+r2R2=rc2+rc3+r2R3=rc3+r2nTTLT2T1r2R1R2R3habcdefg起动过程：起动过程：ACrc1rc3rc2r2K1K2K3B转子串电阻起动特点：转子串电阻起动特点：1）得到最大起动转矩）得到最大起动转矩Tst=Tm；2）起动功率因数高（只串电阻）；）起动功率因数高（只串电阻）；3）起动电阻兼作调速电阻；）起动电阻兼作调速电阻；4）设备投资大；）设备投资大；5）运行较可靠。）运行较可靠。7.5.1 降电压调速降电压调速 7.5.2 绕线式
15、异步电动机转子回路串电阻调速绕线式异步电动机转子回路串电阻调速7.5.3 鼠笼式三相异步电动机变极对数调速鼠笼式三相异步电动机变极对数调速7.5.4 变频调速变频调速7.5 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速7.5.1 降电压调速降电压调速 sm降压特性降压特性Tn0n1TNTstTm自然特性自然特性Tn0n1TNTstTm自然特性自然特性串电阻特性串电阻特性7.5.2 绕线式异步电动机转子回路串电阻调速绕线式异步电动机转子回路串电阻调速7.5.3 鼠笼式三相异步电动机变极对数调速鼠笼式三相异步电动机变极对数调速A1X1A2X2A1X1A2X27.5.4 变频调速变频调速pfn1160
16、改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。从基频向下调。1 从基频向下变频调速从基频向下变频调速11111144.4 dpkNfEU 保持保持 =常数常数：11fE恒磁通控制方式恒磁通控制方式)srxsrEfpmnsrImPTM2222222111222112602 )2222211111122222211111222rxssrfEpfmpfmxsrsrfEpfm 最大
17、转矩处最大转矩处 ，对应的转差率为，对应的转差率为sm，即：，即：0dsdT22xrsm 222111112xxfEpfmTm 212111221xffEpm 常常数数 2211121221LfEpm 常数常数 pLrpfxrnsnmm60260221221 最大转矩处的转速降落为：最大转矩处的转速降落为：保持保持 =常数常数11fU2 从基频向上变频调速从基频向上变频调速 升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持电压为速时，只能保持电压为UN不变，频率越高，磁通不变，频率越高，磁通m越低，是一种降低磁通升速的方法，类似他励直流电越低，
18、是一种降低磁通升速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。动机弱磁升速情况。)1211212fLLfr )212221212xxrxxrrSm )22121111211221xxrrffpUmTm )212112111221fxxfpUm 三相异步电动机变频调速特点：三相异步电动机变频调速特点：从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；调速范围大；调速范围大；转速稳定性好；转速稳定性好；运行时运行时s小，效率高；小，效率高；频率可以连续调节，变频调速为无级频率可以连续调节，变频调速为无级调速。
19、调速。7.6 7.6 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态(制动制动)电动机生产机械TnTL电动机生产机械TnTL 电动状态电动状态 制动状态制动状态电动机制动的目的：停车；限速。电动机制动的目的：停车；限速。电动机制动的方法有：机械制动；电磁制动。电动机制动的方法有：机械制动；电磁制动。电磁制动分：能耗制动；反接制动；发电回馈制电磁制动分：能耗制动；反接制动；发电回馈制动。动。7.6.1 能耗制动能耗制动 断开交流电断开交流电,定子任意两相加直流电压。用于准定子任意两相加直流电压。用于准确停车。确停车。能耗制动状态能耗制动状态NSTnTLnU电机工作于发电机状态，电机工作
20、于发电机状态，T为制动力矩。为制动力矩。当当n=0时时,电机停转，电机停转，T=0。7.6.2 反接制动反接制动nNSn1TTL电动机状态电动机状态n1反接制动状态反接制动状态NSTnTL 电机正转时，为了停车，将定子接线任意电机正转时，为了停车，将定子接线任意对调两对调两相相，使，使n1反向反向(017.6.3 发电回馈制动发电回馈制动nNSn1TTL起动时起动时nn1,T+Tnn1nn1时时,转子电流反向转子电流反向,T,T为制为制动力矩动力矩;T=T;T=TL L稳定运行稳定运行NSTnTLn1异步电机练习题：异步电机练习题：1.有台三相异步电动机，其额定转速为1470r/min，电源频
21、率为50HZ,当转差率为0.02时，定子旋转磁场对定子的转速为 ，转子旋转磁场对转子的转速 ，转子旋转磁场对定子的转速为 。答案：有台三相异步电动机，其额定转速为1470r/min，电源频率为50HZ,当转差率为0.02时，定子旋转磁场对定子的转速为 1500r/min ，转子旋转磁场对转子的转速 30 r/min ，转子旋转磁场对定子的转速为 1500r/min 。2.一台磁极数为6的异步电动机,电源频率50HZ，其旋转磁场的转速n应为 。A 500r/min B 1000r/min C 1500r/min D 3000r/min答案：答案：B3.要改变三相异步电动机的转向，须改变 。A 电
22、源电压 B 电源频率 C 电源有效值 D 相序答案：答案：D4.一台4极的三相异步电动机，电源频率为50Hz，当转差率s=0.03时，转子转速为 ，则转子电流的频率为 。答案：一台三相异步电动机，电源频率为50Hz，当转差率s=0.03时，转子转速为 1455 r/min ，则转子电流的频率为 1.5HZ 。5.三相异步电动机在正常运行时，如果转子突然卡住不动，则转差率S=。答案：三相异步电动机在正常运行时，如果转子突然卡住不动，则转差率S=_1_。6.画出三相异步电动机的T型等效电路并根据电路列出其基本方程式。7.已知一台三相异步电动机，额定功率PN70KW，额定电压220/380V，额定转速nN725r/min，过载能力2.4。求：1）求固有机械特性（实用公式）2）起动转矩TSNmN70T95509550922725TT2.49222212.9NmNNPNmn额 定 转 矩最 大 转 矩1N12mN750725S0.033750SS(1)0.1524425.8T0.150.15NmmmnnnTssssss则：S=1时，Ts648.9N.m 作业：思考题7-2、7-8、7-10；习题7-1、7-4。需研读的教材内容：7.1、7.2、7.4.2、7.4.3、7.4.4。
