交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性

1、第五章交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性本章要求n掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、機(jī)械特性n掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速的方法第一節(jié) 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理n一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)兩大類。 籠型異步電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠、維護(hù)方便，已成為生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。 繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價(jià)格較高，一般只用在要求調(diào)速和起動(dòng)性能好的場(chǎng)合，如橋式起重機(jī)上。 異步電動(dòng)機(jī)由兩個(gè)基本部分組成：定子定子(固定部分固定部分)和和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子(旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)部分)?；\型和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，所不

2、同的只是轉(zhuǎn)子部分。 三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1、定子：、定子：鐵芯、繞組、機(jī)座、端蓋等鐵芯、繞組、機(jī)座、端蓋等2、轉(zhuǎn)子：、轉(zhuǎn)子：鐵芯、繞組等鐵芯、繞組等分鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。分鼠籠式轉(zhuǎn)子和繞線式轉(zhuǎn)子。異步鼠籠電機(jī)定轉(zhuǎn)子異步鼠籠電機(jī)定轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)二、三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)n1、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是一種極性和大小不變并以一定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)；旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可由電機(jī)三相對(duì)稱繞組中通以三相對(duì)稱電流后形成；所謂三相對(duì)稱繞組：三個(gè)彼此互隔120分布在定子鐵心內(nèi)圓的線圈，稱為對(duì)稱三相對(duì)稱三相繞組繞組。對(duì)稱三相電流，可表示為：對(duì)稱三相電流，可表示為：)34si

3、n()32sin(sintIitIitIimCmBmA三相對(duì)稱電流波形：三相對(duì)稱電流波形： 兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成示意圖兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成示意圖 選擇幾個(gè)特定瞬間，如：)(360)3/2(240)3/(120)0(0TttTttTtttt規(guī)定：規(guī)定：電流為正值時(shí)，由每相線圈的首端(A、B、C)流出，由線圈末端(X、Y、Z)流入畫(huà)出t=0、120、240、360這四個(gè)特定瞬間的電流方向與磁力線分布情況因此可知：因此可知：對(duì)稱三相電流通入對(duì)稱三相繞組后建立的合成磁場(chǎng)，猶如一對(duì)磁極旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，其大小不變。當(dāng)時(shí)間分別經(jīng)過(guò) T/3, 2T/3, T 周期時(shí)合成磁場(chǎng)在空間相應(yīng)地轉(zhuǎn)過(guò) 120、240、360 度

4、2.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向按 A B C 順序旋轉(zhuǎn)3.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速.(1)對(duì)于一臺(tái)兩極電機(jī)當(dāng)三相電流隨時(shí)間變化經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)過(guò) 360，即對(duì)應(yīng)電流變化一周。因此，如果電流每秒鐘變化 f1 次，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘將轉(zhuǎn)過(guò) f1 轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)速 = f1 (r/s)= 60f1 (r/m)(2)對(duì)于一臺(tái)四極電機(jī)繞組分布如圖所示： 從瞬間 t =0 到 t =120、240、360，合成磁場(chǎng)在空間相應(yīng)轉(zhuǎn)過(guò) 60、120、 180。即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)僅轉(zhuǎn)過(guò) 1/2 轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每秒鐘將轉(zhuǎn)過(guò) f1/2 轉(zhuǎn)，即：轉(zhuǎn)速 = f1/2 (r/s)= 60f1/2 (r/m)(

5、3)當(dāng)電機(jī)為 p 對(duì)極電機(jī)時(shí)電流變化一周，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)過(guò) 1/p 轉(zhuǎn)，極對(duì)數(shù)為 p 的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為f1/p (r/s)= 60f1/p (r/m)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的這一轉(zhuǎn)速用 n0 表示，稱為同步轉(zhuǎn)速三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理對(duì)稱三相繞組接到對(duì)稱三相電源1.產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙建立了以同步轉(zhuǎn)速 n0 旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)2.產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)根據(jù)電磁感應(yīng)定律，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)3.產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)導(dǎo)條端接部分短接時(shí)，（如不考慮導(dǎo)條中電流與電動(dòng)勢(shì)的電位差），電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)方向就是電流的瞬時(shí)方向。根據(jù)電磁力定律，因?qū)l載有感應(yīng)電流，必然會(huì)受到電磁力作用

6、，電磁力的方向用左手定則決定；所有導(dǎo)條受到的電磁力形成一個(gè)逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài)四、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與運(yùn)行狀態(tài) 1.1.異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái)異步電動(dòng)機(jī)名稱的由來(lái)一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不能達(dá)到旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的同步轉(zhuǎn)速 n0因?yàn)椋喝粜D(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就不可能有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，因此就不會(huì)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)必定“異步”異步電動(dòng)機(jī)由此而命名2.2.轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率定義轉(zhuǎn)差率：一般情況下，異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)差率變化不大空載轉(zhuǎn)差率在 0.5 % 以下滿載轉(zhuǎn)差率在 5 % 以下00nnnS3.異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)三種

7、運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)三種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài):1).發(fā)電機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài)即即nn0，s0電磁轉(zhuǎn)矩方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反電磁轉(zhuǎn)矩方向和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)及轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反異步電機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng)由定子向電網(wǎng)輸送電功率，異步電機(jī)通過(guò)電磁感應(yīng)由定子向電網(wǎng)輸送電功率，電機(jī)處在發(fā)電機(jī)狀態(tài)電機(jī)處在發(fā)電機(jī)狀態(tài)2).電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)3).電磁制動(dòng)狀態(tài)電磁制動(dòng)狀態(tài)即即n1電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致電磁轉(zhuǎn)矩方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致,但與外轉(zhuǎn)矩方向相反但與外轉(zhuǎn)矩方向相反異步電機(jī)同時(shí)從轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械功率、從定子輸入電功率異步電機(jī)同時(shí)從轉(zhuǎn)子輸入機(jī)械功率、從定子輸入電功率兩部分功率一起變?yōu)殡姍C(jī)內(nèi)部的損耗兩部分功率一起變?yōu)殡姍C(jī)內(nèi)部的損耗4、轉(zhuǎn)

8、子電流頻率、轉(zhuǎn)子電流頻率的大小的大小電動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為 n，而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為 n0旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以 (n0-n) 的相對(duì)轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組極對(duì)數(shù)為 p 的定子磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)多相電流的頻率為：10000260)(60)(Sfpnnnnnnpf轉(zhuǎn)差率定子電流頻率轉(zhuǎn)子電流頻率Sff12第二節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.額定功率：額定功率：額定運(yùn)行時(shí)的輸出的機(jī)械功率輸出的機(jī)械功率,單位為kw2.額定電壓：額定電壓：額定運(yùn)行狀態(tài)下，加在定子繞組的線電壓，單位為 V3.額定電流：額定電流：額定電壓下使用，輸出額定功率時(shí)，定子繞組中的線電流，單位為A4.額定頻率：額定頻率：我國(guó)

9、標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)用電頻率為50HZ5.額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速：額定電壓、額定功率及額定頻率下的轉(zhuǎn)速，單位為r/min6.型號(hào)型號(hào)7.工作方式：工作方式：等一、銘牌一、銘牌 電動(dòng)機(jī)的輸入功率電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1：1111cos3IUP 電流和功率因數(shù)定子繞組的線電壓、線和、111cosIU電動(dòng)機(jī)的效率：電動(dòng)機(jī)的效率：12PP電動(dòng)機(jī)軸上輸出功率2P電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩：)55. 92mNnPT（min/W2rnP電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸上輸出功率二、定子繞組線端連接方式n定子三相繞組的連接方式：形、Y形（P56）n銘牌上標(biāo)有符號(hào)Y/和數(shù)字380/220 前者表示定子繞組的的接法； 后者表示對(duì)應(yīng)不同接法

10、應(yīng)加的線電壓。三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)第三節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，即電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)矩的關(guān)系，即n=f(T)稱稱為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。為電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。在在UN，fN，Ra=0的額定條件下，的額定條件下，n=f(T)稱為電稱為電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性（自然機(jī)械特性）。在非額動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性（自然機(jī)械特性）。在非額定條件下，定條件下，n=f(T)稱為電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。稱為電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。一、三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá)一、三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的參數(shù)表達(dá) 2202222）（SXRUSRKT電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差

11、率。抗；）時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組的感電動(dòng)機(jī)不動(dòng)（轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻；相電壓）；電源相電壓（定子繞組頻率有關(guān)的常數(shù)；與電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；SnXRUKT020200nnnS因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)機(jī)械特性為二次方程式，因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)機(jī)械特性為二次方程式，所以在某一轉(zhuǎn)差率所以在某一轉(zhuǎn)差率sm（臨界轉(zhuǎn)差率）時(shí)，轉(zhuǎn)矩有一最大值（臨界轉(zhuǎn)差率）時(shí)，轉(zhuǎn)矩有一最大值Tm，該值稱為異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。該值稱為異步電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性二、三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性異步電動(dòng)機(jī)在下述條件下工作：額定電壓額定頻率電動(dòng)機(jī)按規(guī)定接線方法接線定子及轉(zhuǎn)子電路中不外接電阻（電抗或電容）時(shí)的機(jī)械特性

12、曲線 n = f ( T ) ，稱之為固有機(jī)械特性起動(dòng)點(diǎn) 額定工作點(diǎn)同步速點(diǎn)電動(dòng)狀態(tài)最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)ABHP同步點(diǎn)：同步點(diǎn)：s=0,T=0;n=(1-s)n0=n0,T=0;額定點(diǎn)：額定點(diǎn)：s=sN,T=TN;n=(1-sN)n0=nN,T=TN;最大值點(diǎn)：最大值點(diǎn)：s=sm,T=Tmax;n=(1-sm)n0=nm,T=Tmax;起動(dòng)點(diǎn)：起動(dòng)點(diǎn)：s=1,T=Tst;n=(1-sm)n0=0,T=Tst;電動(dòng)機(jī)過(guò)載倍數(shù)電動(dòng)機(jī)過(guò)載倍數(shù)m 一般異步電動(dòng)機(jī)的一般異步電動(dòng)機(jī)的m約等于約等于1.83.0起重冶金機(jī)械用的電動(dòng)機(jī)，起重冶金機(jī)械用的電動(dòng)機(jī)，m可達(dá)可達(dá)3.5過(guò)載倍數(shù)過(guò)載倍數(shù)m是電動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載的極限是電

13、動(dòng)機(jī)短時(shí)過(guò)載的極限異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩st，即為，即為S=1時(shí)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩時(shí)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩NmTTmaxNststTT起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)st三、三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性三、三相異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性由電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)表達(dá)式可見(jiàn)：異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 T 的數(shù)值是由某一轉(zhuǎn)速 n（或 s ）下，電源電壓 U（定子繞組相電壓）、電源頻率 f1、定子極對(duì)數(shù) p、轉(zhuǎn)子電路的電阻 R2及電抗 X2等參數(shù)決定人為地改變電源電壓、電源頻率、定子極對(duì)數(shù)、轉(zhuǎn)子電路的電阻及電抗、定子電路的電阻及電抗（其實(shí)是其實(shí)是改變定子繞組相電壓改變定子繞組相電壓）等參數(shù)，可得到不同的人為機(jī)械特性。

14、 1 1、 降低電源電壓降低電源電壓 U U 最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與與U2成正比地降低；成正比地降低；臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm與與U的降低無(wú)關(guān)的降低無(wú)關(guān)過(guò)載能力下降；過(guò)載能力下降；負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變的情況下，n下降，下降，S增大，電流上升增大，電流上升降低電源電壓的機(jī)械特性降低電源電壓的機(jī)械特性: 2 2、 定子電路串聯(lián)對(duì)稱定子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻、電阻、電抗電抗最大轉(zhuǎn)矩 Tmax 隨串聯(lián)電抗增大而減?。?臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm隨串聯(lián)電抗增大而減小隨串聯(lián)電抗增大而減小 用途：用途：用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)，以限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流3 3、 轉(zhuǎn)子電路

15、串聯(lián)對(duì)稱電阻轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)對(duì)稱電阻最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tm不變；不變；臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm隨串聯(lián)電阻增大而增加。隨串聯(lián)電阻增大而增加。用途用途(1)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(2)調(diào)速 4、改變定子電源頻率改變定子電源頻率f1,為使Tmax保持不變，應(yīng)使電源電壓U相應(yīng)變化，使U/f=常數(shù)常數(shù)。(頻率較高時(shí)，定子電阻頻率較高時(shí)，定子電阻r1可以忽略，可以認(rèn)為可以忽略，可以認(rèn)為Tmax保持不變）保持不變）n10機(jī)械特性曲線改變定子電源頻率時(shí)的mSmaxTTSS1fLT1f1fstTabc隨著頻率的降低，理想空載轉(zhuǎn)數(shù)隨著頻率的降低，理想空載轉(zhuǎn)數(shù)n0減小，減小，臨界轉(zhuǎn)差率臨界轉(zhuǎn)差率sm增大，增大，起動(dòng)起動(dòng)

16、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tst增大增大，最大轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩Tmax基本維持不變?；揪S持不變。第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有直接起動(dòng)直接起動(dòng)和降壓降壓起動(dòng)起動(dòng)兩種方法。異步電動(dòng)機(jī)在接通電源后，從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，異步電動(dòng)機(jī)在接通電源后，從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，稱為起動(dòng)過(guò)程。在起動(dòng)的瞬間，由于轉(zhuǎn)子尚未加速，此時(shí)稱為起動(dòng)過(guò)程。在起動(dòng)的瞬間，由于轉(zhuǎn)子尚未加速，此時(shí)n=0，S=1，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流最旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流最大，致使定子起動(dòng)電流也很大，其值約為額定電流的大，致使定子起動(dòng)電

17、流也很大，其值約為額定電流的4至至7倍。盡管起倍。盡管起動(dòng)電流很大，但因功率因數(shù)甚低，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。動(dòng)電流很大，但因功率因數(shù)甚低，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小。 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)存在著起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻較小的問(wèn)題，必根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)存在著起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻較小的問(wèn)題，必須在起動(dòng)瞬間限制起動(dòng)電流，并應(yīng)盡可能地提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以加快起須在起動(dòng)瞬間限制起動(dòng)電流，并應(yīng)盡可能地提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以加快起動(dòng)過(guò)程。動(dòng)過(guò)程。 所謂直接起動(dòng)，就是利用刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電所謂直接起動(dòng)，就是利用刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電源上，故又稱全壓起動(dòng)。源上，故又稱全壓起動(dòng)。

18、直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備與操作都比較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)就是起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備與操作都比較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)就是起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。小。對(duì)于小容量籠型異步電動(dòng)機(jī)，因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較小，且體積小、慣性小、起動(dòng)快，對(duì)于小容量籠型異步電動(dòng)機(jī)，因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較小，且體積小、慣性小、起動(dòng)快，一般說(shuō)來(lái)，對(duì)電網(wǎng)、對(duì)電動(dòng)機(jī)本身都不會(huì)造成影響。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)電網(wǎng)、對(duì)電動(dòng)機(jī)本身都不會(huì)造成影響。因此，可以直接起動(dòng)，但必須根據(jù)電源的容量來(lái)限制直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量。因此，可以直接起動(dòng)，但必須根據(jù)電源的容量來(lái)限制直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量。 一、直接起動(dòng)一、直接起動(dòng)（1）異步電動(dòng)機(jī)的功率小于7.5 KW（2）異步電

19、動(dòng)機(jī)的功率大于7.5 KW 時(shí) Ist/IN 0.25 3 + (電源總?cè)萘?起動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量）二、降壓起動(dòng) 對(duì)中、大型籠型異步電動(dòng)機(jī)，可采用降壓起動(dòng)方法，以限制起動(dòng)電流。待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢，再恢復(fù)全壓工作。但是降壓起動(dòng)的結(jié)果，會(huì)使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降較多。所以降壓起動(dòng)只適用于在空載或輕載只適用于在空載或輕載情況下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。下面介紹幾種常用的降壓起動(dòng)方法。定子串電阻或電抗起動(dòng)星一三角降壓起動(dòng)自耦變壓器壓起動(dòng)1、定子串電阻或電抗起動(dòng)定子串電阻起動(dòng)電路：定子串電阻起動(dòng)電路： 定子串電抗起動(dòng)電路：定子串電抗起動(dòng)電路： 在定子電路中串接起動(dòng)電阻。起動(dòng)時(shí)，先合在定子電路中串接起動(dòng)電阻。起動(dòng)時(shí)，先合上電源隔離開(kāi)關(guān)，

20、將起動(dòng)電阻串接于定子繞組電上電源隔離開(kāi)關(guān)，將起動(dòng)電阻串接于定子繞組電路中，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，將起動(dòng)電阻短接，路中，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，將起動(dòng)電阻短接，使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常工作情況。使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常工作情況。由于起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流在起動(dòng)電阻上產(chǎn)生一由于起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流在起動(dòng)電阻上產(chǎn)生一定電壓降，使得加在定子繞組端的電壓降低了，定電壓降，使得加在定子繞組端的電壓降低了，因此限制了起動(dòng)電流。因此限制了起動(dòng)電流。 定子串電阻或電抗起動(dòng)的方法特點(diǎn)為：定子串電阻或電抗起動(dòng)的方法特點(diǎn)為：起動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、方法簡(jiǎn)單起動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、方法簡(jiǎn)單 損耗較大損耗較大降壓后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降壓后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與電壓的平方成

21、正比例與電壓的平方成正比例地降低地降低起動(dòng)電流起動(dòng)電流Ist與電壓成正比例地降低與電壓成正比例地降低只適用于空載或輕載起動(dòng)，它一般用于低壓電只適用于空載或輕載起動(dòng)，它一般用于低壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)中。動(dòng)機(jī)起動(dòng)中。 2、星一三角降壓起動(dòng)對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組規(guī)定是三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)可以采用星形聯(lián)結(jié)，使電動(dòng)機(jī)每相所承受的電壓降低，因而降低了起動(dòng)電流，起動(dòng)完畢，再接成三角形，故稱這種起動(dòng)方式為星一三角降壓起動(dòng)。 籠型異步電動(dòng)機(jī)分別為星形和三角形接法時(shí)起動(dòng)時(shí)有關(guān)參數(shù)的比較如下：籠型異步電動(dòng)機(jī)分別為星形和三角形接法時(shí)起動(dòng)時(shí)有關(guān)參數(shù)的比較如下： 星形接法三角形接法定子線電壓U1U1定子相

22、電壓57.7% U1U1定子相電流57.7% IstIst從電網(wǎng)吸收線電流57.7% Ist173% Ist起動(dòng)轉(zhuǎn)矩33.3% TstTst采用定子繞組星 - 三角形切換起動(dòng)方法起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流 Ist 與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst 均降為(三角形接法）全壓起動(dòng)時(shí)的 1/3星一三角降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，運(yùn)行比較可靠，所以廣為應(yīng)用 3、自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)是利用自耦變壓器將電網(wǎng)電壓自耦降壓起動(dòng)是利用自耦變壓器將電網(wǎng)電壓降低后再加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，待轉(zhuǎn)速接降低后再加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)再將電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上。近穩(wěn)定值時(shí)再將電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上。自耦變壓器的二次

23、側(cè)上備有幾個(gè)不同電壓的自耦變壓器的二次側(cè)上備有幾個(gè)不同電壓的抽頭，以供用戶選擇電壓。抽頭，以供用戶選擇電壓。 定子串自耦變壓器起動(dòng)電路定子串自耦變壓器起動(dòng)電路 自耦變壓器自耦變壓器 利用自耦變壓器后異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)有關(guān)參數(shù)的比較如下利用自耦變壓器后異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)有關(guān)參數(shù)的比較如下 利用自耦變壓器前利用自耦變壓器后定子起動(dòng)電壓U1(N2/N1) U1定子起動(dòng)電流Ist(N2/N1) Ist從電網(wǎng)吸收電流Ist(N2/N1)2 Ist起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst(N2/N1)2 Tst自耦變壓器若采用不同抽頭（自耦變壓器若采用不同抽頭（50%, 65% 和和 80%）便可滿足不同的起動(dòng)要求便可滿足不同的起動(dòng)要

24、求 自耦變壓器的體積大、重量重，價(jià)格較高，維修麻煩，自耦變壓器的體積大、重量重，價(jià)格較高，維修麻煩，且不允許頻繁起動(dòng)。且不允許頻繁起動(dòng)。 第五節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速特性由異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式 n=n0(1-s)=60f1/p(1-s)可知：要調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可采用改變電源頻率f1，極對(duì)數(shù)p，以及轉(zhuǎn)差率s等三種基本方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 一、改變電源頻率f1 （變頻） 當(dāng)連續(xù)改變電源頻率時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以平滑地調(diào)節(jié)。這種調(diào)速方法可以實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速。由于電網(wǎng)的交流電頻率為50Hz，因此改變頻率f1調(diào)速需要專門的變頻裝置。近年來(lái)，隨著晶閘管變流技術(shù)的發(fā)展，為獲得變頻電源提供了新的途徑，

25、使異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)頻調(diào)速方法逐漸被采用。 （1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變改變供電頻率便可改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速改變供電頻率便可改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0=60f1/p從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩淖冸妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（2）變頻調(diào)速的特點(diǎn)）變頻調(diào)速的特點(diǎn)變頻調(diào)速可以適用于各種交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，有較大的調(diào)速范圍、變頻調(diào)速可以適用于各種交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，有較大的調(diào)速范圍、很好的調(diào)速平滑性與足夠硬度的機(jī)械特性很好的調(diào)速平滑性與足夠硬度的機(jī)械特性（3）變頻調(diào)速應(yīng)注意的問(wèn)題）變頻調(diào)速應(yīng)注意的問(wèn)題變頻調(diào)速時(shí)，希望調(diào)速過(guò)程中磁通變頻調(diào)速時(shí)，希望調(diào)速過(guò)程中磁通保持不變。保持不變。在頻率變化時(shí)若使在頻率變化時(shí)若使E/f

26、1為定值即可，近似的為定值即可，近似的U/f1為定值也可為定值也可 當(dāng)定子繞組的組成和接法不同時(shí)，可以改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)當(dāng)定子繞組的組成和接法不同時(shí)，可以改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)。當(dāng)電源頻率恒定，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速數(shù)。當(dāng)電源頻率恒定，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)成反比，與極對(duì)數(shù)成反比，所以改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)，就可以改變它的轉(zhuǎn)速。所以改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的極對(duì)數(shù)，就可以改變它的轉(zhuǎn)速。二、變極調(diào)速（1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變?cè)恚╇妱?dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的改變?cè)砀淖兌ㄗ拥臉O對(duì)數(shù)便可改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速改變定子的極對(duì)數(shù)便可改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0=60f1/p從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩淖冸妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（2）適用

27、電動(dòng)機(jī)）適用電動(dòng)機(jī)變極調(diào)速一般只適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)調(diào)速。因?yàn)樽儤O調(diào)速一般只適用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)調(diào)速。因?yàn)榛\型轉(zhuǎn)籠型轉(zhuǎn)子的極對(duì)數(shù)能自動(dòng)地隨著定子極對(duì)數(shù)的改變而改變，使定、子的極對(duì)數(shù)能自動(dòng)地隨著定子極對(duì)數(shù)的改變而改變，使定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)總是相等。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的極對(duì)數(shù)總是相等。（3）如何改變異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)）如何改變異步電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)改變定子繞組聯(lián)結(jié)方法可以改變定子極對(duì)數(shù)改變定子繞組聯(lián)結(jié)方法可以改變定子極對(duì)數(shù) 三、改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速n改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方法有：改變電源電壓，改變轉(zhuǎn)子回路電阻，電磁轉(zhuǎn)差離合器等。 1 1、改變電壓、改變電壓 u u調(diào)速調(diào)速當(dāng)改變外加電壓時(shí)，由于Tmaxu2，所以最大轉(zhuǎn)矩隨外加電壓u2而改變。當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL不變時(shí)，電壓由u下降至u 時(shí)。轉(zhuǎn)速將由n降為n(轉(zhuǎn)差率由s上升至s)。所以通過(guò)改變電壓u可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這種