三相異步電動機的起動、調(diào)速和制動

1、李小鵬 副教授天津工程師范學院 三相異步電動機的起動、調(diào)速和制動 起動性能包括起動性能包括鼠籠異步電動機的起動7.17.1鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動 三相異步電動機在實際運行過程中，由于生產(chǎn)上三相異步電動機在實際運行過程中，由于生產(chǎn)上的需要而起動和停止。在選用電動機時，必須要求電的需要而起動和停止。在選用電動機時，必須要求電動機能帶動生產(chǎn)機械并很快地轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速。動機能帶動生產(chǎn)機械并很快地轉(zhuǎn)到額定轉(zhuǎn)速。（1）能產(chǎn)生足夠大的起動轉(zhuǎn)矩）能產(chǎn)生足夠大的起動轉(zhuǎn)矩Tst，使電動機很，使電動機很快地轉(zhuǎn)動起來?？斓剞D(zhuǎn)動起來。（2）起動電流）起動電流Ist不要太大，避免起動時大電流在不要太大，避

2、免起動時大電流在電網(wǎng)上產(chǎn)生較大的壓降而影響接在電網(wǎng)上的其它電網(wǎng)上產(chǎn)生較大的壓降而影響接在電網(wǎng)上的其它電氣設(shè)備和電動機的正常運行。電氣設(shè)備和電動機的正常運行。 一般普通鼠籠式一般普通鼠籠式異步電動機，異步電動機， 所以要研究異步機的起動所以要研究異步機的起動特性和異步機的各種起動特性和異步機的各種起動方法。方法。NstII74ststTT3 .19 .0nn10I0TstIst1T,I1n=f(I1)n=f(T) 三相異步電動機直接起動時的機械特性和電流特性鼠籠異步電動機的起動三相異步電動機的起動、調(diào)速和制動stI起動電流起動電流 ：中小型鼠籠式電機起動電流為額定電流的中小型鼠籠式電機起動電流為

3、額定電流的5 7 倍。倍。0n定子電流定子電流 原因：起動時原因：起動時 ，轉(zhuǎn)子導條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子導條切割磁力線速度很大。轉(zhuǎn)子感應電勢轉(zhuǎn)子感應電勢轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流大電流使電網(wǎng)電壓降低大電流使電網(wǎng)電壓降低 影響其他負載工作影響其他負載工作頻繁起動時造成熱量積累頻繁起動時造成熱量積累 電機過熱電機過熱影響：影響：異步電動機直接起動時的問題：異步電動機直接起動時的問題：電流大但轉(zhuǎn)矩并不大。電流大但轉(zhuǎn)矩并不大。2212211122)()(cosXXSRRUIICTmMem 起動時，起動時， S1， 等效阻抗小，等效阻抗小， 起動電流大；起動電流大； f2f1 ， 2接近接近900， cos

4、2很小，很小， 轉(zhuǎn)子電流用功轉(zhuǎn)子電流用功分量小。分量小。 鼠籠異步電動機的起動 不僅取決于電機本身的大小，不僅取決于電機本身的大小， 還與供電電網(wǎng)容量還與供電電網(wǎng)容量和供電線路長短有關(guān)。和供電線路長短有關(guān)。 （要求母線降落不大于（要求母線降落不大于10） 電動機容量與供電變壓器的比值；電動機容量與供電變壓器的比值； 起動是否頻繁；起動是否頻繁； 供電線路距離；供電線路距離； 同一臺變壓器其它用戶的要求；同一臺變壓器其它用戶的要求；一般一般7.5KW以下電機允許直接起動。以下電機允許直接起動。鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動電流造成影響鼠籠異步電動機的起動電流造成影響

5、 起動電流大，在電網(wǎng)的變壓器容量與異起動電流大，在電網(wǎng)的變壓器容量與異步電動機起動容量相比不足夠大時，直接起步電動機起動容量相比不足夠大時，直接起動會使變壓器輸出電壓下降，當電壓降動會使變壓器輸出電壓下降，當電壓降U10%時，將使接在變壓器上的其他電器時，將使接在變壓器上的其他電器及電動機正常工作受影響。直接起動的起動轉(zhuǎn)及電動機正常工作受影響。直接起動的起動轉(zhuǎn)矩并不大，而起動時必須滿足矩并不大，而起動時必須滿足Tst1.1TL條件條件電動機才能起動起來，在空載情況下可以滿足電動機才能起動起來，在空載情況下可以滿足上述要求，而當重載起動時可能滿足不了上述上述要求，而當重載起動時可能滿足不了上述要

6、求。要求。鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動7.1.1 7.1.1 在額定電壓下直接起動在額定電壓下直接起動 將定子三相繞組直接接在三相電源上起動，稱將定子三相繞組直接接在三相電源上起動，稱直接起動。直接起動。 一般一般7.5kW以下的小容量鼠籠異步電動機都可以下的小容量鼠籠異步電動機都可以直接起動。如果變壓器容量足夠大，直接起動的以直接起動。如果變壓器容量足夠大，直接起動的容量還可相應增大，一般按經(jīng)驗公式核定：容量還可相應增大，一般按經(jīng)驗公式核定： 式中式中kI為起動電流倍數(shù)；為起動電流倍數(shù)；Ist為電動機的起動電流為電動機的起動電流（A）；）；IN為電動機的額定電流（為電動機的額定電

7、流（A）；）；SN為電源為電源變壓器總?cè)萘?；變壓器總?cè)萘?；PN為電動機的額定功率。為電動機的額定功率。)(4)(43kWPkVASIIkNNNstI鼠籠異步電動機的起動 起動電流大，對電機本身無太大影響（因為是起動電流大，對電機本身無太大影響（因為是短時的，且現(xiàn)代設(shè)計的鼠籠電機都按直接起動電磁短時的，且現(xiàn)代設(shè)計的鼠籠電機都按直接起動電磁力和發(fā)熱來考慮機械強度和熱穩(wěn)定的）主要對電網(wǎng)力和發(fā)熱來考慮機械強度和熱穩(wěn)定的）主要對電網(wǎng)有影響，如果電源容量較大，可以直接起動。一般有影響，如果電源容量較大，可以直接起動。一般7.5千瓦以下容量電動機可以直接起動。千瓦以下容量電動機可以直接起動。注意注意：容量大

8、小不是絕對的，如果電網(wǎng)容量大，：容量大小不是絕對的，如果電網(wǎng)容量大， 就可以允許容量再大些的電機直接起動。就可以允許容量再大些的電機直接起動。 只要直接起動時起動電流在電網(wǎng)中引起電只要直接起動時起動電流在電網(wǎng)中引起電 壓降不超過電網(wǎng)額定電壓的（壓降不超過電網(wǎng)額定電壓的（1015）% 就允許直接起動。就允許直接起動。鼠籠異步電動機的起動 起動的主要矛盾時電流。起動的主要矛盾時電流。 降低電流的方法，降低電流的方法， 主要靠主要靠降低電壓。降低電壓。2212211)()(XXRRUIQ起動電流：起動電流： 降壓起動時，降壓起動時， 起動電流與定子電壓成比例降低。待起動電流與定子電壓成比例降低。待轉(zhuǎn)

9、速升高到一定值，轉(zhuǎn)速升高到一定值， 恢復全電壓?；謴腿妷?。 注意：注意： 起動轉(zhuǎn)矩與起動轉(zhuǎn)矩與U2成正比，成正比， 降壓起動后，降壓起動后， 比比起動電流降低得更厲害。起動電流降低得更厲害。鼠籠異步電動機的起動常用的降壓起動方法常用的降壓起動方法鼠籠異步電動機的起動7.1.2 7.1.2 星星三角起動降壓起動三角起動降壓起動 正常運行時，接成正常運行時，接成形的鼠籠電動機，形的鼠籠電動機，在起動時接成星形，起動完畢后再接成在起動時接成星形，起動完畢后再接成 ，稱星稱星-三角起動。三角起動。 AAIstXCCBBI1stU1IYAYCZUNI(a) 直接起動(b)Y-降壓起動XYZY-降壓起動

10、電流示意圖鼠籠異步電動機的起動Y 起動：起動： 正常正常運行運行l(wèi)UAZBYXClI 起動起動ABCXYZlUlYI鼠籠異步電動機的起動Y-Y-起動電流和起動轉(zhuǎn)矩起動電流和起動轉(zhuǎn)矩直接起動直接起動(接接) 降壓起動降壓起動( Y接接)起動電流起動電流 起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩 起動電流及起動轉(zhuǎn)矩降低同樣的倍數(shù)，即都為起動電流及起動轉(zhuǎn)矩降低同樣的倍數(shù)，即都為直接起動時的三分之一。直接起動時的三分之一。kNstZUII1133kNkYstZUZUII31113 3311st11kNkNZUZUstII311ststII3ststTT星星三角起動適用條件三角起動適用條件條件：條件：1.只適用于空載或輕載起動

11、。只適用于空載或輕載起動。2.只限于正常運行時定子繞組為三角形接線的電機。只限于正常運行時定子繞組為三角形接線的電機。 3.限于在限于在500V以下的低壓電機以下的低壓電機(因高壓電機定子出因高壓電機定子出6個端頭有困難個端頭有困難)。星星三角起動的優(yōu)點：三角起動的優(yōu)點： 設(shè)備簡單，價格便宜，故在輕載起動時應優(yōu)先設(shè)備簡單，價格便宜，故在輕載起動時應優(yōu)先采用。缺點是應用時要受一定條件的限制。采用。缺點是應用時要受一定條件的限制。鼠籠異步電動機的起動7.1.37.1.3自耦變壓器降壓起動自耦變壓器降壓起動起動電流和起動轉(zhuǎn)矩起動電流和起動轉(zhuǎn)矩I1st全壓直接起動時的起動電流；全壓直接起動時的起動電流

12、； I1st 降壓時電降壓時電源提供的起動電流源提供的起動電流(即即TA的原邊電流的原邊電流)；I2電動機的起電動機的起動電流動電流(TA的副邊的副邊電流電流)U 11N21121221211211UIIIIIIUUNNUUUUststN，設(shè)，鼠籠異步電動機的起動 電動機定子繞組內(nèi)的電流：直接起動時為電動機定子繞組內(nèi)的電流：直接起動時為I1st ，降壓起動時為降壓起動時為I2，這時電網(wǎng)供給這時電網(wǎng)供給TA的電流為的電流為I1st ，從電網(wǎng)輸入的電流為從電網(wǎng)輸入的電流為I1st = I2 / = I1st/ 2，即即 I1st = I1Q/ 2 ,說明串入說明串入TA起動后電網(wǎng)供給的電流減起動后

13、電網(wǎng)供給的電流減小了小了2 倍。倍。注注：電動機的起動電流仍減?。弘妱訖C的起動電流仍減小倍，倍， I1st = I2 / 而而I1st = I1st/ 2 ，對電網(wǎng)沖擊電流減小，只有，對電網(wǎng)沖擊電流減小，只有I1st/ 2 倍倍,起動轉(zhuǎn)矩起動轉(zhuǎn)矩Tst U2， Tst = Tst / 2。鼠籠異步電動機的起動 起動電流和起動轉(zhuǎn)矩降低的比值相同，與定子起動電流和起動轉(zhuǎn)矩降低的比值相同，與定子串電阻或電抗的起動方式相比較，在獲得同樣起動串電阻或電抗的起動方式相比較，在獲得同樣起動轉(zhuǎn)矩的條件下，這種方法的限流效果好。反之，若轉(zhuǎn)矩的條件下，這種方法的限流效果好。反之，若在相同的起動電流條件下，可獲得比

14、較大起動轉(zhuǎn)矩在相同的起動電流條件下，可獲得比較大起動轉(zhuǎn)矩故用自耦變壓器降壓起動的方法能帶動較大的負載故用自耦變壓器降壓起動的方法能帶動較大的負載起動。起動。 國產(chǎn)自耦變壓器為滿足不同的負載要求，其副國產(chǎn)自耦變壓器為滿足不同的負載要求，其副邊一般有三個抽頭，可根據(jù)允許的起動電流和所需邊一般有三個抽頭，可根據(jù)允許的起動電流和所需的起動轉(zhuǎn)矩任意選擇。這種起動方法的缺點：起動的起動轉(zhuǎn)矩任意選擇。這種起動方法的缺點：起動設(shè)備體積較大，價格高。設(shè)備體積較大，價格高。鼠籠異步電動機的起動自耦變壓器的選擇自耦變壓器的選擇 常用常用QJ3、QJ2系列，用于較大容量，系列，用于較大容量，Y接的鼠接的鼠籠式電動機。

15、籠式電動機。 QJ2的抽頭為：的抽頭為：55% 64% 73% QJ3的抽頭為：的抽頭為：40% 60% 80% 其中，其中， QJ2型自耦變壓器允許在型自耦變壓器允許在4小時內(nèi)每小時小時內(nèi)每小時連續(xù)起動連續(xù)起動5次，每次次，每次1.5秒。秒。 QJ3 型為短時工作制，型為短時工作制，只允許在室溫下連續(xù)起動兩次，以后待冷卻后才能只允許在室溫下連續(xù)起動兩次，以后待冷卻后才能再行起動。選用時一定要注意這些問題。再行起動。選用時一定要注意這些問題。 例：例：55%抽頭意思為抽頭意思為N2/N1=1/ =0.55， =1/0.55=1.82 適用于有載起動。適用于有載起動。鼠籠異步電動機的起動7.1.

16、47.1.4定子串電阻或電抗的降壓起動定子串電阻或電抗的降壓起動鼠籠異步電動機的起動定子定子等值電路等值電路 從上圖的等值電路中可見，定子串電阻或電抗從上圖的等值電路中可見，定子串電阻或電抗起動，電壓從起動，電壓從U1N降至降至U1 ，即加到定子繞組上的電即加到定子繞組上的電壓在起動時為壓在起動時為U1 ，這樣就減小了起動電流。，這樣就減小了起動電流。Ist1UNrkjxk(a)全壓起動Ist1UN(b)定子串電阻起動RstU1Ist1UN(b)定子串電抗起動jXstU1rkjxkrkjxk定子串電阻或電抗時的等值電路鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動分析分析起動電流及起動轉(zhuǎn)矩起動電流及

17、起動轉(zhuǎn)矩 設(shè)設(shè)為起動電流所需降低的倍數(shù)，為起動電流所需降低的倍數(shù)，Ist 為降壓為降壓時的起動電流，則應有：時的起動電流，則應有： Ist =Ist/ ，IstU1st，U1st =U1st/ =U1N/ 說明電壓降低了說明電壓降低了倍。倍。 由于由于T U2，則則Tst =Tst/ 2 ，說明轉(zhuǎn)矩降說明轉(zhuǎn)矩降低了低了2倍。只要使倍。只要使Tst （1.151.25）TL，即滿，即滿足要求。足要求。鼠籠異步電動機的起動說明說明 從從 I1st =I1st/ ， Tst =Tst/ 2，可見：可見： 定子回路串電阻或電抗的降壓起動方法雖然定子回路串電阻或電抗的降壓起動方法雖然能降低起動電流，但使

18、起動轉(zhuǎn)矩顯著減小。只適能降低起動電流，但使起動轉(zhuǎn)矩顯著減小。只適用于空載或輕載起動。電抗降壓起動通常用于高用于空載或輕載起動。電抗降壓起動通常用于高壓電動機，電阻降壓起動一般用在低壓電動機。壓電動機，電阻降壓起動一般用在低壓電動機。降壓起動除了限制起動電流，有時以減小起動轉(zhuǎn)降壓起動除了限制起動電流，有時以減小起動轉(zhuǎn)矩為主要目的，以減輕對機構(gòu)的沖擊并保證平穩(wěn)矩為主要目的，以減輕對機構(gòu)的沖擊并保證平穩(wěn)加速。加速。鼠籠異步電動機的起動3)起動電阻或電抗的計算起動電阻或電抗的計算 計算計算Rst或或Xst后，還應校驗滿足后，還應校驗滿足Tst （1.151.25）TL , TL為起動時的負為起動時的負

19、載轉(zhuǎn)矩。載轉(zhuǎn)矩。kkkstkkkstrxrRxrxX2222222211鼠籠異步電動機的起動4) rk 和和xk的估算的估算 rk 和和xk可通過實驗方法測出，也可估算。可通過實驗方法測出，也可估算。方法一：短路試驗方法一：短路試驗(如已有電機如已有電機)，測出，測出rk 、xk、 zk方法二：估算方法二：估算(尚無電機尚無電機)，根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)可知，根據(jù)銘牌數(shù)據(jù)可知 當定子當定子Y接時：接時： 當定子當定子接時：接時：設(shè)直接起動時的功率因數(shù)為設(shè)直接起動時的功率因數(shù)為cos1st=0.25 ，則有則有NINstNkNINstekIKUIUzIKUIUz1111111133/33stkstkkst

20、kkzzxzr1211cos1sincos，7.1.57.1.5高起動轉(zhuǎn)矩的鼠籠電動機高起動轉(zhuǎn)矩的鼠籠電動機鼠籠異步電動機的起動1 1、高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機（、高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機（YHYH系列）系列） YH系列電動機的功率等級、外形與安裝尺寸與系列電動機的功率等級、外形與安裝尺寸與Y系列電動機同系列電動機同機座的相同。工作方式為斷續(xù)工作制機座的相同。工作方式為斷續(xù)工作制S3，負載持續(xù)率有，負載持續(xù)率有15、25、40和諧和諧0%等四種。等四種。 YH系列高轉(zhuǎn)差率三相異步電動系列高轉(zhuǎn)差率三相異步電動機是機是Y系列電機的派生系列，它具有系列電機的派生系列，它具有堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、轉(zhuǎn)差率

21、高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大、堵轉(zhuǎn)電流小、轉(zhuǎn)差率高和機械特性軟等特點，適用于傳動飛和機械特性軟等特點，適用于傳動飛輪轉(zhuǎn)矩大和不均勻沖擊負載以及正、輪轉(zhuǎn)矩大和不均勻沖擊負載以及正、反轉(zhuǎn)次數(shù)多的工作場合。如錘擊機、反轉(zhuǎn)次數(shù)多的工作場合。如錘擊機、剪刀機、沖壓機和鍛冶機等機械設(shè)備剪刀機、沖壓機和鍛冶機等機械設(shè)備鼠籠異步電動機的起動特點：槽深特點：槽深h，槽寬槽寬b，hb，即，即h =(1012)b與普通籠型異步電動與普通籠型異步電動機相比，這種電機的主要結(jié)構(gòu)特點是轉(zhuǎn)子槽形窄而深，轉(zhuǎn)子導體機相比，這種電機的主要結(jié)構(gòu)特點是轉(zhuǎn)子槽形窄而深，轉(zhuǎn)子導體或是整根的銅條，或是鋁熔液澆鑄而成。或是整根的銅條，或是鋁熔液澆鑄而成。2

22、.2.深槽式異步電動機深槽式異步電動機 由于氣隙和槽導體由于氣隙和槽導體(非鐵磁材料非鐵磁材料)的磁阻大而轉(zhuǎn)的磁阻大而轉(zhuǎn)子鐵芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿過一次槽導子鐵芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿過一次槽導體。然后經(jīng)槽底部鐵芯形成閉合回路。體。然后經(jīng)槽底部鐵芯形成閉合回路。 若假想沿槽高把轉(zhuǎn)子導體分成若干并聯(lián)小導若假想沿槽高把轉(zhuǎn)子導體分成若干并聯(lián)小導條，它們兩端為端環(huán)短接，其電壓相等，則各小導條，它們兩端為端環(huán)短接，其電壓相等，則各小導條中的電流將按其阻抗的反比例來分配。由上圖條中的電流將按其阻抗的反比例來分配。由上圖(a)可見槽底部導條鏈的漏磁通多，則底部漏抗大，槽可見槽底部導條鏈的漏磁通多，

23、則底部漏抗大，槽頂部導條鏈的漏磁通少，則頂部漏抗小。由于槽很頂部導條鏈的漏磁通少，則頂部漏抗小。由于槽很深，則槽底與槽頂漏抗相差甚遠，且深，則槽底與槽頂漏抗相差甚遠，且x2 f2。鼠籠異步電動機的起動起動時：起動時：n=0，s=1，f2=sf1=f1， f2較高，則較高，則sx2 較較大，大，sx2r2，槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大槽內(nèi)電流的分布主要取決于漏抗的大小。槽頂部漏抗小。槽頂部漏抗sx2小，則電流密度大，槽底部漏抗小，則電流密度大，槽底部漏抗sx2大，則電流密度小。這種把導體中的電流排擠到大，則電流密度小。這種把導體中的電流排擠到槽頂部的作用稱趨表效應槽頂部的作用稱趨表效應(集膚

24、效應，擠流效應集膚效應，擠流效應)。 圖圖(b)中電流密度分布，它是自下而上逐漸增中電流密度分布，它是自下而上逐漸增大，槽底部分導體在流通電流時所起作用很小，就大，槽底部分導體在流通電流時所起作用很小，就相當于導體有效高度及截面積縮小，導體電阻變相當于導體有效高度及截面積縮小，導體電阻變大，從而減小了起動電流，增大了起動轉(zhuǎn)矩。見圖大，從而減小了起動電流，增大了起動轉(zhuǎn)矩。見圖(c)所示，導體有效截面縮小，故起動時，轉(zhuǎn)子有效所示，導體有效截面縮小，故起動時，轉(zhuǎn)子有效電阻增加，起動性能得改善。電阻增加，起動性能得改善。鼠籠異步電動機的起動 （b）正常運行時，正常運行時，s很小，很小， f2=sf1

25、很很小，小，x2s=sx2 很小，這時轉(zhuǎn)子電流的大小主要很小，這時轉(zhuǎn)子電流的大小主要由電阻決定。由電阻決定。 r2 sx2，因各處電阻相等，因各處電阻相等，則電流的分布是均勻的，導體截面積全部得則電流的分布是均勻的，導體截面積全部得以利用，而使轉(zhuǎn)子電阻自動減小到較低的正以利用，而使轉(zhuǎn)子電阻自動減小到較低的正常數(shù)值。常數(shù)值。(集膚效應不明顯集膚效應不明顯)優(yōu)缺點優(yōu)缺點優(yōu)點優(yōu)點：起動時轉(zhuǎn)子電阻加大，改善了起動性：起動時轉(zhuǎn)子電阻加大，改善了起動性能，而運行時為正常值，轉(zhuǎn)子電阻仍然較能，而運行時為正常值，轉(zhuǎn)子電阻仍然較小，不致影響電動機的運行效率。小，不致影響電動機的運行效率。 缺點缺點：轉(zhuǎn)子槽漏抗較

26、大，功率因數(shù)稍低，最：轉(zhuǎn)子槽漏抗較大，功率因數(shù)稍低，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)稍小，即大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)稍小，即Mm稍小。稍小。鼠籠異步電動機的起動特性曲線特性曲線 深槽式異步電機的機械深槽式異步電機的機械特性從圖中可見深槽式過載特性從圖中可見深槽式過載能力比普通鼠籠異步電機低。能力比普通鼠籠異步電機低。它的起動性能是靠降低了一它的起動性能是靠降低了一些工作性能而得到改善的。些工作性能而得到改善的。曲線曲線1為普通鼠籠式為普通鼠籠式曲線曲線2為深槽式鼠籠異步電機為深槽式鼠籠異步電機1普通型2深槽型nn10T機械特性鼠籠異步電動機的起動3.3.雙鼠籠式異步電動機雙鼠籠式異步電動機結(jié)構(gòu)特點：電動機轉(zhuǎn)子上有兩套鼠籠。結(jié)構(gòu)

27、特點：電動機轉(zhuǎn)子上有兩套鼠籠。下籠：導體截面大，用電阻系數(shù)較小的紫銅下籠：導體截面大，用電阻系數(shù)較小的紫銅制成，電阻較小。制成，電阻較小。上籠：導體截面小，上籠：導體截面小，用電阻系數(shù)較大的用電阻系數(shù)較大的黃銅制成，電阻較黃銅制成，電阻較大。大。鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動7.2 7.2 繞線式異步機起動繞線式異步機起動方法：方法：鼠籠異步電動機的起動7.2.17.2.1繞線式電機轉(zhuǎn)子串三相對稱電阻起動繞線式電機轉(zhuǎn)子串三相對稱電阻起動 起動時，要限制起動電流起動時，要限制起動電流Ist，同時希望有較大，同時希望有較大的起動轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩Tst?，F(xiàn)以三級起動為例，

28、即現(xiàn)以三級起動為例，即 m=3。 1. 分級起動過程分級起動過程 起動前，起動前，KM1、KM2、KM3 加速接觸器常開加速接觸器常開接點均打開，現(xiàn)使線路接觸器接點均打開，現(xiàn)使線路接觸器KM線圈導電，其常線圈導電，其常開接點閉合，電動機在串入全部電阻開接點閉合，電動機在串入全部電阻R3下起動，然下起動，然后逐級短接起動電阻，一直加速到穩(wěn)定運行點后逐級短接起動電阻，一直加速到穩(wěn)定運行點I點點為止，起動過程結(jié)束。起動的快速性和平穩(wěn)性與起為止，起動過程結(jié)束。起動的快速性和平穩(wěn)性與起動級數(shù)動級數(shù)m、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tst1及及Tst2有關(guān)。有關(guān)。鼠籠異步電動機的起動2.機械特性的線性化機械特性的線性化 異步機

29、的機械特性是非線性的，如圖所示異步機的機械特性是非線性的，如圖所示mst sTmTms5 . 00 1Tns12異步電動機機械特性的線性化異步電動機機械特性的線性化 1-實際特性實際特性 2-線性化特性線性化特性0n1鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動說說 明明 分級起動時電機工作在機械特性的工作段，即分級起動時電機工作在機械特性的工作段，即ssm段，在這段中可認為段，在這段中可認為s/smRm，轉(zhuǎn)子電流轉(zhuǎn)子電流I2大部大部分流過分流過Rm支路，相當于串電阻起動；當支路，相當于串電阻起動；當ns f2 Rm 相當于連續(xù)自動切除電阻。同時相當于連續(xù)自動切除電阻。同時 f2 sXm 當當n=

30、nN時，時， f2很小，很小， f2 (13)Hz ， Xm 0， Rm幾乎被短路，故渦流很小。起動完畢，阻抗器幾乎被短路，故渦流很小。起動完畢，阻抗器被自動切除。被自動切除。鼠籠異步電動機的起動特特 性性 從以上分析可知，頻敏變阻器是一種無觸點從以上分析可知，頻敏變阻器是一種無觸點的變阻器。它結(jié)構(gòu)簡單，材料和加工要求低，并的變阻器。它結(jié)構(gòu)簡單，材料和加工要求低，并且因沒有觸點和易磨損元件，壽命長，使用和維且因沒有觸點和易磨損元件，壽命長，使用和維護方便，有較好的機械特性護方便，有較好的機械特性和起動平滑的優(yōu)點，但因頻和起動平滑的優(yōu)點，但因頻敏變阻器的等效阻抗是一個敏變阻器的等效阻抗是一個非線

31、性時變參數(shù)，計算起來非線性時變參數(shù)，計算起來相當復雜。工程上用經(jīng)驗公相當復雜。工程上用經(jīng)驗公式或使用表格計算。式或使用表格計算。Tn0n1轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器的起動特性鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動7.3 7.3 異步電動機的軟起動異步電動機的軟起動 異步異步 電電 動動 機起動時要產(chǎn)生較大的電流沖擊，在實際中通常機起動時要產(chǎn)生較大的電流沖擊，在實際中通常采用降壓起動的方法。傳統(tǒng)的籠型電動機的起動方式有采用降壓起動的方法。傳統(tǒng)的籠型電動機的起動方式有Y- 起動，起動，降壓起動，串電阻或電抗器降壓起動，三角形起動。這些方法雖降壓起動，串電阻或電抗器降壓起動，三角形起動。這些方法雖然可以起到

32、一定的限流作用，但仍然存在許多問題：然可以起到一定的限流作用，但仍然存在許多問題：(a) 上述上述 起起 動方式在電機起動過程中需要進行電源切換，電動動方式在電機起動過程中需要進行電源切換，電動機將有瞬時大電流沖擊問題。機將有瞬時大電流沖擊問題。(b) 起動起動 設(shè)設(shè) 備的起動參數(shù)一般無法調(diào)整，負載的適應性較差，備的起動參數(shù)一般無法調(diào)整，負載的適應性較差，對較重的負載，經(jīng)常出現(xiàn)難以起動的現(xiàn)象。對較重的負載，經(jīng)常出現(xiàn)難以起動的現(xiàn)象。(c) 起動起動 過過 程中，接觸器帶負載切換，容易造成接觸器觸點的程中，接觸器帶負載切換，容易造成接觸器觸點的拉弧損失，發(fā)生故障多，工作量大。拉弧損失，發(fā)生故障多，

33、工作量大。鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動 隨著隨著 電電 力力 電子技術(shù)的進步和發(fā)展，一種新型的起動設(shè)備軟電子技術(shù)的進步和發(fā)展，一種新型的起動設(shè)備軟起動器正在工業(yè)中推廣應用。這種軟起動器使得電動機起動平穩(wěn)，起動器正在工業(yè)中推廣應用。這種軟起動器使得電動機起動平穩(wěn)，對電網(wǎng)沖擊小，可實現(xiàn)電動機軟停車、軟制動、以及電動機的過對電網(wǎng)沖擊小，可實現(xiàn)電動機軟停車、軟制動、以及電動機的過載、缺相保護。實現(xiàn)電動機節(jié)電運行。與傳統(tǒng)的起動設(shè)備相比，載、缺相保護。實現(xiàn)電動機節(jié)電運行。與傳統(tǒng)的起動設(shè)備相比，軟起動器具有更好的起動性能。隨著它的推廣和應用，軟起動器軟起動器具有更好的起動性能。隨著它的推廣和應用

34、，軟起動器將很快替代傳統(tǒng)起動設(shè)備。將很快替代傳統(tǒng)起動設(shè)備。軟起動相控觸發(fā)脈沖的確定相控觸發(fā)脈沖的確定將三 組 反 并聯(lián)的晶閘管分別接至三相負載就形成了一個三相調(diào)壓電路，此時負載接成Y形：Y 形形 調(diào)調(diào) 壓壓 電電 路路在此 電 路 中由于沒有中線，所以在工作時若要負載電流流通，至少要有兩相溝通電路。為此:F在在 三三 相電路中至少要有一相正向相電路中至少要有一相正向晶閘管與另一向反向晶閘管同時導晶閘管與另一向反向晶閘管同時導通；通；F 為為 了了 保證在電路起始工作時使兩個晶閘管同時導通，以及在感性保證在電路起始工作時使兩個晶閘管同時導通，以及在感性負載與控制角較大時仍能保證不同相的正、反向的

35、兩相晶閘管同時導負載與控制角較大時仍能保證不同相的正、反向的兩相晶閘管同時導通，所以如同三相全控整流電流一樣，要求采用大于通，所以如同三相全控整流電流一樣，要求采用大于60“的寬脈沖或的寬脈沖或雙脈沖的觸發(fā)電路。雙脈沖的觸發(fā)電路。鼠籠異步電動機的起動F為為 保保 證輸出電壓三相對稱并有一定的調(diào)節(jié)范圍，要求晶閘管觸發(fā)信號除證輸出電壓三相對稱并有一定的調(diào)節(jié)范圍，要求晶閘管觸發(fā)信號除了必須與相應的交流電源有一致的相序外，各觸發(fā)信號之間還必須嚴格的了必須與相應的交流電源有一致的相序外，各觸發(fā)信號之間還必須嚴格的保持一定的相位關(guān)系。既要求保持一定的相位關(guān)系。既要求A, B, C三相電路中正向晶閘管三相電

36、路中正向晶閘管(即在交流電源即在交流電源為正半波時工作的晶閘管為正半波時工作的晶閘管)的觸發(fā)信號互差的觸發(fā)信號互差2/3，三相電路中反向晶閘管，三相電路中反向晶閘管(即即在交流電源為負半波時工作的晶閘管在交流電源為負半波時工作的晶閘管)的觸發(fā)信號也互差的觸發(fā)信號也互差2/3 ，但同一相，但同一相中反并聯(lián)著的兩個正、反向的晶閘管的觸發(fā)脈沖相角應互差二。根據(jù)上面中反并聯(lián)著的兩個正、反向的晶閘管的觸發(fā)脈沖相角應互差二。根據(jù)上面的討論，可得出三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)脈沖的序列應如圖中的討論，可得出三相調(diào)壓電路中各晶閘管觸發(fā)脈沖的序列應如圖中T1 T2 、T3 、 T4, 、T5、T6的次序，相應兩個

37、晶閘管的觸發(fā)脈沖相位差為習的次序，相應兩個晶閘管的觸發(fā)脈沖相位差為習/3。Y 形形 調(diào)調(diào) 壓壓 電電 路路鼠籠異步電動機的起動軟起動由由 于于 異異 步電動機是電感性負載，從電力電子技術(shù)方面可知，只有步電動機是電感性負載，從電力電子技術(shù)方面可知，只有當移相角當移相角大于感性負載的功率因數(shù)角大于感性負載的功率因數(shù)角時才能起調(diào)壓作用，而當時才能起調(diào)壓作用，而當 外，發(fā)外，發(fā)出的觸發(fā)脈沖還應使晶閘管正常觸發(fā)導通。出的觸發(fā)脈沖還應使晶閘管正常觸發(fā)導通。鼠籠異步電動機的起動軟起動用雙用雙 向向 晶晶 閘管調(diào)壓的方法有兩種閘管調(diào)壓的方法有兩種:F一種是相控技術(shù)一種是相控技術(shù) 通過改變晶閘管的觸發(fā)相位來改變

38、電壓輸出波形以實現(xiàn)調(diào)壓。采用相控技術(shù)的問題在于它輸出電壓中所含諧波分量比較大。F另一種是整周波通斷控制另一種是整周波通斷控制 即用雙向晶閘管作為靜止接觸器，交替地接通和切斷幾個周波的電源電壓，用改變接通時間和切斷時間之比來控制輸出電壓的有效值。 但是晶閘管的通斷控制用于異步電動機定子上，通斷交替的頻率不能過低，否則一方面會引起電機轉(zhuǎn)速的波動，而另一方面每次接通電流相當于一次重合閘過程;如通斷交替頻率較高，每次通斷時間間隔中交流電周波數(shù)較少，采用整周波通斷控制可能調(diào)速不夠平滑，所以在異步電機的調(diào)壓控制中多用相控技術(shù)。鼠籠異步電動機的起動電動機的軟起動方式電動機的軟起動方式F斜坡升壓軟起動斜坡升壓

39、軟起動 這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點是，由于不限流，在電機起動過程中，有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實際很少應用。F斜坡恒流軟起動斜坡恒流軟起動 這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加，當電流達到預先所設(shè)定的值后保持恒定（t1 至t2 階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機負載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。該起動方式是應用最多的起動方式，尤其適用于風機、泵類負載的起動。鼠籠異步電動機的起動F恒流軟起動恒流軟起動F脈沖沖擊起動脈沖沖擊起動

40、在起動開始階段，讓晶閘管在級短時間內(nèi)，以較大電流導通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動。 該起動方法，在一般負載中較少應用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動鼠籠異步電動機的起動三相異步電動機的調(diào)速pfsnsn106011異步機異步機變極調(diào)速變極調(diào)速鼠籠電機鼠籠電機變轉(zhuǎn)差率變轉(zhuǎn)差率 s 調(diào)速調(diào)速調(diào)壓調(diào)速調(diào)壓調(diào)速滑差電機調(diào)速滑差電機調(diào)速(電磁離合器調(diào)速電磁離合器調(diào)速)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電勢調(diào)速轉(zhuǎn)子串電勢調(diào)速變頻調(diào)速變頻調(diào)速變頻機組變頻機組交交直直交變頻交變頻交交交變頻交變頻三相異步電動機的調(diào)速調(diào)速方

41、式名稱控制對象特點變極調(diào)速交流異步電動機有級調(diào)速，系統(tǒng)簡單，最多4段速調(diào)壓調(diào)速無級調(diào)速，調(diào)速范圍窄電機最大出力能力下降，效率低系統(tǒng)簡單，性能較差轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速變頻調(diào)速交流異步電動機真正無級調(diào)速，調(diào)速范圍寬電機最大出力能力不變，效率高系統(tǒng)復雜，性能好可以和直流調(diào)速系統(tǒng)相媲美早早晚晚發(fā)發(fā) 展展 時時 間間三相異步電動機的調(diào)速電機控制算法功率半導體技術(shù)V/F控制SCRGTR矢量控制IGBT計算機技術(shù)單片機DSP IGBT大容量化更高速率和容量如：矩陣式變頻器大功率傳動使用變頻器，體積大，價格高未來發(fā)展方向完美無諧波PWM技術(shù)SPWM技術(shù)PWM優(yōu)化新一代開關(guān)技術(shù)無速度矢量控制電流矢量V/F70年代80

42、年代60年代90年代高速DSP專用芯片00年代超靜音變頻器開始流行解決了GTR噪聲問題變頻器性能大幅提升大批量使用，取代直流算法優(yōu)化 更大容量 更高開關(guān)頻率PWM技術(shù)空間電壓矢量調(diào)制技術(shù)變頻器體積縮小，開始在中小功率電機上使用三相異步電動機的調(diào)速 電機定子電壓電機定子電壓 U1必須隨之同時發(fā)生變化，必須隨之同時發(fā)生變化，即在變頻的同時也要變壓。這種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方即在變頻的同時也要變壓。這種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法我們稱為法我們稱為 VVVF（Variable Voltage Variable Frequency)，簡稱為，簡稱為 V/F變頻控制。變頻控制。U(V)f (Hz) 10503800典型變頻調(diào)速

43、的 V-f 曲線圖7.4.17.4.1變頻調(diào)速變頻調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速VVVF控制方式VVVFVVVF控制方式控制方式 恒定fE1保持恒保持恒定定 2144. 4kfNE2144. 4kfNE 恒定保持在保持在接近飽接近飽和數(shù)值和數(shù)值保持在保持在接近飽接近飽和數(shù)值和數(shù)值進一步增大磁通進一步增大磁通 ，將，將使電機的鐵心飽和，從使電機的鐵心飽和，從而導致電機中流過很大而導致電機中流過很大的勵磁電流，增加電機的勵磁電流，增加電機的銅損耗和鐵損耗，嚴的銅損耗和鐵損耗，嚴重時會因繞組過熱而損重時會因繞組過熱而損壞電機。壞電機。磁通磁通 的減小，則鐵的減小，則鐵心未得到充分的利用，心未得到充分的利用

44、，使得輸出轉(zhuǎn)矩下降。使得輸出轉(zhuǎn)矩下降。定子電阻很小定子電阻很小1EU fU保持恒保持恒定定 111RiEU三相異步電動機的調(diào)速 VVVF變頻器的控制相對簡單，機械特性硬度也變頻器的控制相對簡單，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應用。但是，這種控制方式業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的在低頻時，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的影響比較顯著，故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，影響比較顯著，故造成輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩

45、能力其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，因此人們又研究和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，因此人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。出矢量控制變頻調(diào)速。三相異步電動機的調(diào)速磁場定向控制磁場定向控制(FOC)(FOC)矢量控制1971年，德國西門子公司的F.Blaschke 提出了感應電機矢量控制技術(shù)基本功能利用坐標變換實現(xiàn)定子電流勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量解耦。三相異步電動機的調(diào)速矢量控制過程矢量控制過程三相靜止軸系A(chǔ)BC兩相靜止軸系,兩相同步旋轉(zhuǎn)軸系M-T3s/2s 變換Clarke變換2s/2r 變換 Park變換三相靜止軸系A(chǔ)BC兩相靜止軸系,兩相同步旋轉(zhuǎn)軸系M-T2s/

46、3s 變換Clarke變換2r/2s 變換 Park變換電機系統(tǒng)電機系統(tǒng)三相異步電動機的調(diào)速矢量的核心技術(shù)矢量的核心技術(shù)坐標變換坐標變換 a() b c ua (ia) u (i) u (i) ub (ib) uc (ic) a b c ua (ia) ub (ib) uc (ic) q d uq (iq) ud (id) e 三相坐標到兩相旋轉(zhuǎn)坐標變換 三相坐標到兩相靜止坐標變換 三相異步電動機的調(diào)速勵磁控制轉(zhuǎn)矩控制PI調(diào)節(jié)器1PI調(diào)節(jié)器2坐標變換磁鏈估算坐標變換坐標變換坐標變換逆變器感應電機碼盤dqdqabcabcrdtdr/dtd/電池*r*rrsdisqi*sdi*sqi*sdv*sq

47、vaibi矢量控制原理圖三相異步電動機的調(diào)速nmn10TmnT 三相異步電動機 變頻調(diào)速的機械特性fNf2f1f1f2f3f4f5f2f1fNf1f2f3f4f5變頻調(diào)速的特點變頻調(diào)速的特點1)在基頻以下變頻調(diào)速時，應進行定子電壓與頻率在基頻以下變頻調(diào)速時，應進行定子電壓與頻率的配合控制，保持的配合控制，保持E1/f1為常數(shù)的配合?？刂茣r為恒為常數(shù)的配合。控制時為恒磁通變頻調(diào)速。保持磁通變頻調(diào)速。保持U1/f1為常數(shù)配合控制時為近似為常數(shù)配合控制時為近似恒磁通變頻調(diào)速。前者屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，后者恒磁通變頻調(diào)速。前者屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式，后者屬于近似恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以上調(diào)速時，保屬于近似恒

48、轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。在基頻以上調(diào)速時，保持持U1=U1N不變，隨不變，隨f1升高，升高， m下降，屬于近似恒下降，屬于近似恒功率調(diào)速方式。功率調(diào)速方式。三相異步電動機的調(diào)速變頻調(diào)速的特點變頻調(diào)速的特點2)機械特性基本平行，屬硬特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)機械特性基本平行，屬硬特性，調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好。速穩(wěn)定性好。3) 運行時運行時s小，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率高。小，轉(zhuǎn)差功率損耗小，效率高。4)可以連續(xù)調(diào)節(jié)，能實現(xiàn)無級調(diào)速?？梢赃B續(xù)調(diào)節(jié)，能實現(xiàn)無級調(diào)速。優(yōu)點優(yōu)點：具有良好的調(diào)速性能。：具有良好的調(diào)速性能。缺點缺點：需一套性能優(yōu)良變頻電源。：需一套性能優(yōu)良變頻電源。應用應用：冶金，化工，機械制造業(yè)，采礦等。

49、：冶金，化工，機械制造業(yè)，采礦等。三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速變頻器的構(gòu)成變頻器的構(gòu)成控制回路接口模擬量輸入模擬量輸出通訊接口控制回路接口開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出編碼器接口三相異步電動機的調(diào)速 R S T P 1 (+ ) P B (-) U V W P E P O W E R S U P P LY M O T O R 工頻電網(wǎng)輸入380V 3PH/220V 3PH220V 1PH制動電阻直流電抗器三相交流電機三相異步電動機的調(diào)速歐美品牌歐美品牌西門子西門子、科比科比、倫茨、施耐德施耐德、ABBABB 丹佛斯丹佛斯、ROCKWELLROCKWELL、VACONVAC

50、ON、 ABAB、西威西威 日本品牌日本品牌富士富士、三菱三菱、安川安川、三墾三墾、日立日立、歐姆龍歐姆龍 松下電器、松下電工、東芝、明電舍明電舍國產(chǎn)品牌國產(chǎn)品牌安邦信、佳靈、森蘭森蘭、英威騰、康沃、科姆龍、惠豐、匯川港臺品牌港臺品牌臺達臺達、普傳、臺安臺安、東元、美高韓國品牌韓國品牌LG 、現(xiàn)代、三星、收獲三相異步電動機的調(diào)速匯川低壓變頻器匯川低壓變頻器MD300A系列系列匯川匯川 MD300系列系列低壓變頻器低壓變頻器匯川匯川 MD320系列系列低壓變頻器低壓變頻器三墾變頻器三墾變頻器交交-交變頻系統(tǒng)交變頻系統(tǒng) 直接將直接將50Hz的交流電變換成頻率可調(diào)的交流電。的交流電變換成頻率可調(diào)的交

51、流電。三相異步電動機的調(diào)速7.4.2 7.4.2 變極調(diào)速變極調(diào)速 變頻調(diào)速要采用專用變速電機，其轉(zhuǎn)子為鼠籠式變頻調(diào)速要采用專用變速電機，其轉(zhuǎn)子為鼠籠式根據(jù)根據(jù) 當當f1一定時，一定時，n11/p，改變極對數(shù)改變極對數(shù)p，可變可變n1。 spfsnn160111三相異步電動機的調(diào)速三相異步電動機的調(diào)速 電機定子每相繞組由二部分組成，每一部分稱為半相電機定子每相繞組由二部分組成，每一部分稱為半相繞組，改變其中一個半相繞組的電流方向，電機產(chǎn)生的磁繞組，改變其中一個半相繞組的電流方向，電機產(chǎn)生的磁極對數(shù)即可改變。如：已知電機繞組接線如下圖所示：極對數(shù)即可改變。如：已知電機繞組接線如下圖所示：(b)反

52、向串聯(lián)或反向并聯(lián)(2p=2)NSAXa1x1a2x2NSa1a2x1x2NSAXa1x1a2x2三相異步電動機的調(diào)速(a)正向串聯(lián)(2p=4)NSAXa1x1a2x2NSNNSSa1a2x2(b)反向串聯(lián)或反向并聯(lián)(2p=2)NSAXa1x1a2x2NSa1a2x1x2NSAXa1x1a2x2A相繞組變極原理7.4.3 7.4.3 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速1.串電阻后的機械特性串電阻后的機械特性 轉(zhuǎn)子串電阻后，轉(zhuǎn)子串電阻后，n1不變，不變，r2sm，Tm不變，在同一不變，在同一T下，下，s r2+R，則轉(zhuǎn)子串入不則轉(zhuǎn)子串入不同值的電阻后，可得到不同的同值的電阻后，可得到不同的轉(zhuǎn)速，機械特性

53、如右圖。轉(zhuǎn)速，機械特性如右圖。調(diào)速過程：串電阻瞬間調(diào)速過程：串電阻瞬間LssLsTTTIEsnTTTIR2222繞線式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的機械特性繞線式轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的機械特性T43r2r2+R 2 2+R 3=R2r2+R 3=R1r2+R 1+R 2+R=R3nTLT00n121三相異步電動機的調(diào)速2.調(diào)速特點調(diào)速特點 有級調(diào)速，設(shè)備簡單，只適用于有載調(diào)速，空有級調(diào)速，設(shè)備簡單，只適用于有載調(diào)速，空載時轉(zhuǎn)速變化不大。低速時特性軟，損耗大，效率載時轉(zhuǎn)速變化不大。低速時特性軟，損耗大，效率下降，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。下降，屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法適用于起重機械類負載，轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法適用于

54、起重機械類負載，對通風機負載也可采用。對通風機負載也可采用。三相異步電動機的調(diào)速3.調(diào)速時的損耗調(diào)速時的損耗電磁功率：電磁功率：Pem=m1I2 r2 /s銅損耗：銅損耗： pCu2=m1I2 2r2 =s Pem全機械功率：全機械功率：Pj=m1I2 2 r2 (1-s)/s= (1- s) Pem 當當s=0.5時，時，n=0.5n1，此時：，此時： Pem= Pj+ pCu2， Pj = 0.5 Pem，pCu2=0.5 Pem，電機效率很低，電機效率很低，r2 /s=常數(shù)常數(shù)只改變了只改變了Pj與與pCu2間的分配。間的分配。 當當 RspCu2Pj ，說明轉(zhuǎn)速降說明轉(zhuǎn)速降低是靠增大轉(zhuǎn)

55、子銅損減小全機械功率低是靠增大轉(zhuǎn)子銅損減小全機械功率 Pj得來的，故不得來的，故不經(jīng)濟。經(jīng)濟。三相異步電動機的調(diào)速4.調(diào)速電阻的計算調(diào)速電阻的計算 同一同一T值下有：值下有：由已知的轉(zhuǎn)速由已知的轉(zhuǎn)速 n (或轉(zhuǎn)差率或轉(zhuǎn)差率s )可求出可求出R。5.應用應用 適用于對調(diào)速性能要求不高的生產(chǎn)機械，如吊適用于對調(diào)速性能要求不高的生產(chǎn)機械，如吊車提升機構(gòu)車提升機構(gòu)。22sRrsr三相異步電動機的調(diào)速7.4.4 7.4.4 串極調(diào)速串極調(diào)速1.串級調(diào)速的基本原理串級調(diào)速的基本原理 轉(zhuǎn)子串入電阻調(diào)速時，調(diào)速瞬間：轉(zhuǎn)子串入電阻調(diào)速時，調(diào)速瞬間： n 來不及變化，當來不及變化，當r2I2TnspCu2 (pC

56、u2 =sPem)轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)差功率sPem消耗在電阻上消耗在電阻上浪費浪費。 三相異步電動機的調(diào)速分析分析 能否找出一種方法，既將消耗在電阻上的功率能否找出一種方法，既將消耗在電阻上的功率利用起來，又能提高調(diào)速性能呢利用起來，又能提高調(diào)速性能呢?串級調(diào)速就是在這串級調(diào)速就是在這種思想指導下，設(shè)計出來的。電勢種思想指導下，設(shè)計出來的。電勢Ef與與I2反相位，提反相位，提供供Ef 的裝置吸收電功率。若能夠?qū)⑽盏碾姽β世玫难b置吸收電功率。若能夠?qū)⑽盏碾姽β世闷饋?，就解決了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速耗能大的問題。起來，就解決了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速耗能大的問題。2Es(+)(-)r2jsx2RI2(a)Ef(b)

57、I2sE2(+)(-)(+)(-)r2jsx2繞線電機轉(zhuǎn)子電路(a)轉(zhuǎn)子串電阻 (b)轉(zhuǎn)子串電勢(+、-表示某一瞬間)極性三相異步電動機的調(diào)速分析分析 如果將電阻如果將電阻R換成電勢換成電勢Ef，且使且使Ef與與sE2同頻率同頻率相位相反，則轉(zhuǎn)子內(nèi)串入電勢相位相反，則轉(zhuǎn)子內(nèi)串入電勢Ef的等值電路如右圖。的等值電路如右圖。轉(zhuǎn)子電流：轉(zhuǎn)子電流： 串入串入Ef瞬間，瞬間，n來不及來不及變化變化I2Tns I2T=TL 可見，串入可見，串入Ef后同樣能達到調(diào)速的目的。后同樣能達到調(diào)速的目的。222222sxrEsEIfEfI2sE2(+)(-)(+)(-)r2jsx2繞線電機轉(zhuǎn)子串電勢三相異步電動機的

58、調(diào)速 Ef與與sE2相位相反，即為反電勢，說明提供相位相反，即為反電勢，說明提供Ef的的裝置是吸收電功率的。如能將這部分功率加以利裝置是吸收電功率的。如能將這部分功率加以利用，電機的效率即可提高。當然用，電機的效率即可提高。當然Ef也可以與也可以與sE2相位相位相同，則相同，則nn1。轉(zhuǎn)子電勢。轉(zhuǎn)子電勢sE2的大小變化，頻率也變的大小變化，頻率也變化?；?。 f2=sf1， Ef的頻率要隨的頻率要隨f2變化是很困難的，所變化是很困難的，所以先將轉(zhuǎn)子電勢以先將轉(zhuǎn)子電勢E2s變成直流，之后引入直流電勢變成直流，之后引入直流電勢Ef 方向與方向與E2s相反，這就是串級調(diào)速。串級調(diào)速可分相反，這就是串級

59、調(diào)速。串級調(diào)速可分為：機械回饋式和電氣回饋式。為：機械回饋式和電氣回饋式。三相異步電動機的調(diào)速分析分析2.機械回饋式串級調(diào)速系統(tǒng)機械回饋式串級調(diào)速系統(tǒng)( 電機回饋式串級調(diào)速電機回饋式串級調(diào)速) 異步電動機異步電動機YD與與ZD直流電動機同軸，共同拖直流電動機同軸，共同拖動負載。動負載。YD的轉(zhuǎn)子電勢經(jīng)整流后與的轉(zhuǎn)子電勢經(jīng)整流后與ZD的電樞相并的電樞相并聯(lián)，通過改變聯(lián)，通過改變ZD的勵磁電流的勵磁電流IL的大小而改變的大小而改變ZD的的Ed，即，即 達到調(diào)速目的。達到調(diào)速目的。nTIEf2三相異步電動機的調(diào)速調(diào)速原理調(diào)速原理 IL=0， Ed=0，直流電勢直流電勢Ef 由直流電動機供給。由直流電

60、動機供給。 YD 運行在固有機械特性上，運行在固有機械特性上，n 最高，最高，s 最小。最小。 當當IL0時，時，Ed 0 ，轉(zhuǎn)子引入附加電勢，轉(zhuǎn)子引入附加電勢， ILEdEfI2T ns I2T=TL， 達到調(diào)速目的。達到調(diào)速目的。三相異步電動機的調(diào)速功率關(guān)系功率關(guān)系 異步機異步機YD的電磁功率為的電磁功率為Pem，其中，其中(1-s)Pem直接輸送給直接輸送給機械負載。而機械負載。而sPem進入轉(zhuǎn)子，進入轉(zhuǎn)子，ZD 輸入功率為輸入功率為sPem-pCu2，ZD輸出功率為輸出功率為sPem-pCu2-pZD，如果忽略損耗，則如果忽略損耗，則pCu20，pZD 0。ZD的輸入為的輸入為sPem