第七章 三相异步电动机电力拖动
电机与拖动基础习题解答第七章
武汉纺织大学第七章7 . 1 为什么小容量的直流电动机不允许直接起动,而小容量的三相异步电动机却可以直接起动?答: 直流电动机电压方程是a a a I R E U +=,感应电动势a E 与转速成正比, 起动瞬间电动机转速为零, 感应电动势亦为零,外加电压等于电枢电阻压降,而直流电动机的电枢电阻很小,使得起动电流很大,所以直流电动机不允许直接起动。
对三相异步电动机而言, 起动电流st I =2212211)()(X X R R U '++'+,起动时的阻抗中除了电阻(21R R '+)外,还有电抗 (21X X '+),小容量的三相异步电动机起动时阻抗比较大,所以可以直接起动。
7 . 2 三相异步电动机起动时,为什么起动电流很大,而起动转矩却不大?答: 三相异步电动机起动瞬间转速为零,定子旋转磁场相对于转子的切割速度最大,在转子绕组中产生的感应电动势最大,使得转子电流很大,从而使得定子电流即起动电流很大。
定子电压方程式是1U = -1E +1Z 1I ,起动电流很大,使得定子绕组的漏阻抗压降1Z 1I 增大,感应电动势1E 减小, 1E 与气隙磁通1Φ成正比,从而导致1Φ减小到额定值的一半;起动时n=0 ,s=1 ,转子电流频率112f sf f ==为最高, 转子电抗2X 为最大,使得转子功率因数cos 2ϕ比较小; 由电磁转矩表达式T=T C 1Φ2I ' cos 2ϕ可知,T 与1Φ、2I '和cos 2ϕ分别成正比关系,尽管起动时2I '很大,但是1Φ的减小和cos 2ϕ的减小,使得起动转矩却不够大。
7 . 3 什么情况下三相异步电动机不允许直接起动?答: 如果电源容量相对于电动机的容量而言不是足够大时就不允许直接起动电动机,一般可根据经验公式来判断,即起动电流倍数I K 应满足下述条件I K =N st I I ≤43+NN P S 4 电动机才允许直接起动,否则不允许直接起动。
三相异步电动机的拖动方式教学课件
运行中发热
检查电动机是否过载，检查电源 电压是否过高或过低，检查电动
机冷却系统是否正常。
运行中振动
检查电动机安装基础是否牢固， 检查电动机转子是否平衡，检查
电动机轴承是否磨损。
保养与润滑
根据电动机的型号和使用情况， 定期更换轴承润滑脂。
检查电动机的轴承是否磨损，如 磨损严重应及时更换。
这种方式能够减小启动电流对电网的冲击，减小机械冲击， 延长设备使用寿命，但调速性能较差。
开关磁阻电机拖动方式
开关磁阻电机拖动方式是指利用开关磁阻电机作为动力源 的拖动方式。
这种方式具有结构简单、可靠性高、成本低等优点，且调 速性能优良，适用于需要高精度速度控制的应用场景。
03 三相异步电动机拖动方式 的选择
三相异步电动机的拖动方式教学课 件
目录
• 三相异步电动机简介 • 三相异步电动机的拖动方式 • 三相异步电动机拖动方式的选择 • 三相异步电动机拖动系统的维护与保养 • 三相异步电动机拖动系统的应用实例
01 三相异步电动机简介
三相异步电动机的基本结构
定子
气隙
由铁芯和绕组组成，是电动机的静止 部分。
三相异步电动机的特点
01
02
03
04
结构简单、价格便宜、维护方 便。
运行可靠、效率高、功率因数 高。
调速性能好，能够根据不同的 需求进行调速。
对电源的电压和频率有一定的 要求，否则会影响电动机的正
常运行。
02 三相异步电动机的拖动方 式
直接拖动方式
01
直接拖动方式是指将三相异步电 动机直接与负载连接，通过改变 输入到电动机的三相电压或电流 来实现调速。
定期检查电动机的冷却系统，确 保冷却效果良好。
第七章 三相异步电动机的电力拖动习题答案
1习题答案7.1 某三相鼠笼式异步电动机的额定数据如下： ，，， ，起动电流倍数（定义为起动电流与额定电流之比），起动转矩倍数 ，过载能力 。
定子绕组采用接法。
试求：（1）直接起动时的电流与转矩；（2）如果采用 起动，能带动1000Nm的恒转矩负载起动吗？为什么？（3）为使得起动时的最大电流不超过1800A且起动转矩不超过1000Nm，采用自耦变压降压起动。
已知起动用自耦变压器的抽头分别为55%、64%、73%三档；试问应取哪一档抽头电压？在所取的这一档抽头电压下起动时的起动转矩和起动电流各为多少？解：（1）直接起动时定子绕组中的电流为额定转矩为直接起动时的起动转矩为（2）若采用 起动，则起动转矩为因此，采用 起动不能带动1000Nm的恒转矩负载起动。
（3）若采用自耦变压器起动，则电网侧的起动电流和起动转矩分别为当抽头为55%时，当抽头为64%时，当抽头为73%时，由此可见，只有抽头为64%时的一档才能满足要求。
此档的起动电流为1446.26A，起动转矩为1213.97mN•。
7.3一台三相绕线式异步电动机，转子绕组为Y接，其额定数据为：，，，, ， ，,过载能力 ，拖动恒转矩负载 时，要求电动机在下运行。
（1）若采用转子串接电阻调速，试求每相应串入的电阻值；（2）若采用改变定子电压调速，可行吗？（3）若采用变频调速，保持=常数，试求定子绕组所需的频率与电压。
（提示：转子电阻可根据 （转子为Y接）计算）解：额定转差率为产生最大电磁转矩时的临界转差率可通过下列方程获得。
根据三相异步电动机机械特性的实用公式得于是，转子回路未串任何电阻时的临界转差率为转子每相的电阻为转速为540r/min时的转差率为解此类题目时，最好首先绘出三相异步电动机相应运行状态的机械特性，然后，将电机拖动问题转换为解析几何问题，由此再求解所要求的物理参数或控制量。
（1）若采用转子串电阻调速，相应的机械特性如图7.45所示。
图7.45 练习题7.3图很显然,根据题意,本题旨在求解图7.45中通过B点时的机械特性所对应的转子电阻。
三相异步电动机的电力拖动【精选】
1 k2
自耦变压器一般有三个分接头可供选用。
精品pp
3.5.3 变频起动
起动时，给三相异步电动机加低压低频的交 流电，随着转速的上升，逐渐提高电源的电压和 频率，直到额定电压和频率。
精品pp
3.5.4 绕线型异步电动机转子串电阻起动
I st
U N (R1 R2 Rst )2 ( X1 X 2 )2
精品pp
回馈制动
2、正向回馈制动（变极或变频调速过程中出现）
电机机械特性曲线1，运 行于A点。 当电机采用变极（增加极 数）或变频（降低频率） 进行调速时，机械特性变 为2。同步速变为 n1 。
电机工作点由A变到B，电 磁转矩为负，nB n1 ，电机 处于回馈制动状态。
精品pp
第五节 三相异步电动机的调速
U N
(Rk Rst )2 X k 2
Tst
2f1
m1 pU12 R2' (R1 R2' )2 ( X1
X
' 2
)2
在转子回路中串联适当的电阻,既能
限制起动电流，又能增大起动转矩。
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多级对 称电阻，并随着转速的升高，逐渐切 除起动电阻。
精品pp
变转差调速 1、转子回路串电阻调速
绕线式异步电动机的转子回路串入对称三相调节电阻，其机 械特性曲线ｎ=f(Ｔ)形状将发生变化。最大转矩的位置随所串 电阻的增大而下移。
精品pp
转子回路串电阻调速的特点：
1、调速方法简单，初投资少； 2、低速时机械特性软，调速的平滑性差，调速
范围不大； 3、铜耗大，效率低，电机发热严重。 属于恒转矩调速，多用于断续工作的生产机械，在低速运行的 时间不长，且要求调速性能不高的场合，如用于桥式起重机。
第七章电力拖动基础
•限制Ist的措施：
•（1）启动时在电枢回路串电阻。
•（2）启动时降低电枢电压。
第七章电力拖动基础
•注意： •直流机在启动和工作时，励磁电路一定要接通， •不能让它断开，而且启动时要满励磁。否则，磁 •路中只有很少的剩磁，可能产生以下事故：
•(1)若电动机原本静止，由于励磁转矩 T = KT Ia， • 而 0 ，电机将不能启动，因此，反电动势
•2. 变转矩负载机械特性 • (1) 通风机型负载机械特性: 其转矩与转速的平方成正比。 • (2) 恒功率型负载机械特性: 转矩与转速成反比, 而两 • 者之积(功率)近似保持不变。
第七章电力拖动基础
•船舶起货机的多级传动机构是 反抗性摩擦转矩，当起升重物 时电动机的负载阻转矩是位能 转矩与反抗转矩之和TL，而下 放重物时则是两者之差TL/。
的转速之上有T＜TL，而在交点所对应的转速之下T＞TL 。
动机的起动、制动与调速
•一、 异步电动机的起动 •1.（1） 鼠笼式三相交流异步电动机全电压直接起动 •起动时电动机的电磁转矩T=Tst， TL=TLst，根据拖动系统运动方程式，
此时ΔT＞0，拖动系统由静止开始加
第七章电力拖动基础
•为保持变极前后电动机的转向不变, 变极时必须同时改变定 子接电源的相序. •优点：设备简单，运行可靠， 特性硬，运转平稳。 •缺点：为跳跃式的有级调速。
第七章电力拖动基础
•3. 变频调速
•在 额 定 频 率 以 上 用 保 持 电 压 U1=Un不变的升频调速, 可使变 频调速获得更宽的调速范围。
•1. 反接制动 •2. 回馈(发电)制动
•3. 能耗制动
第七章电力拖动基础
•1. 反接制动 •异步电动机反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制 动两种。反接制动时，转子的转向与定子旋转磁场的转 向相反，即与的符号相反，因此电动机分别运行于正转 电动特性曲线向第IV象限的延伸段或反转电动特性曲线 向第II象限的延伸段。
电机及拖动基础(第5版)课件：三相异步电动机的电力拖动
r1 r2'
s2
X1
X
' 2
2
当s， s0区间，Ts 当s继续至s1区间，T1/s
最 大 转 矩 点
临界转差率
sm
r2,
X1
X
' 2
最大转矩倍数
最大转矩
Tmax
m1 pU12
4f1
X1
X
' 2
过载能力
m
Tmax TN
一般：2.0～2.2
起动时，s=1，代入公式：
起动
转矩
Tst
m1 pU12 r2,
而在分析异步电动机的电力拖动时，是与直流电动 机对比，运用机械特性和基本方程对起动、制动和调速 分析其原理和进行相关计算，得出各种运行状态时的不 同的性能特点。
《电机及拖动基础》(第5版) 三相异步电动机的电力拖 动
第一节 三相异步电动机的电磁转矩表达式
描述电力拖动系统各种运行状态的有效工具是机械特
(3) 制动状态(s >1 )
当n1与n转向相反时，s>1
转子反向 s n1 （ n） 1 n1
产生的T与n转向相反，起制动 作用，此时电机处于制动状态 对应的T- s曲线是电动状态T- s曲线的延伸
三相异步电动机的T-s曲线
《电机及拖动基础》(第5版) 三相异步电动机的电力拖 动
例5-2 一台三相Y联结的绕线转子异步电动机，其UN=380V，fN=50Hz， nN=950r/min，参数r1=r’2=1.4，X1=3.12，X’2=4.25， 不计T0，试求：
定性讨论几种人为机械特性的特点。注意：定性画 人为机械特性时，只要先定性画出固有机械特性，然后 抓住人为机械特性的同步点、最大转矩点、起动点与固 有机械特性比较有何变化，最终通过这三个特殊点，定 性画出人为机械特性。
电机拖动-三相异步电动机简述
电力拖动——三相异步电动机简述一、电力拖动的相关概念：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方式。
又称电气传动。
凡是由电动机作为动力拖动各类生产机械，完成一定的生产工艺要求的系统，统称为电力拖动系统。
按照拖动电动机供电电流制式不同，可以将拖动系统划分为直流拖动系统和交流拖动系统两大类。
按工作原理分类可分为异步和同步电动机。
在生产上主要用的是交流电动机，特别是三相异步电动机。
因为它具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、价格低廉、维护方便等优点。
它被广泛地用来驱动各种金属切削机床、起重机、锻压机、传送带、铸造机械、功率不大的通风机及水泵等。
仅在需要均匀调速以及在某些电力牵引和起重设备中才采用直流电动机。
同步电动机主要应用于功率较大、不需要调速、长期工作的各种生产机械，如压缩机、水泵、通风机等。
二、三相异步电动机简述：交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。
异步电动机又分为鼠笼式、绕线式，其中鼠笼式应用最广泛。
1．三相异步电动机的构造三相异步电动机的两个基本组成部分为定子（固定部分）和转子（旋转部分）。
此外还有端盖、风扇等附属部分，如图所示。
三相电动机的结构示意图1）．定子定子是电动机固定部分，其作用是用来产生旋转磁场。
它主要由定子铁芯、定子绕组和机座等组成。
1.定子铁芯。
定子铁芯由互相绝缘的硅钢片叠成圆筒形状，内圆周表面有均匀分布的槽，用来安放三相绕组。
2.定子绕组。
定子绕组由许多线圈连接而成。
线圈由带有绝缘的铜导线或铝导线绕制而成。
三相定子绕组的三个首端和三个末端分别接在电动机出线盒的6个接线柱上。
3.机座。
2）．转子转子是电动机转动部分，由转子铁芯、转子绕组和转轴等部件组成。
其作用是在旋转磁场作用下获得转动力矩。
按照构造的不同，转子分为鼠笼式和绕线式两种。
1.鼠笼式转子。
这种转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。
对于中、小功率的电动机（100kW以下）目前大部分采用铸铝方式。
电力行业--三相异步电动机的电力拖动
可见，Y-YY联结方式时，电动机的转速增大一倍，容许输 出功率增大一倍，而容许输出转矩保持不变，所以这种变极调速 属于恒转矩调速，它适用于恒转矩负载。
2. ∆-YY联结方式
∆-YY后,极数减少一半,转速增大一倍,即 nYY ，2n保 持每一绕组 电流为 ,则I输N 出功率和转矩为
当转差率s变化不大时，电动机的转速n基本与电源频率f1 正比，连续调节电源频率，可以平滑地改变电动机的转速。但
是，
0
E1 4.44 f1 N1kw1
U1 4.44 f1 N1kw1
T
Tm TN
m1 pU12
4 f1( X1 X 2 )TN
c
U12 f12TN
频率改变将影响磁路的饱和程度、励磁电流、功率因数、铁
二、变极或变频调速过程中的回馈制动
电机机械特性曲线1，运行于A点。
当电机采用变极（增加极数）或变 频（降低频率）进行调速时，机械 特性变为2。同步速变为 n1 。
电机工作点由A变到B，电磁转矩 为负，nB ，n1 电机处于回馈制动状 态。
5.4三相异步电动机的调速
由异步电动机的转速公式
n
n1( 1
sm
R'2 R12 ( X1
X
' 2
)2
R'2
X1
X
' 2
Tm
4
f1[
R1
m1 pU12 R12 (
X1
X
' 2
)2 ]
4
m1 pU12
f1 (
X1
X
' 2
)
1、Tm与U成12 正比； T与m 无U1关。 2、R2越大，s越m 大；T与em 无R2关。 3、Tm和 s都m 近似与漏抗成反比
7.1 三相异步电动机的机械特性
R2 sm பைடு நூலகம் X1 X 2
m1 pU12 Tm ) 4πf1 ( X 1 X 2
Tm
分析可得：
1）当电动机各参数及电源频率不变时，Tm与U12成正比，sm则不变，且与U1 无关。 成反比。 2）当电源频率及电压不变时，sm与Tm近似地与 X1 X 2
成正比。 值无关， sm则与 R2 3）Tm与 R2
I2
——转子电路的功率因数 cos φ2
cos φ2 s R2 s )2 X 2 2 ( R2
R2 2 s 2 X 2 2 R2
0
cos φ2
， Tem , I 2 cos φ2
用于定性分析异步电机在各运转状态下的物理过程。
一、三相异步电动机机械特性的三种表达式
n n （ 1500 （ 1 0.036 ） 1446 r/min 1 1 s）
由上例可知，实用表达式常用于工程计算。
练习：已知一台三相异步电动机，额定功率 PN=150kW , 额定
电压380V ,额定转速nN=1460r/min，过载倍数KT ＝2.4。当转子 回路不串入电阻时，（1）求其转矩的实用表达式；（2）问电
（4）起动点D：
2Tm 2 1975 Tst 616 N m 1 0.16 1 sm 0.16 1 sm 1
二、三相异步电动机的固有和人为机械特性 2、人为机械特性
/s m1 pU12 R2 Tem 2 2 2πf1 ( R R / s ) ( X X ) 2 1 2 1
/s m1 pU12 R2 Tem 2 2 2πf1 ( R R / s ) ( X X ) 2 1 2 1
大学电机与拖动课程 第七章三相异步电动机的电力拖动
2
起动转矩降低到：
1 T Tst KA
' st
2
自耦变压器二次侧一般有三个抽头，分别为一次侧电压的
40%,60%
和
80%
即：
W2 1 80% W1 K A
18
三、转子回路串电阻启动
在转子回路中串联适当的电阻,既能限制起动电流，又 能增大起动转矩。 为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回 路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起 动电阻。 绕线式异步电机可以采用转子电路串接三相对称电阻或 频敏变阻器的起动方法，这种起动方法不仅可以减小起动 电流，还可以增加起动转矩，使起动性能大为改善，这是 笼型异步电动机所不具有的特点。下面介绍绕线式异步电 机的这两种起动方法。 （一）转子串电阻分级起动 在绕线式异步电机转子回路串多级电阻，起动时逐级 切除转子串接电阻的起动过程。
图8.10 三相四极电动机定子U相绕组
图8.11 三相二极电动机定子U相绕组
31
目前，在我国多极电动机定子 绕组联绕方式最多有3种，常用的 有两种：一种是从星形改成双星 形，写作Y/YY，如图所示；另一 种是从三角形改成双星形，写作 △/YY， 如图所示，这两种接法可使 电动机极数减少一半。在改接绕 组时，为了使电动机转向不变， 应把绕组的相序改接一下。 变极调速主要用于各种机床 及其他设备上。它所需设备简单、 体积小、质量轻，但电动机绕组 引出头较多，调速级数少，级差 大，不能实现无级调速。
' 2 2
' 2
cos 2
' R2 / s ' ' ( R2 / s ) 2 X 2
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
7 . 1 . 5 三相异步电动机的软起动
软起动器就是晶闸管三相移相调压器,如上左图所示,主 电路有6只晶闸管,每2只反并联而组成,对电动机供电 。 改变晶闸管触发导通的控制角α,就能改变调压器的输 出电压,可使电动机平滑地启动,故而称为软起动器。 斜坡电压软起动:调压器输出电压由较低的起始电压 U s 开始,以固定的速率斜坡上升,直至达到额定电压并保持 不变,如上中图;斜坡恒流软起动:起动电流由零斜坡上 升至最大电流 I sm ,并保持不变,直至起动结束, 如上右图。
7 . 2 . 1 改变磁极对数的变极调速(2)
(a)
(b)
将定子每相绕组中的两个半相绕组正向串联成Y联结, 如图a,设磁极对数为2 p,同步转速为 n1 。如果将每相绕 组中两个半相绕组反向并联成YY联结,如图b,则磁极对 数减半为p,同步转速为 2n1。 YY联结时每相绕组的阻抗 是Y联结时的1/4。最大转矩及起动转矩与磁极对数成 正比,与阻抗成反比,所以YY联结时的最大转矩及起动 转矩是Y联结时的2倍, Y与YY联结机械特性如上右图。
7 . 2 . 2 三相异步电动机的变频调速(3)
在基频以上变频调速时,定子频率 f1高于额定频率 f N , 这时定子电压不能随频率升高而增大,应保持为额定 电压不变。 2 由式(3.80)得到 Tm 3 pUN /4f1 2f1 (L1 L2 ) 1/ f12 由式(3.81)得到 sm R2 /2f1 (L1 L2 ) 1/ f1 从基频向上调的变频调速, Tm 与 f1 的平方成反比, sm 与 f1 成反比, 其机械特性如右图所示。 电压不变时频率升高会使磁通减 小,使转矩变小;频率升高也会使转 速升高,最终使电磁功率基本保持 不变,这是恒功率调速方式。
PM 3I 22 R2 / s 3P E22 R2 3Pf1 E1 2 R2 / s ( ) T 2 2 2 f1 ( R2 / s) 2 X 22 1 2n1 / 60 2f1 ( R2 / s) X 2 s
将T对s求导,令导数为零,得到 sm R2 / X 2 R2 / 2f1L2 / f1 式中 为常数,将 sm 代入上式得到 Tm (E1 / f1)2 3P /(8 2 L2 )=常数 上式表明,变频调速时无论频率如何变, Tm 始终不变。
7 . 1 . 4 绕线转子三相异步电动机的起动(3)
(a)
(b)
频敏变阻器就是三相铁心线圈,如上左图,铁心用厚钢板 或铸铁板叠压而成,铁损耗大。在图a原理图中,将接触 器 KM 1闭合, KM 2 断开,电动机的转子串入频敏变阻器起 动,相当于转子串大电阻起动;待转速升起来后,将接触 器 KM 2 闭合,切除频敏变阻器,完成起动过程。在图b中 绘出了两条机械特性曲线,1是固有的,2是串频敏变阻器 的,由图可见,串频敏变阻器起动有较好的起动性能。
7 . 1 . 3 特殊型号笼型异步电动机的起动(2)
双笼型异步电动机转子上有两套笼型 绕组,上笼截面较小,用黄铜制成,以加 大上笼的电阻,下笼用紫铜,截面又大, 电阻较小,其转子槽形如图a所示。铸 铝转子槽形如图b所示。上笼原本电 阻就大,起动时电流集中在上笼,相当 于减小了导条的有效截面积,更增大 了转子电阻,能增大起动转矩,称上笼 为启动笼。称下笼为工作笼。 双笼型异步电动机可看成上、下两层 鼠笼联合运行的结果。机械特性如右 下图,曲线1和2分别为上、下笼的 “ T- s”曲线,曲线3是它们的合成曲 线。
TstR K 2Tst Tst
(a)
(b)
7 . 1 . 2 笼型异步电动机的起动(2)
Y-Δ起动接线图如右上图。起动时使 接触器 KM 1 KM 3 、 闭合,定子绕组连接 成星形, 电动机降压起动;起动完成 时,使 KM 3 断开、 KM 2 闭合,定子绕组改 接成三角形联结,电动机全压运行。 右下图是直接起动和Y-Δ降压起动时 电压和电流关系,左为直接起动, 右为Y-Δ起动。Y联结时绕组相电 压是Δ联结的 1 / 3 ,所以 I stY I st / 3 由图可见 I st I stY I st 3I st 所以 I st I st / 3 起动转矩与电压平 方成正比,则有 Tst Tst / 3
7 . 1 . 3 特殊型号笼型异步电动机的起动(1)
(a)
(b)
(c)
上左图为高起动转矩笼型异步电动机机械特性:曲线1 为普通笼型异步电动机的,曲线2为深槽及双笼型异步 电动机的,曲线3及4为高转差率笼型异步电动机的。 深槽式异步电动机转子槽做得又深又窄,转子槽型及 漏磁通分布如图a,槽中电流密度分布曲线如图b,电流 集中在上部就相当于减小了导条的有效截面积,如图c, 因而能增大转子电阻,增大起动转矩,改善起动性能。
7 . 1 . 2 笼型异步电动机的起动(1)
定子串电阻或串电抗器降压起动时的 原理图如图a及b所示。起动时接触器 KM 1 闭合, KM 2 断开, 定子绕组通过 Rst 或 X st 接入电网降压起动;起动完成后, 将 KM 2 闭合,切除 Rst 或 X st ,电动机全压 正常运行。用 I st 及 Tst 表示全压起动时 的起动电流及起动转矩。定子绕组上 降低了的电压为 U1 KU N , K 1 , 设对应的 起动电流为 I stR ,起动转矩为 TstR 。 起动电流与电压成正比,则有 I stR / I st U1 / U N K 即 I stR KI st I st 起动转矩与电压平方成正比,则有
7 . 2 . 2 三相异步电动机的变频调速(1)
改变电源频率的调速方法称为变频调速。由气隙磁通
1 E1 / 4.44 f1N1K N1 U1 / 4.44 f1N1K N1
可知,若保持电压不变,当频率调小时, 1会增大到过饱和, 使铁损大增;当频率调大时, 1会减小, 使T减小。总之, 调频一定要调压,以使 1基本保持不变。在变频调速中 保持 E1 / f1 等于常数,则 1 保持不变,是恒磁通控制方式。
第7章 三相异步电动机的电力拖动
7 . 1 7 . 2 7 . 3 三相异步电动机的起动 三相异步电动机的调速 三相异步电动机的制动
第7章 三相异步电动机的电力拖动
7.1 三相异步电动机的起动
7.1.1三相异步电动机在起动中存在的问题及解决办法 电动机在起动瞬间转速为零,定子旋转磁场与转子的 相对切割速度 n n1 n n1 很大,转子电流大,使得定 子电流即起动电流 I st 很大,约为额定电流的 4 ～ 7倍。 起动过程中电流特性如图中曲线2所示。 起动时由于转子功率因数 cos2 低等原因,使得起动转 矩不够大,电磁转矩的变化规 律如曲线1。 只有起动电流倍数 K I 满足 K I I st / I N 3 / 4 sN /(4PN )时才可直 接起动电动机。否则要采用降 压起动、串电阻起动等方法。
7 . 2 . 2 三相异步电动机的变频调速(2)
正常运行时 R2 / s X 2 ,可忽略 X 2 , 式(7.13)简化为T (E1 / f1 )2 3 pf1s / 2R2 Kf1s 式中K为常数,由上式有 s T /(Kf1 ) ,代 入 n 的表达式中就有
7 . 1 . 4 绕线转子三相异步电动机的起动(2)
由额定状态下转子的铜损 Pcu2 sN PM sN 3E2 N I 2N 3R2 I 2 N 可求得转子电阻 R2 sN E2 N /( 3I 2 N ) 将 sm (R2 R ) /( X1 X 2 ) 代入 T 2Tm s / sm 就有
n n1 n sn1 T /(Kf1 )60 f1 / p 60T /(Kp)
上式表明,若T不变,不管 f1 如何变化, n都相等,这一点说明不同频率对 应的各条机械特性是互相平行的。 加上Tm 不变,可以画出不同频率的机 械特性,如右上图。实际中常采用 U1 / f1 等于常数的控制方式,其机械 特性如右下图所示。
可计算各级起动电阻为 R10 R2 R20 R10 2 R2 R30 3 R2 Rm0 m R2 将各段机械特性曲线都线性化, 即认为T与s成正比, 3 (T1 / T2 )3 (sa / sb )(sc / sd )(se / s f ) = sa / s f sa / sg 1/ sg 在固有机械特性上,有 sg T1sN / TN 代入上式就有 3 TN /(T1sN ) 若起动级数为m,则有 m TN /(T1sN )
7 . 2 . 1 改变磁极对数的变极调速(3)
(a)
(b)
将定子每相绕组中的两个半相绕组正向串联成 联结, 如图a,设磁极对数为2 p,同步转速为 n1 。如果将每相绕 组中两个半相绕组反向并联成YY联结,如图b,则磁极对 数减半为p,同步转速为 2n1。 YY联结与 联结相比,每 相绕组的阻抗是1/4,相电压是 1 / 3 。最大转矩及起动转 矩与磁极对数及电压平方成正比,与阻抗成反比,所以 YY联结时最大转矩及起动转矩是 联结的2/3,机械特 性如上右图。
2
T 2Tm s( X1 X 2 ) /(R2 R ) 由图7.12可见 T1 / T2 Tc / Tb sc R30 / sb R20 R30 / R20 是起动转矩比。 同理有 T1 / T2 R20 / R10 R10 / R2
7 . 1 . 2 笼型异步电动机的起动(3)
自耦变压器降压起动的原理线路如 KM 右上图。起动时接通接触器 KM 2、 3 的触点, 自耦变压器TA的绕组连成 星形接于电网 ,这时电动机的定子 绕组接在自耦变压器的二次侧,电动 机降压起动。待转速上升后,再断开 KM 2和 KM 3 ,同时接通 KM 1 ,将自耦变 压器切除,电动机全压运行。设自耦 变压器的二次与一次电压之比,即降 压比为 K A ,如右下图, K A U2 / U1 N2 / N1 1 设直接起动电流为I st 1 ,由图可见