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,電機學多媒體課件系列,第三篇 異 步 電 機,第十章 三相異步電動機的起動和調速,1,目 錄,第十章 三相異步電動機的起動和調速 10.1 起動電流和起動轉矩 10.3 籠型異步電動機的起動 10.4 籠型異步電動機的調速 10.5 繞線轉子異步電動機的起動和調速 10.6 單相異步電動機,2,異步電動機的起動性能： 1. 起動電流倍數(shù) KI 2. 起動轉矩倍數(shù) Kst 3. 起動時間 4. 起動時能量消耗與發(fā)熱 5. 起動設備的簡單性和可靠性,第一節(jié) 起動電流和起動轉矩,→小好,→大好,3,起動：從靜止加速到工作轉速的過程 要求：起動時有較大起動轉矩，較小起動電流,異步電動機直接起動時，Ist很大,n=0、s=1，根據(jù)簡化等效電路得：,--很大,4,異步電動機直接起動時,起動轉矩較小：,n=0、s=1，c1=1，則：,5,改善起動性能的方法：,6,第三節(jié) 異步電動機的起動,負載性質、供電系統(tǒng)的容量 起動頻繁程度、用戶對起動的要求,一、起動方法選擇依據(jù),1.負載性質對起動方式的要求,曲線1：Tst要大 曲線2：Tst可以較小 曲線3：Tst小，隨n增加，T增加,7,2.供電系統(tǒng)的容量對起動方式的影響,供電容量比異步電動機的容量大得多 起動電流所造成的電壓降落不致影響同一電網(wǎng)上的其它電氣設備的正常工作，且非頻繁起動,供電變壓器的容量與異步電動機容量相差不大 則應采取其它措施以限制起動電流,電網(wǎng)容量,電機額定功率,8,二、籠型異步電動機的降壓起動,降壓起動方法 起動時，施加低于額定值的定子電壓。電動機的轉速上升到接近額定轉速后，再切換到額定電壓下運行。 特點： 起動電流下降 起動轉矩下降 應用： 適用于對起動轉矩要求不高的場合，如風機、離心泵等,9,1. 自耦變壓器降壓起動,設直接起動時：Ist、Tst 自耦變壓器的變比為:ka,10,2. 丫-? 起動,適用于在正常運行時定子繞組按三角形連接的電機。 起動時，使定子繞組為星形連接，待轉速上升到額定轉速后，再換接成三角形連接。,Ist和Tst均減少為1/3 (思考：Tst為何減為1/3？）,11,3. 延邊三角形換接降壓起動,12,4. 定子串電抗器或電阻起動,串電抗器起動：I’st=Ist/k、T’st=Tst/k2,--簡單，但起動性能效果較差,串電阻降壓：電阻消耗能量，電機效率低,13,三、線繞型異步電動機的起動,轉子回路中通過集電環(huán)串入附加電阻，限制起動電流，提高起動轉矩。 起動后把附加電阻切除，使正常運行有較高效率。 線繞轉子電機啟動性能好,1、轉子回路串電阻分級起動,14,自動、無級的減小r2，Tst不變→起動過程平穩(wěn)、迅速 結構簡單，運行可靠，維護方便，應用廣泛。,2.轉子回路串頻敏變阻器起動,起動：s=1，f2=f1，pFe大→Rm大 加速：n↑→s↓→f2↓=sf1→ pFe ↓→Rm ↓ 正常運行時：sN≈0.01-0.05，f2很小→ pFe可略，Rm ≈0,15,異步電動機的轉速：,第四節(jié) 異步電動機的調速,(1)改變供電電源的頻率f (2)改變電動機的極對數(shù)p ——（僅適用于籠型） (3)改變轉差率s：改變外施電壓U1 在轉子外串附加電阻 在轉子外串附加電動勢,異步電動機的調速方法：,16,一、變頻調速,改變f1→改變n（無級調速：n可連續(xù)調節(jié)） 變頻調速時，通常希望電動機的主磁通?m保持不變，因為增大?m將引起磁路過分飽和，激磁電流大大增加，功率因素降低。如?m太小，則電機容量得不到充分利用 U1≈E1=4.44 f1N1KN1Φm → 當U1/f1=常數(shù)， Φm不變,17,機械特性曲線,恒轉矩調速,18,二、變極調速（籠型）,定子繞組需有特殊的繞法，使繞組的極對數(shù)能隨外部接線的改變而改變。屬于有級調速，具有兩種不同轉速的電動機稱為雙速電動機。 變極調速一般適用于籠型異步電動機 （其轉子極對數(shù)可自動改變） 變極電機定子繞組的繞制有兩種方法： 1．雙繞組變極 2．單繞組變極,19,1．雙繞組變極,定子上有兩套極對數(shù)不同相互獨立的繞組，每次運行只用其中一套 繞組設計較方便，但材料利用率較差，很少使用。,20,2．單繞組變極,一套定子繞組，通過不同接法構成不同極對數(shù) 變極電動機為鼠籠式轉子，它的轉子可以隨著定子極對數(shù)的改變而自動改變極對數(shù)。,21,,三相繞組變極的兩種接法,1）低速時Δ，高速時YY 2）低速時Y ，高速時YY,22,三、改變轉差率調速,帶恒轉矩負載時： 當外施電壓U1下降為額定值的x倍時，s增加原有值的1/x2倍，但sk不變，Tmax下降。 普通鼠籠電機sN很小，則n調節(jié)范圍很窄，調速性能差。 帶恒轉矩負載時不適宜采用降壓調速方法。（繞線型可通過轉子外串電阻改變調速性能）,1、降壓調速,23,帶變轉矩負載時： 異步電動機轉子電阻大，穩(wěn)定運行區(qū)域較寬 如果帶風機、泵類機械，其負載轉矩與轉速平方成正比，即TL＝kn2 采用調壓調速可以獲得較大的調速范圍，有明顯的節(jié)能效果,TL,24,轉子銅耗增大，輸出功率下降，效率也隨之降低。 機械特性變軟,負載變化時轉速將發(fā)生顯著變化.,帶恒轉矩負載時：,2、轉子外串附加電阻調速（繞線型）,25,3、轉子外串附加電動勢調速（繞線型）,當轉子回路串入與轉子電動勢sE2頻率相同而相位相反的附加電動勢Ef后，轉子電流I2：,剛串入Ef時，I2↓ →T↓TL →s↑ →I2↑ →T↑ →直到T=TL →n不變（但已比原來的小） 調速范圍小，功率因數(shù)低，用于大功率繞線異步電動機,26,作業(yè),10-2 10-3 10-4,27,在單相供電條件下，繞組磁勢為脈振磁勢，波形為梯形波,第二節(jié) 單相異步電動機,28,電機總的電磁轉矩Tem=Tem++Tem-,29,單相異步電動機的Tem-s曲線,1、n=0，s+=s-=1時，合成轉矩Tem++Tem-=0 ,電機無起動轉矩,2、若s+或s-不為1時，合成轉矩不為零，也就是說，單相異步電機雖無起動轉矩，但一經(jīng)起動，就轉動不止,30,二、單相電動機的分類,1、分相式電動機,（1）電阻分相式電動機,（2）電容分相式電動機,2、罩極式電動機,31,