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1、8.1 三相异步电动机直接起动三相异步电动机直接起动8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动第第 8 章章 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动与制动与制动8.2 三相鼠笼式异步电动机降压起动三相鼠笼式异步电动机降压起动8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态 三相异步电动机在实际运行过程中，由于生三相异步电动机在实际运行过程中，由于生产上的需要而起动和停止。在选用电动机时，必产上的需要而起动和停止。在选用电动机时，必须要求电动机能带动生产机械并很快地转到额定须要求电动机能带
2、动生产机械并很快地转到额定转速。转速。8.1 三相异步电动机直接起动三相异步电动机直接起动一、异步电动机起动要求一、异步电动机起动要求 (1)(1)能产生足够大的起动转矩能产生足够大的起动转矩T Ts s，使电动机很，使电动机很快地转动起来。快地转动起来。(2)(2)起动电流起动电流I Is s不要太大，避免起动时大电流不要太大，避免起动时大电流在电网上产生较大的压降而影响接在电网上的其它在电网上产生较大的压降而影响接在电网上的其它电气设备和电动机的正常运行。电气设备和电动机的正常运行。此外，起动时间要满足生产机械要求，起动设此外，起动时间要满足生产机械要求，起动设备要简单、经济、可靠。备要简
3、单、经济、可靠。从前面分析三相异步电动机固有机械特性而知从前面分析三相异步电动机固有机械特性而知道，如果在额定电压下直接起动三相异步电动机，道，如果在额定电压下直接起动三相异步电动机，起动电流大，而起动转矩并不大，这时的功率因数起动电流大，而起动转矩并不大，这时的功率因数低。低。一般普通鼠笼式一般普通鼠笼式异步电动机，异步电动机，所以要研究异步所以要研究异步机的起动特性和异步机的起动特性和异步机的各种起动方法。机的各种起动方法。nn10 I0TsIsT,I1n=f(I1)n=f(T)三相异步电动机直接起动时三相异步电动机直接起动时的机械特性和电流特性的机械特性和电流特性二、固有起动特性二、固有
4、起动特性1.1.特点特点*起动电流大的原因起动电流大的原因 起动时起动时,转子感应电动势大转子感应电动势大,使转子电使转子电流大流大,根据磁动势平衡关系根据磁动势平衡关系,定子电流必然增大。定子电流必然增大。*起动转矩不大的原因起动转矩不大的原因从下述公式分析从下述公式分析 起起动时动时,远大于运行时的远大于运行时的 ,转子漏抗转子漏抗 很大很大,很低很低,尽管尽管 很大很大,但但 并不大。并不大。由于起动电流大由于起动电流大,定子漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大,使定子使定子感应电动势减小感应电动势减小,对应的气隙磁通减小。对应的气隙磁通减小。由上述两个原因使得起动转矩不大。由上述两个原因使得起
5、动转矩不大。(1)(1)起动电流大起动电流大的影响的影响 对电动机本身的影响；对电动机本身的影响；对电源和其他负载的影响；对电源和其他负载的影响；电动机起动瞬间对负载会造成一定的机械冲击电动机起动瞬间对负载会造成一定的机械冲击2.2.直接起动存在的问题直接起动存在的问题 (2)(2)起动转矩不大起动转矩不大的影响的影响 起动时必须满足起动时必须满足T Ts s1.11.1T TL L条件电动机才能起条件电动机才能起动起来，在空载情况下可以满足上述要求，而动起来，在空载情况下可以满足上述要求，而当重载起动时可能满足不了上述要求。当重载起动时可能满足不了上述要求。三、小容量电机的直接起动三、小容量
6、电机的直接起动 将定子三相绕组直接接在三相电源上起动，称将定子三相绕组直接接在三相电源上起动，称直接起动。直接起动。一般一般7.5kW7.5kW以下的小容量鼠笼异步电动机都可以下的小容量鼠笼异步电动机都可以直接起动。如果变压器容量足够大，直接起动的以直接起动。如果变压器容量足够大，直接起动的容量还可相应增大，一般按经验公式核定：容量还可相应增大，一般按经验公式核定：式中式中k kI I为起动电流倍数；为起动电流倍数；I Is s为电动机的起动电为电动机的起动电流（流（A A）；）；I IN N为电动机的额定电流（为电动机的额定电流（A A）；）；S SN N为电源为电源变压器总容量；变压器总容
7、量；P PN N为电动机的额定功率。为电动机的额定功率。QSFRM3KM2KM11FUL1L2L3N2FUSB1SB2KM1KM2SB3KM2KM1FRKM1KM2 鼠笼式三相异步电动机正反转直接起动接线图鼠笼式三相异步电动机正反转直接起动接线图说明说明:起动电流大，对电机本身无太大影响（因为是起动电流大，对电机本身无太大影响（因为是短时的，且现代设计的鼠笼电机都按直接起动电磁短时的，且现代设计的鼠笼电机都按直接起动电磁力和发热来考虑机械强度和热稳定的）主要对电网力和发热来考虑机械强度和热稳定的）主要对电网有影响，如果电源容量较大，可以直接起动。一般有影响，如果电源容量较大，可以直接起动。一般
8、7.57.5千瓦以下容量电动机可以直接起动。千瓦以下容量电动机可以直接起动。注意注意：容量大小不是绝对的，如果电网容量大，就容量大小不是绝对的，如果电网容量大，就可以允许容量再大些的电机直接起动。只要直接起可以允许容量再大些的电机直接起动。只要直接起动时起动电流在电网中引起电压降不超过电网额定动时起动电流在电网中引起电压降不超过电网额定电压的（电压的（10101515）%就允许直接起动。就允许直接起动。当电网容量不够大而不能采用直接起动时，当电网容量不够大而不能采用直接起动时，根据起动电流与端电压成正比的关系，可以采用根据起动电流与端电压成正比的关系，可以采用降低电压的办法来减小起动电流，简称
9、降压起动。降低电压的办法来减小起动电流，简称降压起动。降压起动只适用于对起动转矩要求不高的场降压起动只适用于对起动转矩要求不高的场合。合。常用的降压起动方法主要有定子串接电抗器常用的降压起动方法主要有定子串接电抗器起动、起动、Y-Y-起动、自耦变压器起动和延边三角形起动、自耦变压器起动和延边三角形起动等。起动等。8.2 三相鼠笼式异步电动机降压起动三相鼠笼式异步电动机降压起动一、定子串电抗降压起动一、定子串电抗降压起动笼型异步电动机串电抗降压起动原理图笼型异步电动机串电抗降压起动原理图1.1.线路线路2.2.降压原理降压原理(a)(a)直接起动直接起动(b)(b)定子串电抗起动定子串电抗起动3
10、.3.电抗电抗X的计算的计算（Y Y连接）连接）（连接）连接）一、定子串电抗一、定子串电抗降压起动降压起动 优点：价格便宜，结构简单优点：价格便宜，结构简单 缺点：定子串电抗器起动缺点：定子串电抗器起动降低了起动电流，但降低了起动电流，但起动转矩降低的起动转矩降低的更多。因此，定子串电抗器起动更多。因此，定子串电抗器起动只能用于空载和轻载起动。只能用于空载和轻载起动。4.4.优、缺点优、缺点一、定子串电抗降压起动一、定子串电抗降压起动 定子回路串接的电抗器换成电阻，即定子回定子回路串接的电抗器换成电阻，即定子回路串电阻起动，也属于降压起动，能够降低起动路串电阻起动，也属于降压起动，能够降低起动
11、电流。但由于外串电阻上有较大的有功功率损耗，电流。但由于外串电阻上有较大的有功功率损耗，特别对中大型异步电动机很不经济。特别对中大型异步电动机很不经济。二、二、Y-Y-起动起动笼型异步电动机笼型异步电动机Y-Y-起动起动的原理线路图的原理线路图1.1.线路线路2.2.降压原理降压原理(a)(a)直接起动直接起动(b)Y-(b)Y-起动起动ABCZYXABZXYABC电动机直接起动时，定子绕组电动机直接起动时，定子绕组接接 ABCZYX（b b）Y-Y-起动起动Y Y接和接和接时起动线电流比值为接时起动线电流比值为 上式说明，上式说明，Y-Y-起动时，尽管相起动时，尽管相电压和相电流与直接起动时
12、相比降低电压和相电流与直接起动时相比降低到原来的到原来的 ，但是，对供电变压器，但是，对供电变压器造成冲击的起动电流则降低到直接起造成冲击的起动电流则降低到直接起动时的动时的1/31/3。二、二、Y-Y-起动起动ABCZYX（b b）Y-Y-起动起动二、二、Y-Y-起动起动 若直接起动时起动转矩为若直接起动时起动转矩为 ，Y-Y-起动时起动转矩为起动时起动转矩为 ，则则 起动转矩与起动电流降低起动转矩与起动电流降低的倍数一样，都是直接起动的倍数一样，都是直接起动的的1/31/3。优点：方法简单（只需一个优点：方法简单（只需一个Y-转换开关），转换开关），价格便宜，在轻载起动条件下应该优先采用；
13、价格便宜，在轻载起动条件下应该优先采用；起动转矩和起动电流都降为三分之一。起动转矩和起动电流都降为三分之一。缺点：只有三分之一档；只适用于工作时缺点：只有三分之一档；只适用于工作时三角型接法的异步电动机。三角型接法的异步电动机。3.3.优、缺点优、缺点二、二、Y-Y-起动起动三、三、自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动异步电动机自耦变压器降压异步电动机自耦变压器降压起动的原理线路图起动的原理线路图1.1.线路线路2.2.工作原理工作原理 降压起动与直接降压起动与直接起动相比，供电变起动相比，供电变压器提供起动电流压器提供起动电流的关系为的关系为2.2.工作原理工作原理 自耦变压器降压自耦变压器
14、降压起动时电机的起动转起动时电机的起动转矩矩 与直接起动时与直接起动时起动转矩起动转矩 之间的之间的关系为关系为 采用自耦变压器降压起动时，与直接起动采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，电压降低到原来的相比较，电压降低到原来的 ，起动电流与，起动电流与起动转矩降低到原来的起动转矩降低到原来的 。实际上，起动用的自耦变压器备有几个抽实际上，起动用的自耦变压器备有几个抽头供选用。例如头供选用。例如QJ2QJ2型有三个抽头，分别为型有三个抽头，分别为55%55%（即（即55%55%）、）、64%64%、73%73%（出厂时接在（出厂时接在73%73%抽头抽头上）；上）；QJ3QJ3型也有三个
15、抽头，分别为型也有三个抽头，分别为40%40%、60%60%、80%80%（出厂时接在（出厂时接在60%60%抽头上）。抽头上）。自耦变压器降压起动与定子串电抗起动相比，自耦变压器降压起动与定子串电抗起动相比，当限定的起动电流相同时，起动转矩损失的较少；当限定的起动电流相同时，起动转矩损失的较少；与与Y-Y-起动相比，有几种抽头供选用，比较灵活，起动相比，有几种抽头供选用，比较灵活，并且较大时，可以拖动较大的负载起动。但是自并且较大时，可以拖动较大的负载起动。但是自耦变压器体积大，价格高，也不能带重负载起动。耦变压器体积大，价格高，也不能带重负载起动。自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼异步电动机
16、自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼异步电动机上被广泛应用。上被广泛应用。3.3.特点特点三、三、自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 三相笼型异步电动机起动方法的比较三相笼型异步电动机起动方法的比较 起起动动方法方法起起动电压动电压相相对值对值（电动电动机相机相电压电压）起起动电动电流相流相对值对值（供（供电变压电变压器器线电线电流）流）起起动转动转矩相矩相对对值值起起动设备动设备直接起直接起动动111最最简单简单串串电电抗起抗起动动uuu 2一般一般Y-起起动动1/31/3简单简单，只用于，只用于接接380V电电机机自耦自耦变压变压器器N2/N1(N2/N1)2(N2/N1)2较较复复杂杂，有
17、三，有三种抽种抽头头可可选选3.3.特点特点三、自耦变压器降压起动三、自耦变压器降压起动四、延边三角形起动四、延边三角形起动 笼型异步电动机定子三相笼型异步电动机定子三相绕组连接成延边三角形绕组连接成延边三角形引出引出9 9个出线端的个出线端的定子三相绕组定子三相绕组 对于重载起动的笼型异步电动机来说，前面对于重载起动的笼型异步电动机来说，前面介绍的几种方法已经不能满足起动的需要，必须介绍的几种方法已经不能满足起动的需要，必须采取其他的措施来提高起动转矩。采取其他的措施来提高起动转矩。高起动转矩的笼型异步电动机包括高转差率高起动转矩的笼型异步电动机包括高转差率异步电动机、深槽式异步电动机和双笼
18、异步电动异步电动机、深槽式异步电动机和双笼异步电动机等几种类型，其中后两种都是从转子槽形入手，机等几种类型，其中后两种都是从转子槽形入手，利用利用“集肤效应集肤效应”（也称趋肤效应）来达到起动（也称趋肤效应）来达到起动时转子电阻较大而正常运行时转子电阻自动变小时转子电阻较大而正常运行时转子电阻自动变小的要求。的要求。8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机一、高转差率笼型异步电动机一、高转差率笼型异步电动机 1 1普通鼠笼；普通鼠笼；2 2高转差率；高转差率；3 3起重冶金；起重冶金；4 4力矩式力矩式8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼
19、式异步电动机 为了增大转子电阻，转子导条不是采用纯铝，而是改用为了增大转子电阻，转子导条不是采用纯铝，而是改用电阻率较高的铝合金浇注，由于其正常运行时的转差率比电阻率较高的铝合金浇注，由于其正常运行时的转差率比一般鼠笼式异步电动机高，故又称为一般鼠笼式异步电动机高，故又称为高转差率鼠笼异步电高转差率鼠笼异步电动机动机。二、深槽式笼型异步电动机二、深槽式笼型异步电动机 电流密度电流密度沿沿槽槽高高各各点点高高度度8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机1.1.构造构造(a)(a)槽漏磁通分布槽漏磁通分布(b)(b)电流密度电流密度 深槽式异步电动机的转子采用深而窄
20、的槽形深槽式异步电动机的转子采用深而窄的槽形 利用集肤效应，使得起动时转子感应电流的频利用集肤效应，使得起动时转子感应电流的频率较高（率较高（），电流主要集中在槽口处，导致转），电流主要集中在槽口处，导致转子电阻加大，从而限制了起动电流，并且增大了起子电阻加大，从而限制了起动电流，并且增大了起动转矩的目的。而正常运行时，由于转子频率较低动转矩的目的。而正常运行时，由于转子频率较低（），集肤效应基本消失，则转子电阻恢），集肤效应基本消失，则转子电阻恢复，从而确保了正常运行时异步电动机的效率。复，从而确保了正常运行时异步电动机的效率。二、深槽式笼型异步电动机二、深槽式笼型异步电动机 2.2.工作原
21、理工作原理二、深槽式笼型异步电动机二、深槽式笼型异步电动机 2.2.工作原理工作原理 集肤效应在普通异步电动机中也存在，只集肤效应在普通异步电动机中也存在，只是因为槽形不那样窄和深，影响不显著而已。是因为槽形不那样窄和深，影响不显著而已。与普通异步电动机相比较，深槽式异步电动机与普通异步电动机相比较，深槽式异步电动机转子槽漏抗较大，它的功率因数稍低，最大转转子槽漏抗较大，它的功率因数稍低，最大转矩倍数稍小。矩倍数稍小。3.3.深槽式异步电动机机械特性深槽式异步电动机机械特性 128.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机二、深槽式笼型异步电动机二、深槽式笼型异步电
22、动机 三、双鼠笼异步电动机三、双鼠笼异步电动机 外笼外笼内笼内笼8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机1.1.构造构造转子槽与槽漏磁通分布转子槽与槽漏磁通分布三、双鼠笼异步电动机三、双鼠笼异步电动机 8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机1.1.构造构造 异步电动机的转子上有两套导条，异步电动机的转子上有两套导条，外笼（起外笼（起动笼、上笼）与内笼（运行笼、下笼），动笼、上笼）与内笼（运行笼、下笼），两笼两笼间由狭长的缝隙隔开。外笼通常用电阻系数较大间由狭长的缝隙隔开。外笼通常用电阻系数较大的黄铜或铝青铜制成，且导条截面较小，
23、故电阻的黄铜或铝青铜制成，且导条截面较小，故电阻较大；内龙笼截面较大，用紫铜等电阻系数较小较大；内龙笼截面较大，用紫铜等电阻系数较小的材料制成，故电阻较小。的材料制成，故电阻较小。三、双鼠笼异步电动机三、双鼠笼异步电动机 8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机2.2.工作原理工作原理 利用集肤效应，确保起动时，因转子频率较利用集肤效应，确保起动时，因转子频率较高，使得转子电流主要集中在电阻较大的外笼高，使得转子电流主要集中在电阻较大的外笼（或（或起动笼起动笼）；正常运行时，转子频率较低，转）；正常运行时，转子频率较低，转子电流主要集中在电阻较小的内笼（或子电流
24、主要集中在电阻较小的内笼（或运行笼运行笼）。）。三、双鼠笼异步电动机三、双鼠笼异步电动机 1238.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机3.3.机械特性机械特性 双鼠笼异步电动机比普通异步电动机转子双鼠笼异步电动机比普通异步电动机转子漏电抗大，功率因数稍低，但效率却差不多。漏电抗大，功率因数稍低，但效率却差不多。双鼠笼异步电动机不像深槽式异步电动机转子双鼠笼异步电动机不像深槽式异步电动机转子槽很深，因此具有较好的机械强度，适用于高槽很深，因此具有较好的机械强度，适用于高转速大容量的电机。转速大容量的电机。8.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠
25、笼式异步电动机三、双鼠笼异步电动机三、双鼠笼异步电动机 同容量笼型异步电动机的主要技术数据同容量笼型异步电动机的主要技术数据 型式特点型式特点P N/kWK IK T mcos 普通鼠普通鼠笼笼107.01.42.00.870.88双鼠双鼠笼笼高起高起动转动转矩矩107.02.02.00.860.87高高转转差率差率105.52.62.70.79起重冶金起重冶金专专用用105.233.383.710.780.838.3 高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机高起动转矩的三相鼠笼式异步电动机三、双鼠笼异步电动机三、双鼠笼异步电动机 由于大型电动机容量大，起动电流对电网由于大型电动机容量大，起动电流对电
26、网冲击较大，又因带重载，负载要求电机提供较大冲击较大，又因带重载，负载要求电机提供较大的起动转矩，显然前述笼型异步电动机起动方法的起动转矩，显然前述笼型异步电动机起动方法很难同时满足这两个要求，而绕线式异步电动机很难同时满足这两个要求，而绕线式异步电动机就显示出明显的优势。只要转子回路串的电阻合就显示出明显的优势。只要转子回路串的电阻合适，就可降低起动电流，同时增大起动转矩，因适，就可降低起动电流，同时增大起动转矩，因而绕线式三相异步电动机可以应用在重载和频繁而绕线式三相异步电动机可以应用在重载和频繁起动的生产机械上。起动的生产机械上。8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起
27、动一、转子串电阻分级起动一、转子串电阻分级起动8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动 三相绕线式异三相绕线式异步电动机的转子绕步电动机的转子绕组可以通过电刷和组可以通过电刷和滑环外串三相对称滑环外串三相对称电阻，达到降低起电阻，达到降低起动电流并同时提高动电流并同时提高起动转矩的目的。起动转矩的目的。起动结束后，通过起动结束后，通过集电环将外串电阻集电环将外串电阻短路，以确保电机短路，以确保电机的运行效率不受影的运行效率不受影响。响。1.1.线路线路 绕线式异步电动机转子串电阻绕线式异步电动机转子串电阻的起动接线图的起动接线图 一、转子串电阻分级起动一、转子串电阻分级起动
28、8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动 为了确保起为了确保起动过程尽可能平动过程尽可能平稳，传统的绕线稳，传统的绕线式异步电动机多式异步电动机多采用逐级切除外采用逐级切除外串转子电阻的方串转子电阻的方法进行起动。法进行起动。1.1.线路线路 绕线式异步电动机转子串电阻绕线式异步电动机转子串电阻分级起动接线图分级起动接线图 一、转子串电阻分级起动一、转子串电阻分级起动8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动2.2.工作原理工作原理(a)(a)接线图接线图 (b)(b)机械特性机械特性一、转子串电阻分级起动一、转子串电阻分级起动8.4 绕线式三相异步电动机
29、的起动绕线式三相异步电动机的起动2.2.工作原理工作原理(a)(a)接线图接线图起动步骤：起动步骤：接触器接触器K1、K2、K3断开；断开；电动机转速升高到电动机转速升高到b点时点时，接触器，接触器K3闭合；闭合；电动机转速继续升高到电动机转速继续升高到d点，电动机的电磁转矩，点，电动机的电磁转矩，接触器接触器K2闭合；闭合；电动机转速又继续升高，到达电动机转速又继续升高，到达f点时，电动机的电点时，电动机的电磁转矩，接触器磁转矩，接触器K1闭合；闭合；电动机转速又继续升高，经过电动机转速又继续升高，经过h点后，最后稳定点后，最后稳定运行在运行在j点。点。二、转子串频敏变阻器起动二、转子串频敏
30、变阻器起动 8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动1.1.线路线路KKABC 用外串频敏变阻器来用外串频敏变阻器来取代外串电阻起动可以取代外串电阻起动可以克服转子串电阻分级起克服转子串电阻分级起动所造成的冲击。动所造成的冲击。二、转子串频敏变阻器起动二、转子串频敏变阻器起动 8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动2.2.频敏变阻器频敏变阻器频敏变阻器频敏变阻器的等效电路的等效电路频敏变阻器的结构频敏变阻器的结构 频敏变阻器的结构与等效电路频敏变阻器的结构与等效电路二、转子串频敏变阻器起动二、转子串频敏变阻器起动 8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线
31、式三相异步电动机的起动2.2.频敏变阻器频敏变阻器基本工作原理：基本工作原理：利用涡流效应，在起动时，转子电流的频率较利用涡流效应，在起动时，转子电流的频率较高，铁心内的涡流损耗与频率的平方成正比，等高，铁心内的涡流损耗与频率的平方成正比，等效铁耗电阻效铁耗电阻 自然较大，从而既限制了起动电流，自然较大，从而既限制了起动电流，又达到了提高起动转矩的目的。随着转速升高，又达到了提高起动转矩的目的。随着转速升高，转子电流的频率下降，铁心内的涡流损耗以及相转子电流的频率下降，铁心内的涡流损耗以及相应的应的 也随着下降，从而确保了绕线式异步电动也随着下降，从而确保了绕线式异步电动机的平滑起动。起动过程
32、结束后，可通过集电环机的平滑起动。起动过程结束后，可通过集电环将频敏变阻器短接后切除。将频敏变阻器短接后切除。二、转子串频敏变阻器起动二、转子串频敏变阻器起动 8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动3.3.机械特性机械特性 1.1.电动状态电动状态 T T与与n n方向一致，方向一致，n n n n1 1，00s s100，T T00，所以所以特性在特性在象限象限能量关系为：能量关系为：动能动能电能电能 消耗消耗在转子电阻上。在转子电阻上。NSn1n1TnNSTn电动状态电动状态制动状态制动状态8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态(1)(1)机
33、械特性方程机械特性方程特性方程：特性方程：上式与电动机实用公式相似，所以机械上式与电动机实用公式相似，所以机械特性曲线的形状也与电动机相似，只是当特性曲线的形状也与电动机相似，只是当n n=0=0时，时，T T=0=0过原点。过原点。2.2.机械特性机械特性 (2)(2)分析机械特性曲线分析机械特性曲线(i)(i)设磁路不饱和设磁路不饱和X Xm m=常数，增大常数，增大r r2 2(I I1 1不变不变)时时s smNmN T Tm m不变，可得曲线不变，可得曲线2 2。(这里是以反向电动状态这里是以反向电动状态s s轴为轴为依据依据)(ii)(ii)保持保持r r2 2、s sm m不变，
34、增大不变，增大I I 时时 I I1 1 T Tm m 设磁路未饱和设磁路未饱和X Xm m=常数，可得曲线常数，可得曲线3 3，它同异步机改变，它同异步机改变定子电压的人为特性变化规律相同定子电压的人为特性变化规律相同(因为改变定子电压因为改变定子电压就改变了气隙磁通就改变了气隙磁通m m的大小，而改变直流电流的大小，而改变直流电流I I 也将也将改变恒定磁场的数值，二者实质相同，所以特性变化改变恒定磁场的数值，二者实质相同，所以特性变化规律相同规律相同)2.2.机械特性机械特性12能耗制动过程能耗制动过程能耗制动运行能耗制动运行1 1固有机械特性；固有机械特性；2 2能耗制动机械特性能耗制
35、动机械特性2.2.机械特性机械特性8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态能耗制动过程实现条件能耗制动过程实现条件 电源条件电源条件:电源突然切除，电枢回路串电阻电源突然切除，电枢回路串电阻 负载条件负载条件:拖动反抗性恒转矩负载拖动反抗性恒转矩负载8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态二、能耗制动运行状态二、能耗制动运行状态K1ABCK2MNS8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态三、反接制动三、反接制动1.1.线路线路正向电动运行正向电动运行+n+n反接制动过程反接制动过程三、反接制动三、反接制动8.5 三相异步电
36、动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态2.2.制动过程制动过程12反接反接制动制动过程过程反向起反向起动过程动过程NS8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态三、反接制动三、反接制动8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态三、反接制动三、反接制动3.3.反接制动过程实现条件反接制动过程实现条件 电源条件电源条件:改变电源相序，电枢回路串电阻改变电源相序，电枢回路串电阻 负载条件负载条件:拖动反抗性恒转矩负载拖动反抗性恒转矩负载8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态三、反接制动三、反接制动 与他励直流电动机制动停车
37、一样，三相异与他励直流电动机制动停车一样，三相异步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快，步电动机反接制动停车比能耗制动停车速度快，但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械，但能量损失较大。一些频繁正、反转的生产机械，经常采用反接制动停车，接着反向起动，这就是经常采用反接制动停车，接着反向起动，这就是为了迅速改变转向，提高生产率。为了迅速改变转向，提高生产率。反接制动过程中在转子电路串入较大的制反接制动过程中在转子电路串入较大的制动电阻一方面可以限制制动电流，同时可以增大动电阻一方面可以限制制动电流，同时可以增大制动转矩。停车的制动电阻计算，根据所要求的制动转矩。停车的制动电阻计算，根据所要
38、求的最大制动转矩进行。最大制动转矩进行。8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态四、倒拉发转四、倒拉发转1.1.方法及制动原理方法及制动原理 绕线式异步电动机转子串入较大的电阻，绕线式异步电动机转子串入较大的电阻，如图所示，当电机提升重物如图所示，当电机提升重物G G，电机以，电机以n nA A转速转速提升重物。这时线路中接触器的常开接点全提升重物。这时线路中接触器的常开接点全部闭合，转子回路没有外串电阻。部闭合，转子回路没有外串电阻。制动原理制动原理 若使若使KMKM3 3断电，其常开接点打开，串入电阻断电，其常开接点打开，串入电阻R Rst3st3系统以较低转速系统
39、以较低转速n nB B提升重物。若再使提升重物。若再使KMKM2 2断电，断电，其常开接点打开，串入电阻其常开接点打开，串入电阻 R Rstst3 3+R Rst2st2，得特性，得特性3 3，如图所示。这时，如图所示。这时T T=T TL L，n n=0=0，电机既不提升重，电机既不提升重物也不放下重物。若再使物也不放下重物。若再使KMKM1 1断电，转子回路串断电，转子回路串入全部电阻入全部电阻R Rst1st1+R Rst2st2+R Rst3st3，在在n n=0=0时，时，制动原理制动原理 T T 1 1，运行过程中能量消耗多，改变转子串，运行过程中能量消耗多，改变转子串接电阻，可变
40、速度。接电阻，可变速度。应用：应用：适用于位能性负载下放重物。适用于位能性负载下放重物。1.1.方法及制动原理方法及制动原理方法：电机在拖动位能性负载时，当电动机产生方法：电机在拖动位能性负载时，当电动机产生的电磁转矩的电磁转矩T T与负载转矩与负载转矩 T TL L同方向时，使转速同方向时，使转速n n ，即即n n n n1 1，电动机工作在发电状态，向，电动机工作在发电状态，向电网返回能量。电网返回能量。特点：电机向电网输送有功功率，由电网向电机特点：电机向电网输送有功功率，由电网向电机输入无功功率。输入无功功率。8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态五、回馈制
41、动运行五、回馈制动运行 电动状态时电动状态时,由电网向电机输入的有功功由电网向电机输入的有功功率：率：由电网向电机输入的无功功率：由电网向电机输入的无功功率：其中其中I I1a1a与与U U1 1同相位。同相位。8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态发电状态时：发电状态时：I I1a1a与与U U1 1反向，反向，9090；8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态2.2.能量关系能量关系 n n n n1 1，s s00，P Pm m=m=m1 1I I2 2 2 2r r2 2(1-(1-s s)/)/s s00，说明输入机械功率；说明输入机
42、械功率；P PM M=m m1 1I I2 2 2 2r r2 2/s s00，说明由说明由转子输入机械功率传到定子，再返回电源，这时转子输入机械功率传到定子，再返回电源，这时电机为一台异步发电机，又因这时电机为一台异步发电机，又因这时T T、n n方向相反方向相反故为制动状态，称回馈制动或再生发电制动。故为制动状态，称回馈制动或再生发电制动。8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态3.3.电流关系电流关系(1)(1)转子有功电流转子有功电流I I2a2a：因因s s00，I I2a2a0 n n1 1，从电网吸收无功建立磁场，向电网，从电网吸收无功建立磁场，向电网输送
43、有功，经济。输送有功，经济。应用：应用：电机拖动位能性负载电机拖动位能性负载(如绕线式异步机如绕线式异步机)下下放重物。放重物。8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态五、回馈制动运行五、回馈制动运行IIIIIIIV正向电动运行正向电动运行反向电动运反向电动运行行反接制动过反接制动过程程能耗能耗制动制动过程过程正向回馈制正向回馈制动动反向回馈制动运反向回馈制动运行行倒拉反转运倒拉反转运行行能耗制动运能耗制动运行行8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态 三相异步电动机各种运行状态下的机械特性三相异步电动机各种运行状态下的机械特性三相异步电动机各种
44、运行状态实现条件三相异步电动机各种运行状态实现条件 运行状运行状态态电电源条件源条件负载负载条件条件反向反向电动电动运行运行电电源相序源相序为负为负序序反抗性反抗性负载负载能耗制能耗制动过动过程程切交通直切交通直反抗性反抗性负载负载能耗制能耗制动动运行运行切交通直切交通直位能性位能性负载负载反接制反接制动过动过程程改改变电变电源相序源相序倒拉反倒拉反转转运行运行电电源不源不变变转转子串入子串入较较大大电电阻，拖阻，拖动动位能性位能性负载负载正向回正向回馈馈制制动动过过程程拖拖动动反抗性反抗性负载负载反向回反向回馈馈制制动动运行运行电电源相序源相序为负为负序序拖拖动动位能性位能性负载负载转转子串子串电电阻，拖阻，拖动动反抗性反抗性负载负载电电源相序不源相序不变变，电电机机转转速高于速高于8.5 三相异步电动机的各种运行状态三相异步电动机的各种运行状态