機(jī)電傳動(dòng)控制-第4章

1、 1河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制河北工程大學(xué)河北工程大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院周雁冰周雁冰機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制2河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 第四章第四章 交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性交流電動(dòng)機(jī)的工作原理及特性 了解三相異步電動(dòng)機(jī)的了解三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)及及工作原理工作原理； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩和和機(jī)械特性機(jī)械特性； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的連接方法連接方法和和額定參數(shù)額定參數(shù)； 掌握三相異步電動(dòng)機(jī)掌握三相異步電動(dòng)

2、機(jī)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)啟動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)等各種特性及其實(shí)現(xiàn)等各種特性及其實(shí)現(xiàn)方法、使用場(chǎng)所；方法、使用場(chǎng)所； 掌握掌握單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理和啟動(dòng)方法；的工作原理和啟動(dòng)方法； 了解了解同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動(dòng)方法。的結(jié)構(gòu)、工作原理、運(yùn)行特性和啟動(dòng)方法。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制3河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 4.1 三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)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)主要由定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分組成，定子是不三相異步電動(dòng)機(jī)主要由定子

3、和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分組成，定子是不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。如圖所示。如圖所示。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制4河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 1. .定子定子 定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。定子由定子鐵心、繞組以及機(jī)座組成。 定子鐵心是磁路的一部分，它由定子鐵心是磁路的一部分，它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，的硅鋼片疊壓而成，片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)片與片之間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子鐵心的硅鋼片的內(nèi)圓沖有定子槽，槽中安放線圈，如圖所示

4、。硅鋼片鐵心在疊壓后圓沖有定子槽，槽中安放線圈，如圖所示。硅鋼片鐵心在疊壓后成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。成為一個(gè)整體，固定于機(jī)座上。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制5河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分。三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組分為三個(gè)部分對(duì)稱地分布在定子鐵心上，稱為三相繞組，分別用AX、BY、CZ表示，其中，A、B、C稱為首端，而X、Y、Z稱為末端。 機(jī)座主要用于固定與支撐定子鐵心。中小型異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鐵機(jī)座。根據(jù)不同的冷卻方式采用不同的機(jī)座型式。 三相繞組接入三相交流電源，三相繞組中的電流定子鐵心中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)

5、電傳動(dòng)控制6河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 2.轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成。轉(zhuǎn)子鐵心裝在轉(zhuǎn)軸上。硅鋼片沖片如圖所示。 轉(zhuǎn)子由鐵心與繞組組成。 線繞式和鼠籠式兩種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但工作原理是一致的。轉(zhuǎn)子的作用是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制7河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊在兩個(gè)銅端環(huán)上而組成，如圖所示。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組是由線圈繞組放入轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)，并分為三相對(duì)稱繞組，與

6、定子產(chǎn)生的磁極數(shù)相同。線繞式轉(zhuǎn)子通過(guò)軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動(dòng)性能與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速， 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制8河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 二、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 1定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 假設(shè)每相繞組只有一個(gè)線匝，分別嵌放在定子內(nèi)圓周的6個(gè)凹槽之中?，F(xiàn)將三相繞組的末端X、Y、Z相連，首端A、B、C接三相交流電源。且三相繞組分別叫做A、B、C相繞組。如圖所示。嵌放圖連接接線圖機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制9河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 假定定子繞組中電流的正方向規(guī)定為從首端流向末端，且A相

7、繞組的電流作為參考正弦量，即 iA的初相位為零，則三相繞組A、B、C的電流（相序?yàn)锳BC）的瞬時(shí)值為：tIi sinmA )32sin(mB tIi)34sin(mC tIi如圖所示是這些電流隨時(shí)間變化的曲線。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制10河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端。 按右手螺旋法則確定三相電流產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，如圖（a）箭頭所示。iA=0；（1）t=0時(shí)時(shí)機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制11河北工程大學(xué)Hebei University of

8、Engineering （2）t=T/6時(shí)時(shí)iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端；iC=0。 此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（b）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0 瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了 /3。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制12河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端。 iA為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從A端流到X端； 此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（c）所示，合成磁場(chǎng)已從t=0 瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了2/3。 iB=0；（3）t=T/3時(shí)時(shí)

9、機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制13河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering iC為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Z端流到C端。 iB為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從B端流到Y(jié)端； 此時(shí)的合成磁場(chǎng)如圖（d）所示，合成磁場(chǎng)已從 t=0 瞬間所在位置順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)了 。（4）t=T/2時(shí)時(shí)iA=0；機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制14河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 按以上分析可以證明：當(dāng)三相電流隨時(shí)間不斷變化時(shí)，合成磁場(chǎng)也在不斷旋轉(zhuǎn)，故稱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向 A相繞組內(nèi)的電流超前B相繞組內(nèi)的電流2 /3，而B相

10、繞組內(nèi)的電流又超前C相繞組內(nèi)的電流2 /3，當(dāng)三相交流電的變化ABC ，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閺腁BC，即向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制15河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 如果將定子繞組接至電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根線對(duì)調(diào)，例如將B，C兩根線對(duì)調(diào)，使B相與C相繞組中電流的相位對(duì)調(diào)，如圖所示。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制16河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 此時(shí)A相繞組內(nèi)的電流超前C相繞組內(nèi)的電流2 /3，而C相繞組內(nèi)的電流又超前B相繞組內(nèi)的電流2 /3，用上述同樣的分析方法可知，此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向?qū)?/p>

11、變?yōu)锳CB，即向逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，如圖所示，即與未對(duì)調(diào)前的旋轉(zhuǎn)方向相反。 由此可見，要改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向，只要把定子繞組接到電源的三根導(dǎo)線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制17河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 3. 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)與旋轉(zhuǎn)速度 以上討論的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，具有一對(duì)磁極（磁極對(duì)數(shù)用p表示）即p=1。 從上述分析可以看出，電流變化經(jīng)過(guò)一個(gè)周期（360電角度），旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間也旋轉(zhuǎn)了一轉(zhuǎn)（360機(jī)械角度）。在交流電動(dòng)機(jī)中，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)于定子的旋轉(zhuǎn)速度被稱為同步速度，用n0表示。 若電流的頻率為f，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每分鐘將旋轉(zhuǎn)60f 轉(zhuǎn)，即：fn

12、600 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制18河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 如果把定子鐵心的槽數(shù)增加1倍（12個(gè)槽），制成如圖所示的三相繞組。 其中，每相繞組由兩個(gè)部分串聯(lián)組成，再將這三相繞組接到對(duì)稱三相電源使通過(guò)對(duì)稱三相電流，便產(chǎn)生具有兩對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。如圖所示。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制19河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering iB為負(fù)，電流實(shí)際方向與正方向相反，即電流從Y端流到B端；iC為正，電流實(shí)際方向與正方向一致，即電流從C端流到Z端。iA=0；分析，當(dāng)分析，當(dāng)t=0時(shí)，時(shí)，機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制20河北工程

13、大學(xué)Hebei University of Engineering 從圖可以看出，對(duì)應(yīng)于不同時(shí)刻，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間轉(zhuǎn)到不同位置，此情況下電流變化半個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)過(guò)了/2，即1/4轉(zhuǎn)，電流變化一個(gè)周期，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間只轉(zhuǎn)了1/2轉(zhuǎn)。 由此可知，當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)磁極（p=2）時(shí)，其旋轉(zhuǎn)速度僅為一對(duì)磁極時(shí)的一半。依次類推，當(dāng)有p對(duì)磁極時(shí)，其轉(zhuǎn)速為：pfn600 所以，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度與電流的頻率成正比而與磁級(jí)對(duì)數(shù)成反比。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制21河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 4工作原理 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理是基于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子電流

14、的相互作用。 假設(shè)定子只有一對(duì)磁極，轉(zhuǎn)子只有一匝繞組。 在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線（其方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相反），因而在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e從而產(chǎn)生感應(yīng)電流i。根據(jù)安培電磁力定律，轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力F（其方向用左手定則決定），這力在轉(zhuǎn)子的軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，且轉(zhuǎn)矩作用方向與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向相同，轉(zhuǎn)子受此轉(zhuǎn)矩的作用，按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)起來(lái)。 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度稱為電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，用n表示。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制22河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 5. .轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)差率差率 S 由工作原理可知：由工作原理可知：轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)

15、子的轉(zhuǎn)速n（電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速）恒比旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度n0（同步速度）要小同步速度）要小。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時(shí)，。因?yàn)槿绻麅煞N速度相等時(shí)，轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，不能產(chǎn)轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線，不能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間生電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子將不能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。因此，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是的轉(zhuǎn)速差是保證轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的主要因素，也是異步異步的由來(lái)。的由來(lái)。 定義：轉(zhuǎn)速差定義：轉(zhuǎn)速差(n0-n)與同步轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速n0的比值稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)的比值稱為異步電動(dòng)機(jī)

16、的轉(zhuǎn)差率，用表示差率，用表示S，即即00nnnS 轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)差率S是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。是分析異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的主要參數(shù)。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制23河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù) 一、 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的接法 1兩種接法 定子繞組的首端和末端通常都接在電動(dòng)機(jī)接線盒的接線柱上，一般按圖所示的方法排列。 按照我國(guó)電工專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：定子繞組出線端的首端為D1、D2、D3，末端為D4、D5、D6。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制24河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 三

17、相電動(dòng)機(jī)的定子繞組有星形（Y型）和三角形（形）兩種不同的接法，如圖所示。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制25河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制26河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 2線電壓與相電壓線電壓與相電壓 線電壓：兩相繞組首端之間的電壓，用線電壓：兩相繞組首端之間的電壓，用U1表示；表示； 相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用相電壓：每相繞組首、尾之間的電壓，用U相相表示。表示。 對(duì)于星形接法：對(duì)于星形接法：相相UU31 對(duì)于三角形接法：對(duì)于三角形接法： 相相UU 13線電流與相電流線電流

18、與相電流 線電流：電網(wǎng)的供電電流，用線電流：電網(wǎng)的供電電流，用I1 表示；表示； 相電流：每相繞組的電流，用相電流：每相繞組的電流，用I相相表示。表示。 對(duì)于星形接法對(duì)于星形接法 ：相相II 1對(duì)于三角形接法對(duì)于三角形接法 ：相相II31 11113cosPIU4. . 電動(dòng)機(jī)的輸入功率電動(dòng)機(jī)的輸入功率機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制27河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 二、額定參數(shù) 電動(dòng)機(jī)在制造工廠所擬定的情況下工作時(shí)，稱為電動(dòng)機(jī)的額定運(yùn)行，通常用額定值來(lái)表示其運(yùn)行條件，這些數(shù)據(jù)大部分都標(biāo)明在電動(dòng)機(jī)的銘牌上。 1. 額定功率PN： 在額定運(yùn)行情況下，電動(dòng)機(jī)軸

19、上輸出的機(jī)械功率。 NNNPP1 輸出功率的一般表達(dá)式為： 12PP 其中： 效率P1 輸入功率P2輸出功率 輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 229.55PTn機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制28河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 2.額定電壓UN：在額定運(yùn)行情況下，定子繞組端應(yīng)加的線電壓值。 如標(biāo)有兩種電壓值（例如220/380V），這表明定子繞組采用/Y連接時(shí)應(yīng)加的線電壓值。即： 三角形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接220V的電源電壓；星形接法時(shí)，定子繞組應(yīng)接380的電源電壓。 3.額定頻率f ：在額定運(yùn)行情況下，定子外加電壓的頻率（ ）。 50fHz機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳

20、動(dòng)控制29河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 如標(biāo)有兩種電流值（例如10.35/5.9A），則對(duì)應(yīng)于定子繞組為/Y連接的線電流值。 4.額定電流IN ：在額定頻率、額定電壓和軸上輸出額定功率時(shí)，定子的線電流值。即： 三角形接法時(shí)，定子電流為10.35A；星形接法時(shí)，定子電流為5.9A。 5.額定轉(zhuǎn)速nN ：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 與額定轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)差率稱為額定轉(zhuǎn)差率SN。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制30河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 一般不標(biāo)在電動(dòng)機(jī)銘牌上的幾個(gè)額定值如下

21、 ： 1.額定功率因數(shù) ：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，定子相電流與相電壓之間相位差的余弦。Ncos 2.額定效率 ：在額定頻率、額定電壓和電動(dòng)機(jī)軸上輸出額定功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率與輸入電功率之比，其表達(dá)式為N %100cos3NNNN IUPN 3.額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩TN ：電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下輸出額定功率時(shí)軸上的負(fù)載載矩。 4.線繞式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子靜止時(shí)的滑環(huán)電壓和轉(zhuǎn)子的額定電流。 通常手冊(cè)上給出的數(shù)據(jù)就是電動(dòng)機(jī)的額定值。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制31河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 三、定子繞組連線方法的選用三、定子繞組連線方法的選

22、用 定子三相繞組的連接方式（定子三相繞組的連接方式（Y形或形或 形）的選擇，和普通三形）的選擇，和普通三相負(fù)載一樣，須視電源的線電壓而定。相負(fù)載一樣，須視電源的線電壓而定。 如果電源的線電壓等于電動(dòng)機(jī)的額定相電壓，那么，電動(dòng)如果電源的線電壓等于電動(dòng)機(jī)的額定相電壓，那么，電動(dòng)機(jī)的繞組應(yīng)該接成三角形；機(jī)的繞組應(yīng)該接成三角形； 如果電源的線電壓是電動(dòng)機(jī)額定相電壓的如果電源的線電壓是電動(dòng)機(jī)額定相電壓的 倍，那么，電倍，那么，電動(dòng)機(jī)的繞組就應(yīng)該接成星形。動(dòng)機(jī)的繞組就應(yīng)該接成星形。 通常電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號(hào)通常電動(dòng)機(jī)的銘牌上標(biāo)有符號(hào) /Y和數(shù)字和數(shù)字220 /380 ，前者表，前者表示定子繞組的接法，后

23、者表示對(duì)應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。示定子繞組的接法，后者表示對(duì)應(yīng)于不同接法應(yīng)加的線電壓值。3機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制32河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 輸入定子的電功率定子電路中的銅損轉(zhuǎn)子電路中的銅損輸入轉(zhuǎn)子的電磁功率鐵損(磁滯和渦流損耗)機(jī)械損失功率輸出的機(jī)械功率三相異步電動(dòng)機(jī)的能流圖機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制33河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性和機(jī)械特性 一、三相異步電動(dòng)機(jī)的定子電路 三相異步電動(dòng)機(jī)的電磁關(guān)系同變壓器類似，定子繞組相當(dāng)于變

24、壓器的原繞組，轉(zhuǎn)子繞組（一般是短接的）相當(dāng)于副繞組。 定子繞組接上三相電源電壓（相電壓為u1）時(shí)，則有三相電流通過(guò)（相電流為i1），定子三相電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其磁力線通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子鐵心而閉合，這磁場(chǎng)不僅在轉(zhuǎn)子每相繞組中要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e2，而且在定子每相繞組中也要感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)e1機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制34河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 設(shè)定子和轉(zhuǎn)子每相繞組的匝數(shù)分別為N1和N2，如圖所示電路圖是三相異步電動(dòng)機(jī)的一相電路圖。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度沿定子與轉(zhuǎn)子間空氣隙的分布是近于按正弦規(guī)律分布的，因此，當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)定子每相繞相的磁通也是隨時(shí)間按正弦規(guī)

25、律變化的， t sinm 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制35河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為： tNedd11 它也是正弦量，其有效值為： 1111444444fN.Nf.E 式中，f1為e1的頻率。 因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)速度為n0，所以 它等于定子電流的頻率。即 定子電流頻率=定子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)頻率 ：6001pnf 01606060fppnpff 定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)tiLedd1L1L1 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制36河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 加在定子每相繞組上的電壓也分

26、成三個(gè)分量，即)(dd)()(11L11111111etiLRieeRiuL 如用復(fù)數(shù)表示，則為 1111111111()()j()LUI REEI RI XE 式中R1和X1為定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。由于R1和X1較小，其上電壓降與電動(dòng)勢(shì)E1比較起來(lái)常可忽略，于是 。11L12 Xf L11UE 11EU 即有效值：其中機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制37河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 二、三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子每相繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)為tNedd22 其有效值為 222124.444.44Ef NSf N 式中，f2為轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)e

27、2或轉(zhuǎn)子電流i2相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率。 因?yàn)樾D(zhuǎn)磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子間的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 n0-n1000026060Sfpnnnn)nn(pf 在 n=0 ，即S=1時(shí)，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)為 為轉(zhuǎn)子的最大電動(dòng)勢(shì)；一般而言， 2120444Nf.E 202SEE 可見轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)E2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制38河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 和定子電流一樣，轉(zhuǎn)子電流也要產(chǎn)生漏磁通，從而在轉(zhuǎn)子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì):tiLedd2L2L2 因此，對(duì)于轉(zhuǎn)子每相電路，有 tiLRieRiedd)(2L222L2222 如用復(fù)數(shù)表示，則為 22222222()j

28、LEI REI RI X 式中，R2和X2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗 L21L22222LSfLfX L21202LfX 202SXX 在 n=0 ，即 S=1 時(shí)，轉(zhuǎn)子感抗為X20為轉(zhuǎn)子最大感抗 可見轉(zhuǎn)子感抗E2與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制39河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 由轉(zhuǎn)子每相電路的電流為 2202220222222)SX(RSEXREI 可見轉(zhuǎn)子電流I2也與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)。當(dāng)S增大，即轉(zhuǎn)速n降低時(shí)，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)間的相對(duì)轉(zhuǎn)速增加，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體被磁力線切割的速度提高，于是E2增加，I2也增加。 22222jEI RI X直流電機(jī)中：

29、交流電機(jī)中： taTK I22costTK I三、轉(zhuǎn)矩特性 電磁轉(zhuǎn)矩（以下簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)矩）是三相異步電動(dòng)機(jī)最重要的物理量之一。機(jī)械特性是它的主要特性。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制40河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 2201222222222020202224.44()()()mESESf NIRSXRSXRSX222222222220cosRRRXRSX222122222220220SR USR UTKKRSXRSX代入后得： 式中，K與電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、電源頻率有關(guān)的一個(gè)常數(shù)； U1 、U定子繞組電壓，電源電壓； R2轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻； X20 電動(dòng)機(jī)不動(dòng)（

30、S=1）時(shí)轉(zhuǎn)子每相繞組的感抗。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制41河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 0220220222100cos1SnnISERSXISR 202202202220210cos/SnSERSXICXRSX20222202()SEIRSX2222220cosRRSXI2、 與轉(zhuǎn)差率S的關(guān)系2cos機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制42河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 四機(jī)械特性四機(jī)械特性 在異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速在異步電動(dòng)機(jī)中，轉(zhuǎn)速 n=(1-S)n0，為了符合習(xí)慣畫法，可為了符合習(xí)慣畫法，可將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之

31、間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動(dòng)機(jī)的將曲線換成轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系曲線，即稱為異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性。機(jī)械特性。 1固有機(jī)械特性固有機(jī)械特性 異步電動(dòng)機(jī)在異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，額定電壓和額定頻率下，用規(guī)定的接線方式，定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性定子和轉(zhuǎn)子電路中不串聯(lián)任何電阻或電抗時(shí)的機(jī)械特性稱為固稱為固有（自然）機(jī)械特性。有（自然）機(jī)械特性。 根據(jù)根據(jù) 2222220()SRUTKRSX00nnnS 三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。三相異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線如圖所示。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制43河北工程大學(xué)Hebei Universi

32、ty of Engineering 從特性曲線上可以看出，其上有四個(gè)特殊點(diǎn)可以決定特性曲線的基本形狀和異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能，這四個(gè)特殊點(diǎn)是： 010,0TnnS 電動(dòng)機(jī)處于理想空載工作點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為理想空載轉(zhuǎn)速。 st2,0,1TTnS電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作點(diǎn)。 將S=1代入轉(zhuǎn)矩公式中，可得2202222stXRURKT 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制44河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 當(dāng)施加在定子每相繞組上的電壓降低時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)明顯減??；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻適當(dāng)增大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)增大；而若增大轉(zhuǎn)子電抗則會(huì)使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大為減小。 通常把在固有機(jī)械特性上啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ts

33、t與額定轉(zhuǎn)矩TN之比 st=Tst/TN 作為衡量異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力的一個(gè)重要數(shù)據(jù)。一般 2 . 10 . 1st 2202222stXRURKT 可見，異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst與U、 R2及X20有關(guān)。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制45河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering NNN3,TTnnSS 電動(dòng)機(jī)額定工作點(diǎn)。此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)差率為 NnPTNN55. 9 0N0NnnnS 式中: PN電動(dòng)機(jī)的額定功率； nN電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速； SN電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)差率； TN電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。0N)985. 094. 0(nn 015. 006. 0N S一般 、。

34、機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制46河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering maxmm4,TTnnSS 電動(dòng)機(jī)的臨界工作點(diǎn)。欲求轉(zhuǎn)矩的最大值，可令 0dTdS得臨界轉(zhuǎn)差率 202m/ XRS 再將Sm代入轉(zhuǎn)矩公式中，即可得202max2XUKT 通常把在固有機(jī)械特性上最大電磁轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比 稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力系數(shù)。它表征了電動(dòng)機(jī)能夠承受沖擊負(fù)載的能力大小，是電動(dòng)機(jī)的又一重要運(yùn)行參數(shù)。 Nmaxm/TT 鼠籠式2 . 28 . 1m 線繞式8 . 25 . 2m 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制47河北工程大學(xué)Hebei University of Engineerin

35、g 2人為機(jī)械特性人為機(jī)械特性 由上述分析可知：異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與電動(dòng)機(jī)的參數(shù)有關(guān)，也與外加電源電壓、電源頻率有關(guān)，將關(guān)系式中的參數(shù)人為地加以改變而獲得的特性稱為異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。 改變定子電壓U、定子電源頻率f、定子電路串入電阻或電抗、轉(zhuǎn)子電路串入電阻或電抗等，都可以得到異步電動(dòng)機(jī)的人為機(jī)械特性。2202222)SX(RUSRT 00nnnS 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制48河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering （1）降低電動(dòng)機(jī)電源電壓時(shí)的人為特性 Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSp

36、fn 電壓降低后特性變化的特點(diǎn)：1. n0、 Sm不變；2. Tmax大大減小，對(duì)U敏感；3. 機(jī)械特性變軟；4. Tst隨電壓的減小而大大地減??；5. TL不變下，S、I、溫度升高。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制49河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 如當(dāng)定子繞組外加電壓為UN、0.8UN、0.5UN時(shí)，轉(zhuǎn)子輸出最大轉(zhuǎn)矩分別為Ta=Tmax、 Tb=0.64Tmax和Tc=0.25Tmax ?？梢姡妷河?，人為特性曲線愈往左移。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制50河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 由于異步電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)電壓

37、的波動(dòng)非常敏感，運(yùn)行時(shí)，如電壓降低太多，會(huì)大大降低它的過(guò)載能力與啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)發(fā)生帶不動(dòng)負(fù)載或者根本不能啟動(dòng)的現(xiàn)象。NN22NNmmax98. 07 . 02TTUUTT 例，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載例，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在額定負(fù)載 TN 下，即使下，即使 m=2，若電網(wǎng)，若電網(wǎng)電壓下降到電壓下降到 70%UN ，則由于這時(shí)則由于這時(shí) 電動(dòng)機(jī)能否正常工作？電動(dòng)機(jī)能否正常工作？ 此外，電網(wǎng)電壓下降 ，在負(fù)載不變的條件下，將使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，轉(zhuǎn)差率S 增大，電流增加，引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱甚至燒壞。則電動(dòng)機(jī)會(huì)停轉(zhuǎn)。則電動(dòng)機(jī)會(huì)停轉(zhuǎn)。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制51河北工程大學(xué)Hebei University of

38、Engineering （2）定子電路接入電阻或電抗時(shí)的人為特性 在電動(dòng)機(jī)定子電路中外串電阻或電抗后，電動(dòng)機(jī)端電壓為電源電壓減去定子外串電阻上或電抗上的壓降，致使定子繞組相電壓降低，這種情況下的人為特性與降低電源電壓時(shí)的相似。機(jī)械特性變化的特點(diǎn)：1. n0、 Sm不變；2. Tmax大大減小，對(duì)U敏感；（比降壓引起Tmax下降略大）；3. 機(jī)械特性變軟；4. Tst隨電壓的減小而大大減小。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制52河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering （3）改變定子電源頻率時(shí)的人為特性 fKfXTTXRURKTXUKTnnnXRSpfn1,26020Nm

39、ax2202222st202max0m0202m0注意到：注意到： 一般變頻調(diào)速采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，即希望最大轉(zhuǎn)矩保持為恒值，為此在改變頻率的同時(shí)，電源電壓也要作相應(yīng)的變化，使 U/f =C 。fn 0fS/1m fT/1st 不不變變maxT機(jī)械特性基本不變。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制53河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering （4）轉(zhuǎn)子電路串電阻時(shí)的人為特性 在三相線繞式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入電阻后，轉(zhuǎn)子電路中的電阻為2r2RR Nmax2202222st202max0m0202m0260TTXRURKTXUKTnnnXRSpfn 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制

40、54河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 0n不變maxT不變mS隨著串接電阻的增加而增大；機(jī)械特性變軟；機(jī)械特性變化的特點(diǎn)：機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制55河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性 采用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的主要要求如下。 （1）有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機(jī)械能正常啟動(dòng)。一般場(chǎng)合下希望啟動(dòng)越快越好，以提高生產(chǎn)效率。同時(shí)要求電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，否則電動(dòng)機(jī)不能啟動(dòng)。 （2）在滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動(dòng)電流越小越好。因?yàn)檫^(guò)大啟動(dòng)電

41、流的沖擊，對(duì)于電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)本身都是不利的。 （3）要求啟動(dòng)平滑，即要求啟動(dòng)時(shí)加速平滑，以減小對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。 （4）啟動(dòng)設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便。 （5）啟動(dòng)過(guò)程中的功率損耗越小越好。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制56河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 其中，1和2兩條是衡量電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的主要技術(shù)指標(biāo)。 一、異步電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)特性為： a. 定子電流大，轉(zhuǎn)子啟動(dòng)電流也大， Ist=(57)IN 異步電動(dòng)機(jī)在接入電網(wǎng)啟動(dòng)的瞬時(shí)，由于轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最快的相對(duì)速度（即同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢(shì)和轉(zhuǎn)子電

42、流，從而引起很大的定子電流 b.啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 NstT).(T5180 啟動(dòng)時(shí) ，轉(zhuǎn)子功率因數(shù) 很低，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 卻不大。 1 S2202222XRRcos ststmstcosIKT22 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制57河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 異步電動(dòng)機(jī)的固有啟動(dòng)特性如圖所示： 顯然，異步電動(dòng)機(jī)的這種啟動(dòng)性能和生產(chǎn)機(jī)械的要求是相矛盾的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動(dòng)方法。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制58河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 二、二、 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)

43、的啟動(dòng)方法 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)有鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)有直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)和和降壓?jiǎn)?dòng)降壓?jiǎn)?dòng)兩種方法，采用兩種方法，采用什么啟動(dòng)方法，要根據(jù)實(shí)際情況而定。什么啟動(dòng)方法，要根據(jù)實(shí)際情況而定。 1直接啟動(dòng)（全壓?jiǎn)?dòng)）直接啟動(dòng)（全壓?jiǎn)?dòng)） 直接啟動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組通過(guò)閘刀開關(guān)或接觸器直接啟動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組通過(guò)閘刀開關(guān)或接觸器直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動(dòng)。直接接入電源，在額定電壓下進(jìn)行啟動(dòng)。 特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)定子繞組的工作電壓和啟動(dòng)電壓相等。特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)定子繞組的工作電壓和啟動(dòng)電壓相等。 直接啟動(dòng)的條件：由于直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流很大，因此，直接啟動(dòng)的條件：由于直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流很大，因此，在什么

44、情況下采用直接啟動(dòng)，有關(guān)供電、動(dòng)力部門都有規(guī)定，在什么情況下采用直接啟動(dòng)，有關(guān)供電、動(dòng)力部門都有規(guī)定，主要取決于電動(dòng)機(jī)的功率與供電變壓器的容量（變壓器帶負(fù)載主要取決于電動(dòng)機(jī)的功率與供電變壓器的容量（變壓器帶負(fù)載的能力）之比值。的能力）之比值。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制59河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 一般在有獨(dú)立變壓器供電（即變壓器供動(dòng)力用電）的情況下，若電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的20%時(shí)允許直接啟動(dòng)； 若電動(dòng)機(jī)不經(jīng)常啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的30%時(shí)也允許直接啟動(dòng)。 如果沒(méi)有獨(dú)立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電

45、動(dòng)機(jī)啟動(dòng)比較頻繁，則常按經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動(dòng)。 電電動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)功功率率電電源源總總?cè)萑萘苛款~額定定電電流流啟啟動(dòng)動(dòng)電電流流 443NstII機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制60河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 例：有一臺(tái)要求經(jīng)常啟動(dòng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其例：有一臺(tái)要求經(jīng)常啟動(dòng)的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為如果供電變壓器（電源）容量為560kV.A，且有照明負(fù)載，問(wèn)可否直接啟動(dòng)？同樣的且有照明負(fù)載，問(wèn)可否直接啟動(dòng)？同樣的Ist/IN 比值，功率為多比值，功率為多大的電動(dòng)機(jī)則不允許直

46、接啟動(dòng)？大的電動(dòng)機(jī)則不允許直接啟動(dòng)？ 解：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式算出解：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動(dòng)。滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動(dòng)。 kWNPkVA. 45604356 可算出，額定功率大于可算出，額定功率大于24kW的電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)。的電動(dòng)機(jī)不允許直接啟動(dòng)。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制61河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 2、定子繞組串電阻或電抗器降壓?jiǎn)?dòng) 異步電動(dòng)機(jī)采用定子串電阻或電抗器的降壓?jiǎn)?dòng)原理接線圖如圖所示。 啟動(dòng)時(shí)，接觸器1KM斷開，KM閉合，將啟動(dòng)電阻串入定子電路，使啟動(dòng)電

47、流減小； 待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將1KM閉合，Rst被短接，電動(dòng)機(jī)接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運(yùn)行。 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于空載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合；不經(jīng)濟(jì)，在啟動(dòng)過(guò)程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費(fèi)較貴，且體積大。特點(diǎn)： 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制62河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 4、Y-降壓?jiǎn)?dòng) Y-降壓?jiǎn)?dòng)的接線圖如圖所示: 啟動(dòng)時(shí)，定子繞組接成星形；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定子繞組接成三角形，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程完成而轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。 設(shè)U1為電源線電壓，IstY及Ist為定子繞組分

48、別接成星形及三角形的啟動(dòng)電流（線電流），Z為電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)每相繞組的等效阻抗。則有13stYIUZ13/stIU Z所以 3 ststYII 但同時(shí)，3ststYTT機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制63河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering Y- 降壓?jiǎn)?dòng)方法的特點(diǎn)：降壓?jiǎn)?dòng)方法的特點(diǎn)： 設(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、啟動(dòng)電流?。辉O(shè)備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、啟動(dòng)電流小； 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且啟動(dòng)電壓不能按實(shí)際需要調(diào)節(jié)，故只適用啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且啟動(dòng)電壓不能按實(shí)際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合；于空載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合； 只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為只適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為 的異步電

49、動(dòng)機(jī)。的異步電動(dòng)機(jī)。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制64河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 5、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng) 自耦變壓器啟動(dòng)時(shí)的一相電路，由變壓器的工作原理知，此時(shí)，副邊電壓與原邊電壓之比為 11212 NNUUK12KUU 啟動(dòng)時(shí)加在電動(dòng)機(jī)定子每相繞組的電壓是全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的K倍，因而電流也是全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的K倍，即I2=KIst；而變壓器原邊電流I1=KI2=K2Ist ，即此時(shí)電網(wǎng)供電電流I1是直接啟動(dòng)時(shí)電流Ist的K2倍。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制65河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 特點(diǎn)： 與Y-降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)情況一樣

50、，只是在Y-降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的 為定值( )，而自耦變壓器啟動(dòng)時(shí)的K是可調(diào)節(jié)的，這就是此種啟動(dòng)方法優(yōu)于Y-啟動(dòng)方法之處，當(dāng)然它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也是全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的K2倍。 變壓器的體積大、重量重、價(jià)格高、維修麻煩，且啟動(dòng)時(shí)自耦變壓器處于過(guò)電流（超過(guò)額定電流）狀態(tài)下運(yùn)行，因此，不適于啟動(dòng)頻繁的電動(dòng)機(jī)。1/3K 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制66河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 為了便于根據(jù)實(shí)際要求選擇合理的啟動(dòng)方法，現(xiàn)將上述幾種常用啟動(dòng)方法的啟動(dòng)電壓、啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值列于表。 表中, UN 、Ist 和Tst 為電動(dòng)機(jī)的額定電壓、全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其數(shù)

51、值可從電機(jī)的產(chǎn)品目錄中查到。 Ust 、Ist 和Tst為按各種方法啟動(dòng)時(shí)實(shí)際加在電動(dòng)機(jī)上的線電壓、實(shí)際啟動(dòng)電流（對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流）和實(shí)際的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制67河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制68河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 三、線繞式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方法 鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，啟動(dòng)電流大，因此不能滿足某些生產(chǎn)機(jī)械需要高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低啟動(dòng)電流的要求。 線繞式異步電動(dòng)機(jī)由于能在轉(zhuǎn)子電路中串電阻，因此具有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較小的啟動(dòng)電流，即具有較好的啟動(dòng)特性。 在

52、轉(zhuǎn)子電路中串電阻的啟動(dòng)方法常用的有兩種：逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻法和頻敏變阻器啟動(dòng)法。 1逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻法 采用逐極切除啟動(dòng)電阻的方法，其目的和啟動(dòng)過(guò)程與他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)采用逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻的方法相似，主要是為了使整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制69河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 啟動(dòng)開始時(shí)，觸點(diǎn)1KM，2KM，3KM 均斷開，啟動(dòng)電阻全部接入，KM 閉合，將電動(dòng)機(jī)接入電網(wǎng)。電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖中曲線所示，初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為TA ，加速轉(zhuǎn)矩Td1=TATL，這里TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制70河北工程大學(xué)Hebei

53、University of Engineering 在加速轉(zhuǎn)矩Td1的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線從1點(diǎn)上升，軸上輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)下降，當(dāng)轉(zhuǎn)矩下降至TB(2點(diǎn)) 時(shí)，加速轉(zhuǎn)矩下降到Td2=TBTL，這時(shí)為使系統(tǒng)保持較大的加速度，讓3KM閉合，使各相電阻中的Rst3 被短接(或切除)，啟動(dòng)電阻由R3 減為R2，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線由曲線變化到曲線 ，只要R2 的大小選擇合適，并掌握好切除時(shí)間，就能保證在電阻剛被切除的瞬間電動(dòng)機(jī)軸上輸出轉(zhuǎn)矩重新回升到TA(3點(diǎn))，使電動(dòng)機(jī)重新獲得最大的加速轉(zhuǎn)矩。機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制71河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 以后各段電阻的

54、切除過(guò)程與上述相似，直到轉(zhuǎn)子電阻全部被切除，電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行在固有機(jī)械特性曲線上，即圖中曲線上相應(yīng)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 的點(diǎn)9，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。 機(jī)電傳動(dòng)控制機(jī)電傳動(dòng)控制72河北工程大學(xué)Hebei University of Engineering 2、頻敏變阻器啟動(dòng)法 頻敏變阻器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)鐵心損耗很大的三相電抗器，鐵心由一定厚度的幾塊實(shí)心鐵板或鋼板疊成，一般做成三柱式，每柱上繞有一個(gè)線圈，三相線圈連成星形，然后接到線繞式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中，如圖所示： 采用逐級(jí)切除啟動(dòng)電阻法來(lái)啟動(dòng)線繞式異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，可以由手動(dòng)操作“啟動(dòng)變阻器”或“鼓形控制器”來(lái)切除電阻，但很難實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)要求，且對(duì)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、減輕