第4章異步電動(dòng)機(jī)及其控制

1.籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（1）直接起動(dòng)（全壓起動(dòng)）(a)小容量的電動(dòng)機(jī)（二三十千瓦以下）；(b)

電源容量足夠大時(shí)。（2）降壓起動(dòng)

(a)Y－降壓起動(dòng)：適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)?！?/p>

Y型起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：▲

Y型起動(dòng)的起動(dòng)電流：IS△IsY=1313TS△TsY=√3▲

Y－降壓起動(dòng)的特點(diǎn)：

(1)電源電壓不變，定子繞組接法改變；

(2)降壓比為1(b)自耦變壓器降壓起動(dòng)Isa=KA2Is▲

自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)電流為：Tsa=KA2Ts▲

自耦變壓器降壓起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：上一節(jié)下一節(jié)▲自耦變壓器降壓起動(dòng)的特點(diǎn)：①定子繞組接法不變，改變定子繞組的電壓；②降壓比KA可調(diào):0.5、0.65、0.8；0.55、0.64、0.731.改變磁極對(duì)數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率s

3.改變電源頻率f1(變頻調(diào)速)調(diào)速方法：二、三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速

有級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)或有級(jí)調(diào)速無(wú)級(jí)調(diào)速

n=(1－s)n1=(1－s)

p60f1上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)第四節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與調(diào)速變頻調(diào)速

U、f可變M3~3~整流電路逆變電路50Hz控制電路n0TnOfNf1＜fN

直流動(dòng)畫(huà)演示f2＜f1上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)變頻調(diào)速

f=50Hz逆變器M3~整流器f1、U1可調(diào)+–~變頻調(diào)速方法恒轉(zhuǎn)距調(diào)速（f1<f1N）恒功率調(diào)速（f1>f1N）頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5~幾百赫茲

變頻調(diào)速方法可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)變極調(diào)速U1U2U3U4U1U2U3U4××××(a)p=2(b)p=1SSNNSN采用變極調(diào)速方法的電動(dòng)機(jī)稱作雙速電機(jī)，由于調(diào)速時(shí)其轉(zhuǎn)速呈跳躍性變化，因而只用在對(duì)調(diào)速性能要求不高的場(chǎng)合，如銑床、鏜床、磨床等機(jī)床上。變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（1）變壓調(diào)速UNn0TnOsMTL上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)（2）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速R2R2+RCn0TnOTMM3~3~RCTL上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線型電動(dòng)機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑、設(shè)備簡(jiǎn)單投資少，缺點(diǎn)是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。4.5三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)和選擇1.型號(hào)

磁極數(shù)(極對(duì)數(shù)p=2)例如：Y132M－4

用以表明電動(dòng)機(jī)的系列、幾何尺寸和極數(shù)。機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)機(jī)座中心高（mm）三相異步電動(dòng)機(jī)教材表4-1中列出了各種電動(dòng)機(jī)的系列代號(hào)。一、異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品名稱代號(hào)產(chǎn)品名稱異步電動(dòng)機(jī)繞線型異步電動(dòng)機(jī)防爆型異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)新代號(hào)漢字意義老代號(hào)Y異異繞異爆異起YRYBYQJ、JOJR、JROJB、JBOJQ、JQO上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)2.接法定子三相繞組的聯(lián)接方法。通常U2U1W2V1V2W1Y聯(lián)結(jié)聯(lián)結(jié)W2U2V2V1W1U1接線盒V1W2U1W1U2V2W1U1V1W2U2V2接電源W1U1V1W2U2V2接電源上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)3.電壓例如：380/220V、Y/是指線電壓為380V時(shí)采用Y聯(lián)結(jié)；線電壓為220V時(shí)采用聯(lián)結(jié)。

說(shuō)明：一般規(guī)定，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電壓不能高于或低于額定值的5%。因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)滿載或接近滿載情況下運(yùn)行時(shí)，電壓過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使電動(dòng)機(jī)的電流大于額定值,從而使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組上應(yīng)加的線電壓值。三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電壓有380V，3000V,及6000V等多種。上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)4.電流例如：Y/6.73/11.64A

表示星形聯(lián)結(jié)下電機(jī)的線電流為6.73A；三角形聯(lián)結(jié)下線電流為11.64A。兩種接法下相電流均為6.73A。

5.功率與效率

鼠籠電機(jī)

=72~93％電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)定子繞組的線電流值。額定功率是指電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率P2，它不等于從電源吸取的電功率P1。上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)注意：實(shí)用中應(yīng)選擇容量合適的電機(jī)，防止出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象。6.功率因數(shù)PN

三相異步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)較低，在額定負(fù)載時(shí)約為0.7~0.9?？蛰d時(shí)功率因數(shù)很低，只有

0.2~0.3。額定負(fù)載時(shí)，功率因數(shù)最高。

7.額定轉(zhuǎn)速電機(jī)在額定電壓、額定負(fù)載下運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。P2cosO上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)如：

n

N=1440轉(zhuǎn)/分

sN=0.048.絕緣等級(jí)指電機(jī)絕緣材料能夠承受的極限溫度等級(jí)，分為A、E、B、F、H五級(jí)，A級(jí)最低(105oC)，H級(jí)最高(180oC)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)一Y225-4型三相異步電動(dòng)機(jī)，其額定數(shù)據(jù)如下表所示。試求:（1）額定電流；（2）額定轉(zhuǎn)差率；（3）額定轉(zhuǎn)矩TN、最大轉(zhuǎn)矩TM、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TS。[例]功率轉(zhuǎn)速電壓效率功率因數(shù)IS/INTS/TNTM/TN45kW1480r/min380V92.3%0.887.01.92.2[解]（1）4～100kW的電動(dòng)機(jī)通常都是380V，Δ聯(lián)接。

（2）由已知可知，電動(dòng)機(jī)，。所以:是四極，即上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)（3）

（一）功率的選擇

功率選得過(guò)大不經(jīng)濟(jì)，功率選得過(guò)小電動(dòng)機(jī)容易因過(guò)載而損壞。1.

對(duì)于連續(xù)運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)，所選功率應(yīng)等于或略大于生產(chǎn)機(jī)械的功率。2.對(duì)于短時(shí)工作的電動(dòng)機(jī)，允許在運(yùn)行中有短暫的過(guò)載，故所選功率可等于或略小于生產(chǎn)機(jī)械的功率。上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)二、異步電動(dòng)機(jī)的選擇（二）種類(lèi)和型式的選擇1.種類(lèi)的選擇

一般應(yīng)用場(chǎng)合應(yīng)盡可能選用籠型電動(dòng)機(jī)。只有在需要調(diào)速、不能采用籠型電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合才選用繞線型電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)的種類(lèi)是從交流或直流、機(jī)械特性、調(diào)速與起動(dòng)性能、維護(hù)及價(jià)格等方面來(lái)考慮的。如果沒(méi)有特殊要求，一般都應(yīng)采用交流電動(dòng)機(jī)。

繞線型電動(dòng)機(jī)的基本性能與籠型相同。其特點(diǎn)是:起動(dòng)性能較好，并可在不大的范圍內(nèi)平滑調(diào)速。但是它的價(jià)格較籠型電動(dòng)機(jī)貴，維護(hù)也較不便。

（2）封閉式，代號(hào)為IP44，電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和端蓋上均無(wú)頂風(fēng)孔，完全是封閉的。外部的潮氣和灰塵不易進(jìn)入電動(dòng)機(jī)，多用于灰塵多、潮濕、有腐蝕性氣體、易引起火災(zāi)等惡劣環(huán)境中。

（3）密封式，代號(hào)為IP68，電動(dòng)機(jī)的密封程度高，外部的氣體和液體都不能進(jìn)入電動(dòng)機(jī)內(nèi)部，可以浸在液體中使用，如潛水泵電動(dòng)機(jī)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回上一節(jié)下一節(jié)（1）防護(hù)式，代號(hào)為IP23，電動(dòng)機(jī)的機(jī)座和端蓋下方有通風(fēng)孔，散熱好，能防止水滴和鐵屑等雜物從上方落入電動(dòng)機(jī)內(nèi)，但潮氣和灰塵仍可進(jìn)入。2.結(jié)構(gòu)型式的選擇

根據(jù)工作環(huán)境的條件選擇不同的結(jié)構(gòu)型式，如開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式電動(dòng)機(jī)。（三）電壓和轉(zhuǎn)速的選擇

根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、功率以及使用地點(diǎn)的電源電壓來(lái)決定。

Y系列籠型電動(dòng)機(jī)的額定電壓只有380V一個(gè)等級(jí)。大功率電動(dòng)機(jī)才采用3000V和6000V。（4）防爆式，電動(dòng)機(jī)不但有嚴(yán)密的封閉結(jié)構(gòu)，外殼又有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。適用于有易燃、易爆氣體的場(chǎng)所，如礦井、油庫(kù)和煤氣站等。

（四）安裝型式的選擇各種生產(chǎn)機(jī)械因整體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)方式的不同，而在安裝結(jié)構(gòu)上對(duì)電動(dòng)機(jī)也會(huì)有不同的要求。國(guó)產(chǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)的幾種主要安裝結(jié)構(gòu)型式主要有臥式和立式兩種。低壓電器配電電器控制電器開(kāi)關(guān)熔斷器……接觸器繼電器起動(dòng)器……時(shí)間繼電器熱繼電器……4.6常用低壓電器一、刀閘開(kāi)關(guān)控制對(duì)象：380V，5.5kW以下小電機(jī)考慮到電機(jī)較大的起動(dòng)電流，刀閘的額定電流值應(yīng)如下選擇：（3~5)倍異步電機(jī)額定電流電路符號(hào)QS二、熔斷器作用：用于短路保護(hù)。電路符號(hào)FU異步電機(jī)的起動(dòng)電流Ist=(5~7)×額定電流。安秒特性tIF選擇熔體額定電流（IF

）時(shí)，必須躲開(kāi)起動(dòng)電流，但對(duì)短路電流仍能起保護(hù)作用。通常用以下關(guān)系：頻繁起動(dòng)的電機(jī)：一般電機(jī)：三、控制按鈕常開(kāi)(動(dòng)合)按鈕電路符號(hào)SB常閉(動(dòng)斷)按鈕電路符號(hào)SB復(fù)合按鈕復(fù)合按鈕：常開(kāi)按鈕和常閉按鈕做在一起。電路符號(hào)SB四、行程開(kāi)關(guān)用作電路的限位保護(hù)、行程控制、自動(dòng)切換等。結(jié)構(gòu)與按鈕類(lèi)似，但其動(dòng)作要由機(jī)械撞擊。常開(kāi)（動(dòng)合）觸頭電路符號(hào)ST常閉（動(dòng)斷）觸頭電路符號(hào)ST~~~線圈鐵芯銜鐵主觸頭彈簧輔助觸頭M3~電機(jī)五、接觸器動(dòng)作過(guò)程線圈通電銜鐵被吸合觸頭閉合電機(jī)接通電源常閉接觸器有關(guān)符號(hào)：接觸器線圈接觸器主觸頭－－用于主電路（流過(guò)的電流大，需加滅弧裝置）常開(kāi)常閉接觸器輔助觸頭－－用于控制電路（流過(guò)的電流小，無(wú)需加滅弧裝置）接觸器控制對(duì)象：電動(dòng)機(jī)及其它電力負(fù)載接觸器技術(shù)指標(biāo)：額定工作電壓、電流、觸點(diǎn)數(shù)目等。簡(jiǎn)單的接觸器控制ABCM3~刀閘起隔離作用自保持停止按鈕起動(dòng)按鈕特點(diǎn)：小電流控制大電流。優(yōu)點(diǎn)：安全，方便六、繼電器繼電器和接觸器的工作原理一樣。主要區(qū)別在于，觸發(fā)器的主觸頭可以通過(guò)大電流，