第十章-三相异步电动机的起动和调速.ppt

电电机学多媒体机学多媒体课课件系列件系列福州大学电气工程与自动化学院电机学教研组2006.10第三篇第三篇 异异 步步 电电 机机第十章第十章 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动和和调调速速1.目目 录录第十章第十章 三相异步三相异步电动电动机的起机的起动动和和调调速速10.1 10.1 起起动电动电流和起流和起动转动转矩矩10.3 10.3 笼笼型异步型异步电动电动机的起机的起动动10.4 10.4 笼笼型异步型异步电动电动机的机的调调速速10.5 10.5 绕线转绕线转子异步子异步电动电动机的起机的起动动和和调调速速10.6 10.6 单单相异步相异步电动电动机机2.异步异步电动电动机的起机的起动动性能：性能：1.起起动电动电流倍数流倍数 KI2.起起动转动转矩倍数矩倍数 Kst3.起起动时间动时间4.起起动时动时能量消耗与能量消耗与发热发热5.起起动设备动设备的的简单简单性和可靠性性和可靠性第一第一节节 起起动电动电流和起流和起动转动转矩矩小好小好大好大好3.l起起动动：从静止加速到工作：从静止加速到工作转转速的速的过过程程l要求：起要求：起动时动时有有较较大起大起动转动转矩，矩，较较小起小起动电动电流流启动过渡过程短，带载起动能力强对电网的冲击小l 异步异步电动电动机直接起机直接起动时动时，Ist很大很大n=0、s=1，根据，根据简简化等效化等效电电路得：路得：-很大很大4.l 异步异步电动电动机直接起机直接起动时动时,起起动转动转矩矩较较小：小：n=0、s=1，c1=1，则则：原因：原因：Ist大大I1Z1大大E1小小m小小cos20.2很小很小Tst较较小小5.l 改善起改善起动动性能的方法：性能的方法：笼笼型：采用特殊型：采用特殊结结构的构的转转子（深槽、双鼠子（深槽、双鼠笼笼）绕线绕线型：型：转转子串入附加子串入附加电电阻阻r2Ist、Tst6.第三第三节节 异步异步电动电动机的起机的起动动负载负载性性质质、供、供电电系系统统的容量的容量起起动频动频繁程度、用繁程度、用户对户对起起动动的要求的要求 一、起一、起动动方法方法选择选择依据依据1.负载负载性性质对质对起起动动方式的要求方式的要求曲曲线线1：Tst要大要大曲曲线线2：Tst可以可以较较小小曲曲线线3：Tst小，随小，随n增加，增加，T增加增加7.2.供供电电系系统统的容量的容量对对起起动动方式的影响方式的影响l 供供电电容量比异步容量比异步电动电动机的容量大得多机的容量大得多起起动电动电流所造成的流所造成的电压电压降落不致影响同一降落不致影响同一电电网上的其它网上的其它电电气气设备设备的正常工作，且非的正常工作，且非频频繁起繁起动动l 供供电变压电变压器的容量与异步器的容量与异步电动电动机容量相差不大机容量相差不大则应则应采取其它措施以限制起采取其它措施以限制起动电动电流流电电网网容量容量电电机机额额定功率定功率8.二、二、笼笼型异步型异步电动电动机的降机的降压压起起动动降降压压起起动动方法方法起起动时动时，施加低于，施加低于额额定定值值的定子的定子电压电压。电动电动机的机的转转速上升到速上升到接近接近额额定定转转速后，再切速后，再切换换到到额额定定电压电压下运行。下运行。特点：特点：起起动电动电流下降流下降起起动转动转矩下降矩下降应应用：用：适用于适用于对对起起动转动转矩要求不高的矩要求不高的场场合，如合，如风风机、离心机、离心泵泵等等9.1.自耦自耦变压变压器降器降压压起起动动设设直接起直接起动时动时：Ist、Tst自耦自耦变压变压器的器的变变比比为为:ka10.2.丫丫-起起动动适用于在正常运行适用于在正常运行时时定子定子绕组绕组按三角形按三角形连连接的接的电电机。机。起起动时动时，使定子，使定子绕组为绕组为星形星形连连接，待接，待转转速上升到速上升到额额定定转转速后，速后，再再换换接成三角形接成三角形连连接。接。Ist和和Tst均减少均减少为为1/3 (思考：思考：Tst为为何减何减为为1/3？）？）11.3.延延边边三角形三角形换换接降接降压压起起动动12.4.定子串定子串电电抗器或抗器或电电阻起阻起动动串串电电抗器起抗器起动动：Ist=Ist/k、Tst=Tst/k2-简单简单，但起，但起动动性能效果性能效果较较差差串串电电阻降阻降压压：电电阻消耗能量，阻消耗能量，电电机效率低机效率低13.三、三、线绕线绕型异步型异步电动电动机的起机的起动动转转子回路中通子回路中通过过集集电环电环串串入附加入附加电电阻，限制起阻，限制起动电动电流，提高起流，提高起动转动转矩。矩。起起动动后把附加后把附加电电阻切除，阻切除，使正常运行有使正常运行有较较高效率。高效率。线绕转线绕转子子电电机启机启动动性能好性能好1、转转子回路串子回路串电电阻分阻分级级起起动动14.l自自动动、无、无级级的减小的减小r2，Tst不不变变起起动过动过程平程平稳稳、迅速、迅速l结结构构简单简单，运行可靠，运行可靠，维护维护方便，方便，应应用广泛。用广泛。2.转转子回路串子回路串频频敏敏变变阻器起阻器起动动起起动动：s=1，f2=f1，pFe大大Rm大大加速：加速：nsf2=sf1 pFe Rm 正常运行正常运行时时：sN0.01-0.05，f2很小很小 pFe可略，可略，Rm 015.异步异步电动电动机的机的转转速：速：第四第四节节 异步异步电动电动机的机的调调速速(1)(1)改改变变供供电电电电源的源的频频率率f f(2)(2)改改变电动变电动机的极机的极对对数数p p（仅仅适用于适用于笼笼型）型）(3)(3)改改变转变转差率差率s s：改：改变变外施外施电压电压U1U1 在在转转子外串附加子外串附加电电阻阻 在在转转子外串附加子外串附加电动势电动势异步异步电动电动机的机的调调速方法：速方法：16.一、一、变频调变频调速速改改变变f1改改变变n（无（无级调级调速：速：n可可连续调节连续调节）变频调变频调速速时时，通常希望通常希望电动电动机的主磁通机的主磁通 m m保持不保持不变变，因因为为增大增大 m将引起磁路将引起磁路过过分分饱饱和，激磁和，激磁电电流大大增流大大增加，功率因素降低。如加，功率因素降低。如 m太小，太小，则电则电机容量得不到机容量得不到充分利用充分利用U1E1=4.44 f1N1KN1m m 当当U1/f1=常数，常数，mm不不变变17.机械特性曲机械特性曲线线恒恒转转矩矩调调速速恒功率恒功率调调速速18.二、二、变变极极调调速（速（笼笼型）型）定子定子绕组绕组需有特殊的需有特殊的绕绕法，使法，使绕组绕组的极的极对对数能随外数能随外部接部接线线的改的改变变而改而改变变。属于。属于有有级调级调速速，具有两种不，具有两种不同同转转速的速的电动电动机称机称为为双速双速电动电动机。机。变变极极调调速一般速一般适用于适用于笼笼型型异步异步电动电动机机（其（其转转子极子极对对数可自数可自动动改改变变）变变极极电电机定子机定子绕组绕组的的绕绕制有两种方法：制有两种方法：1双双绕组变绕组变极极2单绕组变单绕组变极极19.1双双绕组变绕组变极极定子上有两套极定子上有两套极对对数不同相互独立的数不同相互独立的绕组绕组，每次运行只用其中一套每次运行只用其中一套绕组设计较绕组设计较方便，但材料利用率方便，但材料利用率较较差，很少差，很少使用。使用。20.2单绕组变单绕组变极极一套定子一套定子绕组绕组，通，通过过不同接法构成不同极不同接法构成不同极对对数数变变极极电动电动机机为为鼠鼠笼笼式式转转子，它的子，它的转转子可以随着子可以随着定子极定子极对对数的改数的改变变而自而自动动改改变变极极对对数。数。x1x1x1x1x2x2x2x221.三相三相绕组变绕组变极的两种接法极的两种接法1 1）低速）低速时时，高速，高速时时YYYY2 2）低速）低速时时Y Y，高速，高速时时YYYY为为使使电电机机转转向不向不变变，须须任意任意对调对调两相两相输输入（入（绕绕组组空空间电间电角度角度变变化）化）22.三、改三、改变转变转差率差率调调速速带带恒恒转转矩矩负载时负载时：当外施当外施电压电压U1下降下降为额为额定定值值的的x倍倍时时，s增加原有增加原有值值的的1/x2倍，倍，但但sk不不变变，Tmax下降。下降。普通鼠普通鼠笼电笼电机机sN很小，很小，则则n调节调节范范围围很窄，很窄，调调速性能差。速性能差。带带恒恒转转矩矩负载时负载时不适宜采用降不适宜采用降压压调调速方法。（速方法。（绕线绕线型可通型可通过转过转子子外串外串电电阻改阻改变调变调速性能）速性能）1、降、降压调压调速速23.带变转带变转矩矩负载时负载时：异步异步电动电动机机转转子子电电阻大，阻大，稳稳定运定运行区域行区域较宽较宽如果如果带风带风机、机、泵类泵类机械，其机械，其负载负载转转矩与矩与转转速平方成正比，即速平方成正比，即TLkn2采用采用调压调调压调速可以速可以获获得得较较大的大的调调速范速范围围，有明，有明显显的的节节能效果能效果TL24.转转子子铜铜耗增大，耗增大，输输出功率出功率下降，效率也随之降低。下降，效率也随之降低。机械特性机械特性变软变软,负载变负载变化化时时转转速将速将发发生生显显著著变变化化.带带恒恒转转矩矩负载时负载时：2、转转子外串附加子外串附加电电阻阻调调速（速（绕线绕线型）型）25.当当转转子回路串入与子回路串入与转转子子电动势电动势sE2频频率相同而率相同而相位相反的附加相位相反的附加电动势电动势Ef后，后，转转子子电电流流I2：3、转转子外串附加子外串附加电动势调电动势调速（速（绕线绕线型）型）f刚刚串入串入Ef时时，I2 TTL s I2 T 直到直到T=TL n不不变变（但已比原来的小）（但已比原来的小）调调速范速范围围小，功率因数低，用小，功率因数低，用于大功率于大功率绕线绕线异步异步电动电动机机26.作作业业10-210-310-427.在在单单相供相供电电条件下，条件下，绕组绕组磁磁势为势为脉振磁脉振磁势势，波形，波形为为梯形波梯形波第二第二节节 单单相异步相异步电动电动机机28.电机总的电磁转矩Tem=Tem+Tem-29.单单相异步相异步电动电动机的机的T Temem-s-s曲曲线线Tem-s-=2-s+012210sTem+s+Tem1 1、n=0n=0，s+=s-=1s+=s-=1时时，合成，合成转转矩矩Tem+Tem-=0,Tem+Tem-=0,电电机无起机无起动转动转矩矩2 2、若、若s+s+或或s-s-不不为为1 1时时，合成，合成转转矩不矩不为为零，也就是零，也就是说说，单单相异步相异步电电机机虽虽无起无起动转动转矩，但一矩，但一经经起起动动，就，就转动转动不止不止30.二、二、单单相相电动电动机的分机的分类类1 1、分相式、分相式电动电动机机（1 1）电电阻分相式阻分相式电动电动机机辅助绕组主绕组转子K离心开关 电阻分相式电动机接线图r（2 2）电电容分相式容分相式电动电动机机2 2、罩极式、罩极式电动电动机机短路环主绕组31.