1、 电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）第第 4 章章 异步电机的电力拖动异步电机的电力拖动4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 4.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 4.2 电力拖动系统的稳定运行电力拖动系统的稳定运行 4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 4.4 三相异步电动机的调速三相异步电动机
2、的调速 4.5 三相异步电动机的制动三相异步电动机的制动 1.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）4.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性一、电磁转矩公式一、电磁转矩公式Pe=m2 E2 I2 cos 2T=Pe060Pe2 n0=T=CTm I2 cos 2 转矩常数转矩常数:p Pe 2 f1 =4.44 pm2kw2N2 2 CT=1.电磁转矩的物理公式电磁转矩的物理公式 E2=4.44 f1 kw2N2m 2.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）m2 p2 f1=E2sE2 R22(
3、sX2)2 R2 R22(sX2)2 2.电磁转矩的参数公式电磁转矩的参数公式p Pe2 f1 T =m2 p2 f1=E2 I2 cos 2 m2 p2 f1=sR2E22 R22(sX2)2 (4.44 f1kw2 N2m)2 m2 p2 f1=sR2 R22(sX2)2 4.44 f1kw2N2 m2 p2 f1=sR2 R22(sX2)2()U1 4.44 f1kw1N1 23.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）()2m22 =spR2 U12 f1 R22(sX2)2 kw2N2 kw1N1令令 ()2m22 KT=kw2N2kw1N1
4、T =KTspR2 U12 f1R22(sX2)2 n0TsOn104.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）3.电磁转矩的实用公式电磁转矩的实用公式 由由=0，得得 dTds 最大（临界）转矩最大（临界）转矩 TM=KT pU12 2f1X2 临界转差率临界转差率 R2X2sM=由此可见：由此可见：T(TM)U12，sM 与与 U1 无关。无关。sMR2，TM 与与 R2 无关。无关。sM，TM TM 额定电磁转矩额定电磁转矩 最大转矩倍数最大转矩倍数 TMTN MT=21X11f5.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（
5、作者：贺晓蓉）T=+2TM sMs ssM整理上面各式，得整理上面各式，得 =1 s sM TMT()2TMT由上述方程可得由上述方程可得|s|sM|时取正号。时取正号。若忽略若忽略 T0，则，则602 TN=PNnN6.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）当当 T=TN 时，则时，则 =sNsM(MT MT21)转矩实用公式的线性化表达式转矩实用公式的线性化表达式sssssssMMM当 很小时，则可以忽略项2ssMMTT 故0ssM注意：上式只适用于的范围。|s|sM|时取正号。时取正号。7.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺
6、晓蓉）章（作者：贺晓蓉）【例例 4.1.1】Y132M4 型三相异步电动机带某型三相异步电动机带某负载运行，转速负载运行，转速 n=1 455 r/min，试问该电动机的负载，试问该电动机的负载转矩转矩 TL 是多少？若负载转矩是多少？若负载转矩 TL=45 Nm，则电动机的，则电动机的转速转速 n 是多少？是多少？由电工手册查到该电机的由电工手册查到该电机的 PN=7.5 kW，n0=1 500 r/min，nN=1 440 r/min，MT=2.2。由此求得由此求得 n0n n0s=0.03 1 5001455 1 500 n0nN n0sN=0.04 1 50014401 500解：解：
7、8.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）sM=sN/(MT -MT21)=0.04/(2.2 -2.221)=0.166 602 TN=PNnN602=Nm=49.76 Nm 7 500 1 440TM=MT TN=2.249.76 Nm=109.47 Nm 忽略忽略 T0，则，则 TL=T2 sM s=T=2TM ssM =Nm=38.32 Nm +2 109.47 0.03 0.1660.166 0.03 9.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）当当 TL=T2=T=45 Nm 时时=0.166 1 (
8、)2 109.47 45 109.47 45=0.036 n=(1s)n0=(10.036)1 500 r/min =1 446 r/minTMTs=sM 1 TMT()2034.0166.0*47.109*24522MMMMSTTSSSTT或由10.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）OTs二、固有特性二、固有特性 当当 U1、f1、R2、X2=常数时：常数时：T=f(s)转矩特性转矩特性 n=f(T)机械特性机械特性 当当 U1L=U1N、f1=fN，且绕线型转子中不外，且绕线型转子中不外串电阻或电抗时的特性称为串电阻或电抗时的特性称为固有特性固
9、有特性。1n0 M SNN M S固有机械特性曲线固有机械特性曲线固有转矩特性曲线固有转矩特性曲线TsOn1011.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）额定状态是指各个物理额定状态是指各个物理 量都等于额定值的状态。量都等于额定值的状态。N点点：n=nN，s=sN，T=TN，P2=PN。1.额定状态（额定状态（N点）点）nNTNn0TnON sN=0.01 0.09 很小，很小，T 增加时，增加时，n 下降很少下降很少 硬特性。硬特性。工作段工作段额定状态额定状态说明了电动机说明了电动机 长期运行的能力长期运行的能力 TLTN，P2 PN，I1 IN
10、。12.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）临界转速临界转速 2.临界状态（临界状态（M 点）点）n0nTOM 对应对应 s=sM，T=TM 的状态。的状态。nMTM 临界状态说明了电动机的临界状态说明了电动机的 短时过载能力。短时过载能力。MT=TMTN Y 系列三相异步电动机系列三相异步电动机 MT=2 2.2过载倍数过载倍数13.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）大连理工大学电气工程系3.起动起动(堵转堵转)状态（状态（S 点）点）对应对应 s=1，n=0 的状态。的状态。又称为起动状态。又称为起动
11、状态。起动状态说明了电动机起动状态说明了电动机直接直接 起动的能力。起动的能力。起动条件起动条件 (1)TS (1.1 1.2)TL。(2)IS允许值。允许值。起动转矩倍数起动转矩倍数n0TnOSTS ST=TSTN 起动电流倍数起动电流倍数 SC=ISIN Y 系列三相系列三相 异步电动机异步电动机 ST=1.6 2.2 SC=5.5 7.014.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）T =KTspR2 U12 f1R22(sX2)2 s=1带入上式，得：带入上式，得：TS=KTpR2 U12 f1（R22X22）由此可见：由此可见：TS U12，在
12、转子回路串入在转子回路串入适当电阻，可以使适当电阻，可以使TS TM,TS TS 21X11fTM=KT pU12 2f1X215.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）【例例 4.1.2】一台一台Y225M2 型三相异步电型三相异步电动机，若动机，若 TL=200 Nm，试问能否带此负载：，试问能否带此负载：(1)长期长期运行；运行；(2)短时短时运行；运行；(3)直接起动（设直接起动（设 Is 在允许范围内）在允许范围内）。解：解：查电工手册得知该电机的查电工手册得知该电机的 PN=45 kW，nN=2 970 r/min，MT=2.2，ST=2.
13、0。602 TN=PNnN6023.14=Nm=145 Nm451032 970由于由于 TNTL，故不能带此负载，故不能带此负载长期长期运行。运行。(1)电动机的额定转矩电动机的额定转矩 16.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）(2)电动机的最大转矩电动机的最大转矩 TM=MT TN=2.2145 Nm=319 Nm由于由于 TMTL，故可以带此负载，故可以带此负载短时短时运行。运行。(3)电动机的起动转矩电动机的起动转矩 TST=STTN=2.0145 Nm=290 Nm由于由于 TSTTL，且超过，且超过 1.1 倍倍 TL，故可以带此负，故
14、可以带此负载载直接起动直接起动。17.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）三、人为特性三、人为特性由电动机的机械特性参数表达式可见：由电动机的机械特性参数表达式可见：异步电动机电磁转矩异步电动机电磁转矩 T 的数值是由某一转速的数值是由某一转速n(或或 s)下，下，电源电压电源电压 U1、电源频率电源频率 f1、磁极对数磁极对数 p、定子及转子电路的电阻定子及转子电路的电阻r1、r2及电抗及电抗 x1、x2等参数决定。等参数决定。T =KTspR2 U12 f1R22(sX2)2 人为地改变电源电压、电源频率、定子极对数、定子和转子人为地改变电源电压
15、、电源频率、定子极对数、定子和转子电路的电阻及电抗等参数，可得到不同的人为机械特性。电路的电阻及电抗等参数，可得到不同的人为机械特性。18.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）U1U1三、人为特性三、人为特性1.降低定子电压时的人为特性降低定子电压时的人为特性sMTsOU1U1U1U1sMnTOU1U1SM 与与U1无关无关 TM(TS)正比于正比于 U12TM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=TS=KTpR2 U12 f1(R22X22)TM TM 19.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）2.增
16、加转子电阻时的人为特性增加转子电阻时的人为特性sM 正比于正比于 R2，TM 与与 R2 无关。无关。TMTsOR2 R2R2 R2nTOTMR2 R2R2 fN,则则 m m，电机得不到充分利用。电机得不到充分利用。(2)f1fNN1N111UUUUconstfU故应保持，不允许，则若保持（不变）（不变）24.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）4.改变磁极对数时的人为特性改变磁极对数时的人为特性U1U2U3U4(a)p=2S NN SU1U2U3U4NS (b)p=1电流反向变极法电流反向变极法 绕组改接后，使其中一半绕组中的绕组改接后，使其中一
17、半绕组中的 电流改变方向，从而改变极对数。电流改变方向，从而改变极对数。25.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）Y(2p)YY(p)(2p)定子绕组常用的接法定子绕组常用的接法 26.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）2pp低速倍极数低速倍极数D接法，高速少极数接法，高速少极数YY接法接法。注意：变极后注意：变极后相序发生了变化。相序发生了变化。为保持高速与低为保持高速与低速时电机的转向速时电机的转向不变，应将不变，应将B、C两相的出线端两相的出线端交换。交换。27.电气工程与自动化系电气工程与自动化系
18、 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）2pp低速倍极数低速倍极数Y接法，高速少极数接法，高速少极数YY接法接法 28.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）1.Y YY变极变极(1)2pp ，n0 2n0(2)N1N1/2，KT4KT(3)sM 不变，不变，U1不变不变(4)n=n0nM=sM n0 2sMn0(5)TM(TS)2TM(TS)n0TnOYYY0.5n0 KT=()2m22 kw2N2 kw1N1 TM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=TS=KTpR2 U12 f1 (R22X22)29.电气工程与自动化系电气工程与自动化系
19、 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）2.YY变极变极(1)2p p，n0 2n0(2)N1N1/2，KT4KT (3)sM 不变，不变，U1 U1/3 n0TnOYY0.5n0(4)n=n0nM=sM n0 2sMn0(5)TM(TS)2/3TM(TS)KT=()2m22 kw2N2 kw1N1 TM=KT pU12 2f1X2R2X2sM=TS=KTpR2 U12 f1 (R22X22)30.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）4.2 电力拖动系统的稳定运行电力拖动系统的稳定运行 一、负载的机械特性一、负载的机械特性 n=f(TL)转速和转
20、矩的参考方向：转速和转矩的参考方向：OTLn+TLTL1.恒转矩负载特性恒转矩负载特性nT(T2)TL(T0)由摩擦力产生的。由摩擦力产生的。当当 n0，TL0 当当 n 0，TL0 如机床平移机构、如机床平移机构、压延设备等。压延设备等。TTL=Jdd t(1)反抗性恒转矩负载反抗性恒转矩负载 31.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）OTLnOTLn(2)位能性恒转矩负载位能性恒转矩负载 由重力作用产生的。由重力作用产生的。当当 n0，TL0 当当 n 0，TL0 如起重机的提升机构如起重机的提升机构 和矿井卷扬机等。和矿井卷扬机等。TL n=常
21、数。常数。如机床的主轴系统等。如机床的主轴系统等。TL1n2.恒功率负载特性恒功率负载特性32.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）3.通风机负载特性通风机负载特性 OTLn TLn2 TL 的方向始终与的方向始终与 n 的方向相反。的方向相反。如通风机、水泵、油泵等。如通风机、水泵、油泵等。实际的通风机负载实际的通风机负载OTLnT0TL=T0k n233.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）二、稳定运行的条件二、稳定运行的条件当系统在某一工作点稳定运行时，扰动作用会导致系统的当系统在某一工作点稳定运行时
22、，扰动作用会导致系统的转速发生变化。如果在扰动持续期间，系统能在新的条件转速发生变化。如果在扰动持续期间，系统能在新的条件下达到新的平衡，在新的工作点稳速运行，而且在扰动消下达到新的平衡，在新的工作点稳速运行，而且在扰动消失后能够自动回到原来的工作点稳速运行，这样的系统是失后能够自动回到原来的工作点稳速运行，这样的系统是稳定的。否则，系统是不稳定的。稳定的。否则，系统是不稳定的。充分条件充分条件运动方程运动方程:TTL=Jdd t当当T=TL时，时，,电力拖动系统处于稳定状态电力拖动系统处于稳定状态必要条件必要条件=0dd tTTL 0加速加速TTL 0减速减速过渡过程过渡过程:34.电气工程
23、与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）n0TnOTLab 干扰使干扰使 TL a 点点:TTL n T a a点。点。a 点。点。n T 干扰过后干扰过后 TTL T=TL 35.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）n0TnOTLaba 干扰使干扰使 TL a 点点:TTL n T a点。点。干扰过后干扰过后 TTL n T T=TL a 点。点。干扰使干扰使 TL n TTLT a 点。点。T=TL干扰过后干扰过后 TTL n T T=TL a 点。点。36.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺
24、晓蓉）章（作者：贺晓蓉）n0TnOabTLb 点点:干扰使干扰使 TL n n=0 堵转。堵转。T n TTL干扰过后干扰过后 T TL，不能运行。，不能运行。b37.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）n0TnOabTLb 点点:干扰使干扰使 TL n T n n=0 堵转。堵转。TTL干扰过后干扰过后 T TL，不能运行。，不能运行。干扰使干扰使 TL n TTLT T=TL b 点。点。n b干扰过后干扰过后 TTL n T a 点。点。38.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）稳定运行的充分条件稳定
25、运行的充分条件:dTdndTLdnn0TnOabTL 稳定运行点稳定运行点 不稳定不稳定 运行点运行点 39.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）在工作点上方做一条水平直线，分别交在工作点上方做一条水平直线，分别交T-n 曲线曲线于于A点，点，TL-n 曲线于曲线于B点，若点，若A点在点在B点左侧点左侧，则系，则系统稳定统稳定,否则，系统不稳定。否则，系统不稳定。.nTTTLAB电力拖动系统稳定运行的简便判定法电力拖动系统稳定运行的简便判定法dTdndTLdn40.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）n0T
26、nO 电动机的自适应负载能力电动机的自适应负载能力 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调整这种能力称为自适应负载能力。调整这种能力称为自适应负载能力。自适应负载能力自适应负载能力是是电动机电动机区别于其他动力机械的重要特区别于其他动力机械的重要特点。点。如如:柴油机当负载增加时，柴油机当负载增加时，必须由操作者加大油门，才能必须由操作者加大油门，才能带动新的负载。带动新的负载。a 点点TL 新的平衡新的平衡 TL a点点aaTTL0n I2 T I1 P1 TL41.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）nTL
27、T+n-nn0AB问题：判断下面的系统能否稳定运行？问题：判断下面的系统能否稳定运行？nTLTn042.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）4.3 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 当异步电动机接到三相对称电源后，如果电磁转矩大于当异步电动机接到三相对称电源后，如果电磁转矩大于负载转矩，转子就从静止状态旋转起来，并逐步过渡到负载转矩，转子就从静止状态旋转起来，并逐步过渡到稳定运行状态，这个过程叫做异步电动机的起动。稳定运行状态，这个过程叫做异步电动机的起动。一、电动机的起动指标一、电动机的起动指标1.起动转矩足够大。起动转矩足够大。TS TL
28、。一般要求一般要求 TS (1.1 1.2)TL2.起动电流不超过允许范围。起动电流不超过允许范围。3.起动设备应力求结构简单、操作方便、价格低廉、起动设备应力求结构简单、操作方便、价格低廉、制造和维修方便。制造和维修方便。4.应力求降低起动过程中的能量损耗。应力求降低起动过程中的能量损耗。43.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）异步电动机的实际起动情况异步电动机的实际起动情况 起动电流大：起动电流大：IS=SCIN=(5.57)IN 起动转矩小：起动转矩小：TS=StTN=(1.62.2)TN 不利影响不利影响(1)大的大的 IST使电网电压降低
29、，影响自身及其他负载使电网电压降低，影响自身及其他负载 工作。工作。(2)频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。思考：为什么异步电动机起动电流大而起动转矩思考：为什么异步电动机起动电流大而起动转矩 并不大？并不大？44.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）起动电流大的原因：起动电流大的原因：起动瞬间起动瞬间 s=1s=1，根据等效电路，根据等效电路可可见，起动时，电动机的阻抗显著减小，电流显著增大。见，起动时，电动机的阻抗显著减小，电流显著增大。IS=(5.57)IN E1=E2U1I1R1 jX1jX2 R
30、2I21s R2 sR0jX0I022cosICTmT起动转矩不大的原因：起动转矩不大的原因：(1)起动电流大，阻抗压降大，感应电势小，说明磁通起动电流大，阻抗压降大，感应电势小，说明磁通 小小(2)s=1时，时，很小。很小。TS=(1.62.2)TN 若起动转矩若起动转矩TS过小，将无法直接起动电动机。过小，将无法直接起动电动机。2cosm45.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）二、笼型异步电动机的二、笼型异步电动机的直接起动直接起动1.小容量的电动机（小容量的电动机（PN 7.5kW）2.电动机容量满足如下要求：电动机容量满足如下要求：ISIN
31、 SC=143+电源总容量电源总容量(kVA)电动机容量电动机容量(kW)46.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）三、笼型异步电动机的减压起动三、笼型异步电动机的减压起动1.定子串联电阻或电抗减压定子串联电阻或电抗减压起动起动M33 RSQ1 FUQ2起动起动运行运行M3XSQ1 FUQ23 47.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）适用于：正常运行为形联结的电动机。适用于：正常运行为形联结的电动机。2.星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2
32、48.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）适用于：正常运行为形联结的电动机。适用于：正常运行为形联结的电动机。2.星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）3 UNQ1 FUQ2U1U2V1V2W1W2Y 起动起动49.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）适用于：正常运行为形联结的电动机。适用于：正常运行为形联结的电动机。2.星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）运行运行Q23 UNQ1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相电压比定子相电压比 定子相电流比定子相电流比 起动线
33、电流比起动线电流比U1PYU1PUN 3UN=1 3I1PYI1PU1PYU1P=1 3ISYISI1PY 3 I1P=1350.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）电源电流比电源电流比 起动转矩比起动转矩比 TSYTSU1PYU1P=13()2IYIISYIS=13 51.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）(2)ISYImax（线路中允许的最大电流）。（线路中允许的最大电流）。(3)TSY(1.1 1.2)TL。Y 起动的使用条件起动的使用条件 (1)正常运行时应采用正常运行时应采用 形连接的电动机。形
34、连接的电动机。该起动方法只适用于轻载或空载起动。优点是该起动方法只适用于轻载或空载起动。优点是体积小重量轻、运行可靠、检修方便。缺点是起体积小重量轻、运行可靠、检修方便。缺点是起动电压不能根据负载选择。动电压不能根据负载选择。52.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）2.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TA3 UNQ1 FUQ2M353.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）大连理工大学电气工程系2.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动3 UNQ1 FUQ2TAM3起动起动54.电气工程与自动化系电气工程
35、与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）大连理工大学电气工程系2.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动Q1 FU运行运行TA3 UNQ2M355.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）2.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动3 UNQ1 FUQ2TAM3起动起动U降压比降压比 定子线电压比定子线电压比 U1LaU1LbUUN=KA 定子相电压比定子相电压比 U1PaU1Pb=KAU1LaU1Lb 定子相电流比定子相电流比 I1PaI1Pb=KAU1PaU1Pb56.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺
36、晓蓉）大连理工大学电气工程系2.自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动TAM33 UNQ1 FUQ2起动起动ISaKAISa 起动电流比起动电流比ISaISbI1PaI1Pb=KA 电源电流比电源电流比IaIb KAISa ISb=KA2 起动转矩比起动转矩比=KA2 TSaTSbU1PaU1Pb=()257.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）降压比降压比 KA 可调可调 QJ2 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器：KA=0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器：KA=0.4、0.6、0.8(1)ISTaImax（线路
37、中允许的最大电流）（线路中允许的最大电流）(2)TSTa(1.1 1.2)TL 自耦变压器自耦变压器减压减压起动起动的使用条件的使用条件 自耦变压器适用于大中型电动机的减压起动。其自耦变压器适用于大中型电动机的减压起动。其优点是电压抽头可供不同负载时选择。缺点是自耦优点是电压抽头可供不同负载时选择。缺点是自耦变压器的体积大而重、价格高、控制线路较复杂、变压器的体积大而重、价格高、控制线路较复杂、且不允许频繁起动。且不允许频繁起动。58.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）【例例 4.3.1】一台一台 Y250M6 型三相笼型异步电动型三相笼型异步电动
38、机，机，UN=380 V，联结，联结，PN=37 kW，nN=985 r/min，IN=72 A，ST=1.8，SC=6.5。如果要求电动机起动时，。如果要求电动机起动时，起起动转矩必须大于动转矩必须大于 250 Nm，从电源取用的电流必须小于，从电源取用的电流必须小于 360A。试问：。试问：(1)能否直接起动？能否直接起动？(2)能否采用能否采用 Y 起动？起动？(3)能否采用能否采用 KA=0.8 的自耦变压器起动？的自耦变压器起动？解：解：(1)能否直接起动能否直接起动602 TN=PN nN=Nm=359 Nm 6023.1437103985直接起动时起动转矩和起动电流为直接起动时起
39、动转矩和起动电流为 TST=ST TN=1.8359 Nm=646 Nm IST=SC IN=6.572 A=468 A59.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）虽然虽然 TST250 Nm，但是但是 IST 360 A，所以所以 不能采用直接起动。不能采用直接起动。(2)能否采用能否采用 Y 起动起动 TSTY=TST13=646 Nm=215 Nm13ISTY=IST13=468 A=156 A13 虽然虽然 ISTY360 A，但是但是 TSTY250 Nm，所以所以 不能采用不能采用 Y 起动。起动。(3)能否采用能否采用 KA=0.8 的自
40、耦变压器起动的自耦变压器起动 TSTa=KA2TST=0.82646 Nm=413 Nm ISTa=KA2IST=0.82468 A=300 A60.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）由于由于 TSTa 250 Nm，而且而且 ISTa360 A，所以所以 能采用能采用 KA=0.8 的自耦变压器起动。的自耦变压器起动。61.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）4.软起动器软起动器起动起动UNtstuOU0ILitOIRts限压限压起动模式起动模式的起动过程的起动过程限流限流起动模式起动模式的起动过程的起
41、动过程M33 Q 软起动器软起动器62.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）四、四、绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 1.无级起动无级起动3 Q定子定子电刷滑环起动变阻器转子转子63.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）n0TnOT1 TNTM nNnM1NnM2M1abcdM2由几何关系求得起动变阻器的最大值为由几何关系求得起动变阻器的最大值为R2=sN U2N3 I2N由铭牌数据求得转子每相绕组电阻的公式为由铭牌数据求得转子每相绕组电阻的公式为RST=(1)TNs
42、N T1R264.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）附（转子电阻的求取）：附（转子电阻的求取）：转子绕组为星形接法，在额定状态下运行时：转子绕组为星形接法，在额定状态下运行时：NNNNNNNNNIUUIXsXsRUXsREI22N222N22N22222N22222N23sRR3ss)(3/s)(s+可以忽略不计，则很小，由于65.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）RST1RST23 M3Q1 Q2Q(1)起动过程分析起动过程分析串联串联 RST1 和和 RST2 起动（特性起动（特性 a）总电阻总电阻
43、 R22=R2+RST1+RST2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除切除 RST22.有级起动有级起动66.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上合上 Q2，切除，切除 RST2（特性（特性 b）总电阻总电阻 R21=R2+RST13 M3Q1 Q2RST1RST2Q切除切除 RST167.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）合上合上 Q1，切除，切除 RST1（特性（特性 c）总电阻总电阻:R20R2 c(R20)b(R21)
44、n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2p3 M3Q1 Q2 RST1RST2Q分级起动时使每一级的分级起动时使每一级的I I1 1（或（或T T1 1）与）与I I2 2（或（或T T2 2）取得大小一）取得大小一致，可以使电动机较均匀加速，并能改变电动机的换向情致，可以使电动机较均匀加速，并能改变电动机的换向情况，缓和起动转矩对传动机构和工作机械的有害冲击。况，缓和起动转矩对传动机构和工作机械的有害冲击。68.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）(2)起动电阻的计算起动电阻的计算 选择选择 T1 和和 T2 起动转矩：起动转矩
45、：T1=(0.8 0.9)TM 切换转矩：切换转矩：T2=(1.1 1.2)TL 求出起切转矩比求出起切转矩比 =T1T2 确定起动级数确定起动级数 m 根据相似三角形的几何关系来推导。根据相似三角形的几何关系来推导。69.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）T1 n0 nc1TM n0 nMc=sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2pT2 n0 nc2TM n0 nMc=sc2sMc同理可得：同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc
46、2sMc因为因为 sa2=sb1，sb2=sc1 sM R2 =T1T2=sMasMb=R22R21所以所以 =T1T2=sMbsMc=R21R270.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）因此有下面的关系因此有下面的关系 R21=R2 R22=R21=2R2对于对于 m 级起动，有级起动，有 R2m=mR2式中式中 R2m=R2RST1RST2 RSTm 于是得到下式：于是得到下式：=R2m R2 m因为因为 sMcsMasc1=sa1=R2R22=1R2R2271.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）对于
47、对于 m 级起动，则有级起动，则有 sc1=R2R2m在固有特性在固有特性 c 上，有关系上，有关系 T1TN=sc1sN=TN sNT1 m因此可得因此可得=R2m R2 mm=TNsNT1 lg lg 重新计算重新计算 ，校验，校验T2是否在规定范围内。是否在规定范围内。72.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）大连理工大学电气工程系 求出各级起动电阻求出各级起动电阻RSTi=(i i-1)R2i=1,2,373.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）【例例 4.3.2】JR414 型三相绕线型异步电动机
48、拖动型三相绕线型异步电动机拖动某生产机械。已知电动机的某生产机械。已知电动机的 PN=40 kW，nN=1 435 r/min，MT=2.6，U2N=290 V，I2N=86 A。已知起动时的负载转。已知起动时的负载转矩矩 TL=200 Nm，采用转子电路串电阻起动。起动级数初步，采用转子电路串电阻起动。起动级数初步定为三级定为三级。求各级应求各级应串串联的起动联的起动电阻电阻。解：解：(1)选择起动转矩选择起动转矩 T1 602 TN=PN nN=Nm=266.32 Nm 6023.14401031 435 TM=MT TN=2.6266.32 Nm=692.43 Nm T1=(0.8 0.
49、9)TM=(553.94 623.19)Nm取取 T1=580 Nm74.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）(2)求出起切转矩比求出起切转矩比 T2=T1=Nm=263.64 Nm 580 2.2由于由于 T2 1.1TL，所以所选所以所选 m 和和 合适。合适。=2.2 266.32 0.043 3580 3 n0 nN n0sN=1 500 1 435 1 500=0.043 3 =TN sNT1 mR2=sN U2N 3 I2N=0.084 4 0.043 3290 1.73286(3)求出切换转矩求出切换转矩 T2(4)求出转子每相绕组电阻
50、求出转子每相绕组电阻 R2 75.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）(5)求出各级起动电阻求出各级起动电阻RST1=(1)R2 =(2.21)0.084 4 =0.1 RST2=(2)R2 =(2.222.2)0.084 4 =0.22 RST3=(3 2)R2 =(2.23 2.22)0.084 4 =0.49 76.电气工程与自动化系电气工程与自动化系 第第4章（作者：贺晓蓉）章（作者：贺晓蓉）频敏变阻器频敏变阻器 频率高：损耗大，电阻大。频率高：损耗大，电阻大。频率低：损耗小，电阻小。频率低：损耗小，电阻小。转子电路起动时转子电路起动时 f2
