三相异步电动机的起动方法与特性(ppt 103页)
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三相异步电动机的起动方法与特性ppt(共103页)
6、三相笼型转子异步电动机的起动
• 直接起动：电流大、起动转矩不大。不能在转 子绕组中串电阻或电抗。
，
I'rs
Us RsR'r 2XsX'r 2
Scr
R'r Rs2 XS X'r 2
T ma x4 3p fRs
U s2 Rs 2X sX 'r 2
电机的电磁转矩和其转速的关系。
• 物理表达式：
TemCTmI2' co2 s'
• •
参实数用表表达达式式：：Tem2m fp(R1Rr' )U 2s 2 R (SX r' 1Xr' )2
Tem
2Tmax S S cr
S cr
S
2、固有的机械特性：
当 U 1U 1 N ;f15H 0;z 且电机定子 和转子电路中不外接电阻（电抗、电容）时
二、鼠笼式三相异步电动机的 起动方法
1、关于电动机起动
• 电机起动：电机从不工作状态到正常工作状态的过程。 • 问题
– 起动电流 – 起动转矩 – 起动时间
• 起动限制条件
– 起动转矩Tst≥1.1TN – 电机容许最大电流 – 电源容量 – 每小时最大起动次数
2、电动机的直接起动
• 直接起动：电机在静止状态下直接施加额定电压实施 的起动过程。
5、电动机的起动方法
• 直流他励电机
– 降低电枢电压起动 – 电枢回路串电阻起动
• 三相感应电机
– 降低电源电压起动 – 绕线式感应电机转子串电阻起动 – 特殊起动方式
• 绕线式转子串频敏电阻起动（属转子串电阻起动） • 深槽和双鼠笼电机的起动（属转子串电阻起动） • Y-Δ起动（属降低电压起动） • 定子串电抗器起动（属降低电压起动）
三相异步电动机的启动调速反转与制动一PPT课件
6
（2）Y-Δ降压启动
适用范围： 正常运行时定子绕组为三角形连接。
优点： 启动电流为全压启动时的1／3。
缺点：
TstY
1 3 TSt
不适合高启动转矩场合，适合空载或轻载启动
A
L1 L2 L3
UP' Z X
启 正常
QS1 FU
CY
B 动 运行
UP Z A
C
X
YB
U1 V W1
1
U2 V2 W2
Δ运行时，首尾相接构成闭环
回馈制动常用于高速且要求匀速下放重物的场合，另外在变极或变频调速过 程中，也会产生回馈制动。
16
•4
1、全压启动（直接启动）
全压启动是将电动机直接接到额定电压上的启动方式，又叫直 接启动。 优点：设备简单，操作方便，启动时间短。 缺点：启动电流较大，将使线路电压下降，影 响负载正常工作。
适用范围：电动机容量在10kW以下
5
2、降压启动
（1）定子串电阻启动
缺点：
外接启动电阻上有较大的功率损耗，经 济性较差。
——三相异步电动机的启动、 调速、反转与制动
1
三相异步电动机的启动、调速、反转与制动 能力目标：
1、能根据交流电动机的类型和使用场合，分析交流电动机 的启动、调速和制动
知识目标：
1、了解交流电机的结构，熟悉交流电机的工作原理 2、掌握交流电机的启动、调速与制动
任务一、认识交流异步电动机 任务二、三相异步电动机的启动、调速、反转与制动
流电通入两相绕组，产生固定不动的磁场n0。
电动机由于惯性仍在运转。
n1 0 N
转子导体切割固定磁场感应电流，载 流导体受到与转子惯性方向相反的电
三相异步电动机的起动方法与特性(ppt 103页)
三、绕线式三相异步电动机的 起动方法
1、绕线式三相异步电动机的起动方法
3、电动机的直接起动相关说明：
（1）三相笼型允许直接全压起动 ； （2）起动电流很大 ，可达额定电流的4～
7倍 ； （3）定子绕组漏阻抗压降增大，每极气
隙磁通量下降 ； （4）转子侧功率因数低 ； （5）起动转矩不大； （6）直接起动适用范围：非频繁、负载较
轻、电源相对电机容量足够大。
4、电动机的起动指标
（1）降压起动； （2）改变转子结构； （3）变频变压起动；
(一）降压起动
sn s01 n0 s2 scr
Us2
？ Us1
10
TL
UN
T Tmax
• 因为：
I st U s
T st
U
2 s
I
2 st
uT
u
2 I
电磁转矩、起动转矩均与电压Us的平 方成正比关系减少，而临界转差率与Us 无关。
• 所以：
电机的电磁转矩和其转速的关系。
• 物理表达式：
TemCTmI2' co2 s'
• •
参实数用表表达达式式：：Tem2m fp(R1Rr' )U 2s 2 R (SX r' 1Xr' )2
Tem
2Tmax S S cr
S cr
S
2、固有的机械特性：
当 U 1U 1 N ;f15H 0;z 且电机定子 和转子电路中不外接电阻（电抗、电容）时
• 起动电流倍数
Ist
I st IN
– 直流电机5－20，感应电机4－7。
•
起动转矩倍数
Tst
T T
• 感应电机0.9－1.3。
异步电动机培训资料PPT三相异步电动机的起动
U1N Zk
1. 定子回路串电抗器起动 2．定子回路串自耦变压器起动 3．Y——∆ 起动
二、降压起动
1. 定子回路串电抗器起动
U1 ksU1N (ks 1)
Ist ks IstN
Tst
K
s
T2 stN
例如：
ks 0.6, I s 0.6I stN ,Tst 0.36TstN
优点：起动运行可靠，设备简单；
所以起动转矩很大。
， Tst U12
缺点：
I st
U1N 大，4~7倍。
Zk
Tst
2
f [(r1
m1 pU12r2' cr2' )2 (x1
cx2')2 ]
§18—2笼型异步电动机的起动
二、降压起动 起动完成后，恢复为额定电压。 目的：限制起动电流。
全压起动时 ：TstN U1N 2
I stN
§18—1 异步电动机的起动性能
起动性能指标有：
(1) 起动电流倍数
I st I1N
越小越好；
(2) 起动转矩倍数
Tst TN
越大越好；
(3)起动时间越短越好； (4) 起动设备简单，操作方便； (5) 起动过程中损耗小。
§18—1 异步电动机的起动性能
一、 起动电流 I st ——指定子边的电流
s
所串电阻分级切除。
§18—3 绕线式异步电动机的起动
二、转子回路串频敏变阻器起动 频敏变阻器——其电阻值随频率而变化的装置。
r rm x
设计时，磁路高度饱和，其电抗较小；磁通密度较
大，铁耗大，所以 rm 起主要作用。
§18—3 绕线式异步电动机的起动
起动时n=0，s=1，频率 f2 sf1 f1 大，铁耗大，rm
第14章 三相异步电动机的启动及速度调节PPT课件
14.1 异步电动机的启动性能
启动过程： 指电动机从静止到达正常工作转速的过程。
启动过程特点： 电流一般较大，转矩并不大
原因:开始时候n＝0 ，U1
R1
R2' s
2
X 1
X
' 2
2
第1页/共73页
T CT1I2 cos2
功率因数cos2 很低
最初起动瞬间很大的启动电流引起定子 漏阻抗压降增大，主磁通约减少到额定值的一半。 一般情况:
一、转子回路串电阻启动 串入多级电阻，启动过程中采用逐级切除启动电
阻的方法。
第16页/共73页
特点和适用场合
1．起动开始时，使全部电阻均串入转子回路，随着转速 的上升，电磁转矩将减小。
2．为了缩短起动时间，通常随转速上升分级切除部分电 阻，使在整个起动过程中电动机保持有较大的电磁转矩。
3．待起动完毕后，转子绕组便被短路，转入正常运行。
第25页/共73页
2.双鼠笼式异步电动机（ Double-squirrel-cage rotor ） 上笼Top bar： 截面小，电阻大 下笼Bottom bar： 截面大，电阻小 下笼交链的漏磁 通比上笼多，漏 抗大
第26页/共73页
（1）起动时 • 转子电流的频率f2=f1，转子漏抗大于转子电阻，
第18页/共73页
工作原理：
• BP实质上是一台只有初级绕组而且铁心损耗较大 的三相变压器。BP的铁耗大就相当于Rm大。而 铁耗与磁通的频率（等于转子频率f2=sf1）的1.3 次方成正比。开始启动时，s较大，故f2较大，Rm 也较大，相当于转子电阻自动增加，则Ist减小、 Tst增大；随着启动过程的进行，n逐渐变大、s逐 渐变小，则f2变小，也就是铁耗减小，所以Rm变 小，相当于转子电阻自动变小。
启动过程： 指电动机从静止到达正常工作转速的过程。
启动过程特点： 电流一般较大，转矩并不大
原因:开始时候n＝0 ，U1
R1
R2' s
2
X 1
X
' 2
2
第1页/共73页
T CT1I2 cos2
功率因数cos2 很低
最初起动瞬间很大的启动电流引起定子 漏阻抗压降增大，主磁通约减少到额定值的一半。 一般情况:
一、转子回路串电阻启动 串入多级电阻，启动过程中采用逐级切除启动电
阻的方法。
第16页/共73页
特点和适用场合
1．起动开始时，使全部电阻均串入转子回路，随着转速 的上升，电磁转矩将减小。
2．为了缩短起动时间，通常随转速上升分级切除部分电 阻，使在整个起动过程中电动机保持有较大的电磁转矩。
3．待起动完毕后，转子绕组便被短路，转入正常运行。
第25页/共73页
2.双鼠笼式异步电动机（ Double-squirrel-cage rotor ） 上笼Top bar： 截面小，电阻大 下笼Bottom bar： 截面大，电阻小 下笼交链的漏磁 通比上笼多，漏 抗大
第26页/共73页
（1）起动时 • 转子电流的频率f2=f1，转子漏抗大于转子电阻，
第18页/共73页
工作原理：
• BP实质上是一台只有初级绕组而且铁心损耗较大 的三相变压器。BP的铁耗大就相当于Rm大。而 铁耗与磁通的频率（等于转子频率f2=sf1）的1.3 次方成正比。开始启动时，s较大，故f2较大，Rm 也较大，相当于转子电阻自动增加，则Ist减小、 Tst增大；随着启动过程的进行，n逐渐变大、s逐 渐变小，则f2变小，也就是铁耗减小，所以Rm变 小，相当于转子电阻自动变小。
第三章三相异步电动机的机械特性起动和制动.ppt
s
r2
称为附加电阻。
分析
频率折算后，转子回路电阻由两部分
组成，第一部分r2是转子绕组一相的实际 电阻，其上产生的损耗就是转子电路的铜
损 m2I22r2 ；第二部分是附加是附加电阻
1 s s r2
，其上产生的损耗
m2
I
2 2
1
s
s
r2
是虚拟损
耗，实际转子中并不存在但它却是表征实
际转动的转子的总机械功率。
电磁转矩为：
T
Pem 1
m1E2 I2 cos2 2n1
m1(4.44f1N1kw1m )I2 cos2 2f1
60
p
pm1N1kw1 2
m I 2
cos2
CT mI2 cos2
说明
CT
pm1N1kw1 2
I2
E2
(
r2 s
)
2
r2
x22
异步电动机对 电网来说是感 性负载。 一般取主磁通 为参考相量
5.功率和转矩 (1)功率平衡方程式
P1 m1U1I1 cos1 3U1I1 cos1
pCu1 m1I12r1 3I12r1
pFe
m1I
2 0
rm
3I
2 0
rm
Pem P1 pCu1 pFe
0，s
1，1 s
s
r2
0，
1
电动机没有输出，
s
s
r2
相当于短路，这时
就是前面所分析的堵转情况，定、转子电流都
很大，从T形等值电路看，此时的感应电势和
三相异步电动机的起动ppt课件
1、深槽式异步电动机(槽的高度是宽度的10～12倍)
h
0
b
（a）转子槽漏磁
（b）电流密度的分布
（c）导条的有效截面
• 越接近槽口的导体所交链的漏磁通越少，即漏抗小；接近槽
底的单元，漏抗大；
• 导体电流密度分布不均，导条的电流密度上大下小，即集肤
效应；
• 电机转速越低，转子电流频率越高，集肤效应越突出；
a. 定子串电阻或电抗降压起动
Tst
0.9 1.52TN
0.4TN
而TL0.5TN
故不能采用该起动方法。
b. Y-△降压起动
Tst
0.9 3 TN
0.3TN
而TL0.5TN
故也不能采用该起动方法。
二、三相鼠笼型异步电动机的起动方法
c.
自耦变压器降压起动
I st
Ist Ka2
Tst
Tst Ka2
T s t 0 . 9 T N ， 为 了 使 T s t T L 0 . 5 T N ， 则
0.9TN ka2
0.5TN
ka 1.34
同时，起动电流：Ist
Ist ka2
1.5IG ka2
IG
k
2 a
1.5
ka 1.22
故 取 1 . 2 2 k a 1 . 3 4 即 可 采 用 该 方 法 起 动 。
三、高起动性能的笼型异步电动机
由异步电动机起动和运行性能可知：
起动
转子电阻大
B
（a）直接起动
（b）Y-△降压起动
U1=U1=UN
U
1
=U
1
=
U
N
3
U
1
1
U1 3
h
0
b
（a）转子槽漏磁
（b）电流密度的分布
（c）导条的有效截面
• 越接近槽口的导体所交链的漏磁通越少，即漏抗小；接近槽
底的单元，漏抗大；
• 导体电流密度分布不均，导条的电流密度上大下小，即集肤
效应；
• 电机转速越低，转子电流频率越高，集肤效应越突出；
a. 定子串电阻或电抗降压起动
Tst
0.9 1.52TN
0.4TN
而TL0.5TN
故不能采用该起动方法。
b. Y-△降压起动
Tst
0.9 3 TN
0.3TN
而TL0.5TN
故也不能采用该起动方法。
二、三相鼠笼型异步电动机的起动方法
c.
自耦变压器降压起动
I st
Ist Ka2
Tst
Tst Ka2
T s t 0 . 9 T N ， 为 了 使 T s t T L 0 . 5 T N ， 则
0.9TN ka2
0.5TN
ka 1.34
同时，起动电流：Ist
Ist ka2
1.5IG ka2
IG
k
2 a
1.5
ka 1.22
故 取 1 . 2 2 k a 1 . 3 4 即 可 采 用 该 方 法 起 动 。
三、高起动性能的笼型异步电动机
由异步电动机起动和运行性能可知：
起动
转子电阻大
B
（a）直接起动
（b）Y-△降压起动
U1=U1=UN
U
1
=U
1
=
U
N
3
U
1
1
U1 3
16-三相异步电动机的启动、调速和制动PPT模板
转子串电阻启动常用于要求启动转矩较大的生产机械上， 如锻压机、起重机和卷扬机等。
（2）转子串频敏变阻器启动
频敏变阻器实质上是一个铁耗很大的三相电抗器，其等 效阻抗的大小随转子电流频率的变化而变化。转子串频敏变 阻器启动与转子串电阻启动相比，其转子等效电阻随电动机 转速的升高自动且连续的减小，启动过程平滑性较好。
在反接时，由于旋转磁场与转子的转向相反，其相对转速 n0＋n非常大，因此，转子中的感应电流也非常大。这样大的电 流会对电源及电动机产生很大的冲击，因此，为了限制此电流， 反接制动时必须在定子电路（笼型）或转子电路（绕线型）中 串接限流电阻。
反接制动制动迅速、简单，但能量消耗大，对电源及电动 机的冲击很大。
电工电子技术
【解】（1）根据式（6–22）：
3 SN 4 4PN
3 46.1 4 4 36
1.07
＜4
因Ist/IN＝4～7，所以，此电动机不能直接启动。
（2）电动机的额定转矩为：
TN
=9550
PN nN
9550 75 1480
484(N • m)
直接启动时的启动转矩为：
Tst 1.9 484 920(N • m)
变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线以改变电 动机的极对数，从而实现电动机的调速。由于磁极对数只 能成倍变化，所以，变极调速不能实现无级调速，但其经 济、简单、稳定性好，所以，许多工厂的生产机械都采用 这种方法和其他方法协调进行调速。
需要注意的是，变极调速只适用于笼型异步电动机。 因为笼型异步电动机的转子极数能自动与定子绕组的极数 相适应。
自耦变压器备有多个抽头，可根据所要求的启动转矩来 选择不同的电压（如电源电压的73%、64%、55%）。但这 种启动方法的设备费用高，不宜频繁启动。
（2）转子串频敏变阻器启动
频敏变阻器实质上是一个铁耗很大的三相电抗器，其等 效阻抗的大小随转子电流频率的变化而变化。转子串频敏变 阻器启动与转子串电阻启动相比，其转子等效电阻随电动机 转速的升高自动且连续的减小，启动过程平滑性较好。
在反接时，由于旋转磁场与转子的转向相反，其相对转速 n0＋n非常大，因此，转子中的感应电流也非常大。这样大的电 流会对电源及电动机产生很大的冲击，因此，为了限制此电流， 反接制动时必须在定子电路（笼型）或转子电路（绕线型）中 串接限流电阻。
反接制动制动迅速、简单，但能量消耗大，对电源及电动 机的冲击很大。
电工电子技术
【解】（1）根据式（6–22）：
3 SN 4 4PN
3 46.1 4 4 36
1.07
＜4
因Ist/IN＝4～7，所以，此电动机不能直接启动。
（2）电动机的额定转矩为：
TN
=9550
PN nN
9550 75 1480
484(N • m)
直接启动时的启动转矩为：
Tst 1.9 484 920(N • m)
变极调速是通过改变电动机定子绕组的接线以改变电 动机的极对数，从而实现电动机的调速。由于磁极对数只 能成倍变化，所以，变极调速不能实现无级调速，但其经 济、简单、稳定性好，所以，许多工厂的生产机械都采用 这种方法和其他方法协调进行调速。
需要注意的是，变极调速只适用于笼型异步电动机。 因为笼型异步电动机的转子极数能自动与定子绕组的极数 相适应。
自耦变压器备有多个抽头，可根据所要求的启动转矩来 选择不同的电压（如电源电压的73%、64%、55%）。但这 种启动方法的设备费用高，不宜频繁启动。
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• 直流它励电机的起动
– 起动电流 Ist＝UN/Ra – 起动转矩Tst=CTΦIst
• 三相感应电机的起动
– 起动电流 – 起动转矩
Istz1U 1z2 '
U1 (r1r2')2(x1x2 ' )2
T stm 1 Is 2 1 tr2 ' 2f1 [r ( 1 m r 1 2 'p )2 1 U 2( r2 x '1x2 ')2]
3、电动机的直接起动相关说明：
（1）三相笼型允许直接全压起动 ； （2）起动电流很大 ，可达额定电流的4～
7倍 ； （3）定子绕组漏阻抗压降增大，每极气
隙磁通量下降 ； （4）转子侧功率因数低 ； （5）起动转矩不大； （6）直接起动适用范围：非频繁、负载较
轻、电源相对电机容量足够大。
4、电动机的起动指标
第九章 三相异步电动机的电力拖动
一、异步电动机的机械特性(△) 二、鼠笼式三相异步电动机的起动方法(△) 三、绕线式三相异步电动机的起动方法(△) 四、三相异步电动机的调速(△) 五、三相异步电动机的制动(△) 六、三相异步电动机四象限运行(△)
一、异步电动机的机械特性
异步电动机的机械特性
1、机械特性：
– 改为Y接法时：
U1Y U1 / 3
IstY Ist / 3
• 优点 :UI＝In／3 • 缺点 :Ut＝Tn／3
IstY IstY Ist / 3 Ist / 3 / 3 Ist / 3
TstY
Tst
(
IstY Ist
)2
Tst
/
3
（2）三相感应电机变压器降压起动
• 变压器----自耦变压器降压起动:
的机械特性。
3、固有的机械特性的绘出：
•
起动点；
•
额定工作点；
•
同步点；
•
最大转矩点；
•
回馈制动最大转矩点；
电动机机械特性： sn s01 n0 s2 scr Us2 ？ Us1
10
TL
UN
T Tmax
• 机械特性
• 机械特性
4、人工机械特性： • 定子端电压降低； • 转子电路内串入对称电阻； • 定子电路串联对称电抗； • 定子电路串联对称电组； • 转子电路接入并联电抗；
5、电动机的起动方法
• 直流他励电机
– 降低电枢电压起动 – 电枢回路串电阻起动
• 三相感应电机
– 降低电源电压起动 – 绕线式感应电机转子串电阻起动 – 特殊起动方式
• 绕线式转子串频敏电阻起动（属转子串电阻起动） • 深槽和双鼠笼电机的起动（属转子串电阻起动） • Y-Δ起动（属降低电压起动） • 定子串电抗器起动（属降低电压起动）
降压起动仅适合空载、轻载起动。
（1）星三角降压起动：
Isy
U1 V1 W1
Iy
U2
V2 W2
a) Y 联接
IsΔ
U1 V1 W1
IΔ
U2 V2 W2
b)Δ
• Y- Δ起动
– 对正常运行采用Δ接法的电机，在起动时改接成Y 接法进行起动，起动完成后还原成Δ接法正常运行。
– 设Δ接法直接起动时起动线电流为IstΔ起动转矩为 TstΔ
（1）降压起动； （2）改变转子结构； （3）变频变压起动；
(一）降压起动
sn s01 n0 s2 scr
Us2
？ Us1
10
TL
UN
T Tmax
• 因为：
I st U s
T st
U
2 s
I
2 st
uT
u
2 I
电磁转矩、起动转矩均与电压Us的平 方成正比关系减少，而临界转差率与Us 无关。
• 所以：
• 起动电流倍数
Ist
I st IN
– 直流电机5－20，感应电机4－7。
•
起动转矩倍数
Tst
T T
• 感应电机0.9－1.3。
st N
电源提供的起动电流
• 起动电流降低倍数
uI 直接起动时电源提供电的流
• 起动转矩降低倍数
起动转矩 uT 直接起动时的起动转矩
– 注：前两个指标用于衡量起动性能，后两个指标用于衡量各种 起动方法的特点
• 斜槽 • 深槽 • 双笼型
• 集肤效应
• 集肤效应
• 集肤效应
（三）变频变压起动 • 通过改变电动机电源的电压和频率，也
可以改变电动机的起动性能。 • 具体的做法是：电压和频率同步下降，
由此：气隙磁通没有变化； 感应电动势下降了； 电阻不变，而漏阻抗下降了，相 当于电阻增加；
结论：电流下降，转矩下降不多；
– 设直接起动时起动线电流为Ist起动转矩为Tst – 使用变压器时降压变比为k
U
' 1
kU
1
电机线电流
I
' st
kI st
变压器原边电流
I stT
kI
' st
k 2 I st
uI k 2
I'
T
' st
T st
( st I st
)2
k 2 T st
uT k 2
–优点：起动定子绕组电源电压可调 –缺点：起动转矩相应下降。
三、绕线式三相异步电动机的 起动方法
1、绕线式三相异步电动机的起动方法
二、鼠笼式三相异步电动机的 起动方法
1、关于电动机起动
• 电机起动：电机从不工作状态到正常工作状态的过程。 • 问题
– 起动电流 – 起动转矩 – 起动时间
• 起动限制条件
– 起动转矩Tst≥1.1TN – 电机容许最大电流 – 电源容量 – 每小时最大起动次数
2、电动机的直接起动
• 直接起动：电机在静止状态下直接施加额定电压实施 的起动过程。
6、三相笼型转子异步电动机的起动
• 直接起动：电流大、起动转矩不大。不能在转 子绕组中串电阻或电抗。
，
I'rs
Us RsR'r 2XsX'r 2
Scr
R'r Rs2 XS X'r 2
T ma x4 3p fRs
U s2 Rs 2X sX 'r 2
n0
60 f p
• 改善起动性能的方法为：
电机的电磁转矩和其转速的关系。
• 物理表达式：
TemCTmI2' co2 s'
• •
参实数用表表达达式式：：Tem2m fp(R1Rr' )U 2s 2 R (SX r' 1Xr' )2
Tem
2Tmax S S cr
S cr
S
2、固有的机械特性：
当 U 1U 1 N ;f15H 0;z 且电机定子 和转子电路中不外接电阻（电抗、电容）时
（3）定子绕组串电阻、串电抗降压起动：
• 三相感应电机定子串电抗器起动：
起动电流Biblioteka I st U1Z1
Z
' 2
Zt
uI
Z1
Z
' 2
Z1
Z
' 2
Zt
T st
I
2 st
uT
u
2 I
• 起动转矩下降规律不变，功耗比起冷两种方式 为大。
（二）改变转子结构
• 采用电阻率高的转子绕组导条：
转子电阻增加，起动转矩增大；转差率也增大。