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1、会计学1异步电动机的电力拖动异步电动机的电力拖动n n定义：定义：定义：定义：异步电动机的起动是指电机从静止状态加异步电动机的起动是指电机从静止状态加异步电动机的起动是指电机从静止状态加异步电动机的起动是指电机从静止状态加速到稳态转速的整个过程，它包括最初起动状态和速到稳态转速的整个过程，它包括最初起动状态和速到稳态转速的整个过程，它包括最初起动状态和速到稳态转速的整个过程，它包括最初起动状态和加速过程。加速过程。加速过程。加速过程。n n主要指标：起动电流和起动转矩主要指标：起动电流和起动转矩主要指标：起动电流和起动转矩主要指标：起动电流和起动转矩n n希望：起动电流小、起动转矩大希望：起动
2、电流小、起动转矩大希望：起动电流小、起动转矩大希望：起动电流小、起动转矩大n n实际：起动电流大、起动转矩不大（不宜说起动转实际：起动电流大、起动转矩不大（不宜说起动转实际：起动电流大、起动转矩不大（不宜说起动转实际：起动电流大、起动转矩不大（不宜说起动转矩小）矩小）矩小）矩小）第一部分第一部分 三相异步电动三相异步电动机的起动机的起动 第1页/共57页 8.1 8.1 三相异步电动机直接起动的问题三相异步电动机直接起动的问题三相异步电动机直接起动的问题三相异步电动机直接起动的问题三相异步电动机直接起动是指电动机直接加三相异步电动机直接起动是指电动机直接加三相异步电动机直接起动是指电动机直接加
3、三相异步电动机直接起动是指电动机直接加额定电压，定子回路不串任何电器元件时的起动。额定电压，定子回路不串任何电器元件时的起动。额定电压，定子回路不串任何电器元件时的起动。额定电压，定子回路不串任何电器元件时的起动。这时，三相异步电机的起动却不象直流电动机那样，这时，三相异步电机的起动却不象直流电动机那样，这时，三相异步电机的起动却不象直流电动机那样，这时，三相异步电机的起动却不象直流电动机那样，其起动性能存在着起动电流很大而起动转矩不大两其起动性能存在着起动电流很大而起动转矩不大两其起动性能存在着起动电流很大而起动转矩不大两其起动性能存在着起动电流很大而起动转矩不大两方面的问题，这恰恰不能满足
4、生产机械对异步电动方面的问题，这恰恰不能满足生产机械对异步电动方面的问题，这恰恰不能满足生产机械对异步电动方面的问题，这恰恰不能满足生产机械对异步电动机起动性能的要求：起动转矩要大，以保证生产机机起动性能的要求：起动转矩要大，以保证生产机机起动性能的要求：起动转矩要大，以保证生产机机起动性能的要求：起动转矩要大，以保证生产机械的正常起动械的正常起动械的正常起动械的正常起动,缩小起动时间；起动电流要小，以缩小起动时间；起动电流要小，以缩小起动时间；起动电流要小，以缩小起动时间；起动电流要小，以减小对电网的冲击。减小对电网的冲击。减小对电网的冲击。减小对电网的冲击。第2页/共57页n n由三相异步
5、电动机机械特性的物理表达式中分析知由三相异步电动机机械特性的物理表达式中分析知由三相异步电动机机械特性的物理表达式中分析知由三相异步电动机机械特性的物理表达式中分析知道，在额定电压下直接起动三相异步电动机。即转道，在额定电压下直接起动三相异步电动机。即转道，在额定电压下直接起动三相异步电动机。即转道，在额定电压下直接起动三相异步电动机。即转差率差率差率差率 S S 1 1，主磁通，主磁通，主磁通，主磁通 ，功率因数，功率因数，功率因数，功率因数cos cos 很很很很小，造成了起动电流小，造成了起动电流小，造成了起动电流小，造成了起动电流 I Is s 相当大而起动转矩相当大而起动转矩相当大而
6、起动转矩相当大而起动转矩 T Ts s 并不并不并不并不大的结果。例如，对于普通鼠笼式异步电动机，起大的结果。例如，对于普通鼠笼式异步电动机，起大的结果。例如，对于普通鼠笼式异步电动机，起大的结果。例如，对于普通鼠笼式异步电动机，起动电流动电流动电流动电流 I Is s K KI II INN （4 47 7）I INN（K KI I为起动电流倍为起动电流倍为起动电流倍为起动电流倍数）。起动转矩数）。起动转矩数）。起动转矩数）。起动转矩 T Ts s K KT TT TN N （0.90.91.31.3）T TNN。对于绕线式三相异步电动机的起动转矩对于绕线式三相异步电动机的起动转矩对于绕线式
7、三相异步电动机的起动转矩对于绕线式三相异步电动机的起动转矩 T Ts s T TNN 。第3页/共57页一一一一般般般般地地地地，尽尽尽尽管管管管三三三三相相相相异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机起起起起动动动动时时时时存存存存在在在在短短短短时时时时间间间间较较较较大大大大的的的的电电电电流流流流，由由由由于于于于三三三三相相相相异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机不不不不存存存存在在在在换换换换向向向向问问问问题题题题，而而而而对对对对于于于于不不不不频频频频繁繁繁繁起起起起动动动动的的的的异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机是是是是可可可可以以以以承承承承受受受受的的的的；
8、对对对对于于于于频频频频繁繁繁繁起起起起动动动动的的的的异异异异步步步步电电电电动动动动机机机机，只只只只要要要要限限限限制制制制每每每每小小小小时时时时最高起动次数，也是可以承受的。最高起动次数，也是可以承受的。最高起动次数，也是可以承受的。最高起动次数，也是可以承受的。起动电流过大，会造成以下影响：起动电流过大，会造成以下影响：起动电流过大，会造成以下影响：起动电流过大，会造成以下影响：（1 1）使使使使电电电电动动动动机机机机绕绕绕绕组组组组发发发发热热热热，绝绝绝绝缘缘缘缘老老老老化化化化，从从从从而而而而缩缩缩缩短短短短了了了了电电电电动机的使用寿命。动机的使用寿命。动机的使用寿命。
9、动机的使用寿命。（2 2）造成过流保护装置误动作、跳闸。）造成过流保护装置误动作、跳闸。）造成过流保护装置误动作、跳闸。）造成过流保护装置误动作、跳闸。第4页/共57页（3 3）起动电流过大，对电网冲击大。使电网电压降）起动电流过大，对电网冲击大。使电网电压降）起动电流过大，对电网冲击大。使电网电压降）起动电流过大，对电网冲击大。使电网电压降低，对于异步电动机的前端供电变压器造成很大影低，对于异步电动机的前端供电变压器造成很大影低，对于异步电动机的前端供电变压器造成很大影低，对于异步电动机的前端供电变压器造成很大影响。使得变压器输出电压下降幅度很大，超过了额响。使得变压器输出电压下降幅度很大，
10、超过了额响。使得变压器输出电压下降幅度很大，超过了额响。使得变压器输出电压下降幅度很大，超过了额定值的允许偏差定值的允许偏差定值的允许偏差定值的允许偏差 U U 10%10%或更严重。这样，一或更严重。这样，一或更严重。这样，一或更严重。这样，一方面反过来影响了异步电动机本身，由于起动转矩方面反过来影响了异步电动机本身，由于起动转矩方面反过来影响了异步电动机本身，由于起动转矩方面反过来影响了异步电动机本身，由于起动转矩 T Ts s与电压与电压与电压与电压UU1 1的平方成正比，启动电流过大使电压损的平方成正比，启动电流过大使电压损的平方成正比，启动电流过大使电压损的平方成正比，启动电流过大使
11、电压损失过大，导致失过大，导致失过大，导致失过大，导致T Ts s下降更多，当负载较重时，异步电下降更多，当负载较重时，异步电下降更多，当负载较重时，异步电下降更多，当负载较重时，异步电动机将不能起动；另一方面，影响由同一台供电变动机将不能起动；另一方面，影响由同一台供电变动机将不能起动；另一方面，影响由同一台供电变动机将不能起动；另一方面，影响由同一台供电变压器供电的其它负载，如电灯会变暗，用电设备失压器供电的其它负载，如电灯会变暗，用电设备失压器供电的其它负载，如电灯会变暗，用电设备失压器供电的其它负载，如电灯会变暗，用电设备失常，重载的异步电动机可能停转等。常，重载的异步电动机可能停转等
12、。常，重载的异步电动机可能停转等。常，重载的异步电动机可能停转等。第5页/共57页n n 因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转因此，电动机启动时，在保证一定大小的启动转矩的前提下，还要求限制启动电流在允许的范围矩的前提下，还要求限制启动电流在允许的范围矩的前提下，还要求限制启动电流在允许的范围矩的前提下，还要求限制启动电流在允许的范围内。内。内。内。n n综上所述，三相异步电动机直接起动的情况只适综上所述，三相异步电动机直接起动的情况只适综上所述，三相异步电动机直接起动的情况只适综上所述，三相异步电动机直
13、接起动的情况只适应于供电变压器容量较大，电动机容量小于应于供电变压器容量较大，电动机容量小于应于供电变压器容量较大，电动机容量小于应于供电变压器容量较大，电动机容量小于7.5KW 7.5KW 的小容量鼠笼式异步电动机。符合下列经的小容量鼠笼式异步电动机。符合下列经的小容量鼠笼式异步电动机。符合下列经的小容量鼠笼式异步电动机。符合下列经验公式验公式验公式验公式第6页/共57页n n降低启动电流：降低电源电压；降低启动电流：降低电源电压；降低启动电流：降低电源电压；降低启动电流：降低电源电压；加大定子边电阻或电抗；加大定子边电阻或电抗；加大定子边电阻或电抗；加大定子边电阻或电抗；加大转子边电阻或电
14、抗。加大转子边电阻或电抗。加大转子边电阻或电抗。加大转子边电阻或电抗。n n加大启动转矩：适当加大转子电阻，但不能过分。加大启动转矩：适当加大转子电阻，但不能过分。加大启动转矩：适当加大转子电阻，但不能过分。加大启动转矩：适当加大转子电阻，但不能过分。第7页/共57页8.2 三相鼠笼式异步电动机的降压起动三相鼠笼式异步电动机的降压起动 8.2.1 8.2.1 定子串接电抗器或电阻起动定子串接电抗器或电阻起动定子串接电抗器或电阻起动定子串接电抗器或电阻起动(1)(1)接线原理图接线原理图接线原理图接线原理图三相鼠笼式异步电动机在定子回路中串接电抗器三相鼠笼式异步电动机在定子回路中串接电抗器三相鼠
15、笼式异步电动机在定子回路中串接电抗器三相鼠笼式异步电动机在定子回路中串接电抗器,启动时接触器启动时接触器启动时接触器启动时接触器K1K1闭合，闭合，闭合，闭合，K2K2断开，电动机定子绕组通断开，电动机定子绕组通断开，电动机定子绕组通断开，电动机定子绕组通过启动电阻或电抗接入电网，加在定子绕组电压降为过启动电阻或电抗接入电网，加在定子绕组电压降为过启动电阻或电抗接入电网，加在定子绕组电压降为过启动电阻或电抗接入电网，加在定子绕组电压降为U1U1，减小了启动电流。启动后，减小了启动电流。启动后，减小了启动电流。启动后，减小了启动电流。启动后，K2K2闭合，切除电阻闭合，切除电阻闭合，切除电阻闭合
16、，切除电阻或电抗，电动机进入正常运行。或电抗，电动机进入正常运行。或电抗，电动机进入正常运行。或电抗，电动机进入正常运行。第8页/共57页第9页/共57页(2)起动电流和起动转矩的分析与计算三相异步电动机定子串电抗器X起动时的简化等值电路由如图（a）的直接起动变为图（b）（a）（b）第10页/共57页串电阻：损耗增加串电抗：起动功率因数更低定子串电抗器起动，降低了起动电流，但也降低了起动电压，使的起动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器降压起动只适用于电动机的轻载起动。第11页/共57页（3 3）电抗器）电抗器）电抗器）电抗器X X的计算的计算的计算的计算 P259P259例例例例8-1 8-1
17、 一台鼠笼式三相异步电动机的有关数据为：一台鼠笼式三相异步电动机的有关数据为：一台鼠笼式三相异步电动机的有关数据为：一台鼠笼式三相异步电动机的有关数据为：P PNN60 KW ,U60 KW ,UNN 380 V,I380 V,INN 136 A,K136 A,KI I 6.5,6.5,K KT T1.1,1.1,供电变压器限制该电动机最大启动电流为供电变压器限制该电动机最大启动电流为供电变压器限制该电动机最大启动电流为供电变压器限制该电动机最大启动电流为500 A 500 A。1 1、若空载启动，定子串电抗器启动，求每相串入的、若空载启动，定子串电抗器启动，求每相串入的、若空载启动，定子串电
18、抗器启动，求每相串入的、若空载启动，定子串电抗器启动，求每相串入的电抗最少应是多大？电抗最少应是多大？电抗最少应是多大？电抗最少应是多大？2 2、若拖动、若拖动、若拖动、若拖动 T TL L0.3T0.3TNN 恒转矩负载，可不可以采用定恒转矩负载，可不可以采用定恒转矩负载，可不可以采用定恒转矩负载，可不可以采用定子串电抗器启动方法启动？若可以，计算每相串入子串电抗器启动方法启动？若可以，计算每相串入子串电抗器启动方法启动？若可以，计算每相串入子串电抗器启动方法启动？若可以，计算每相串入的电抗值的范围是多少的电抗值的范围是多少的电抗值的范围是多少的电抗值的范围是多少?第12页/共57页解：解：
19、解：解：（1 1）空载启动每相串入电抗值计算）空载启动每相串入电抗值计算直接启动的启动电流为直接启动的启动电流为 I IS S K KI II IN N 6.5*1366.5*136884 A 884 A 串电抗（最小值）时的起动电流与串电抗（最小值）时的起动电流与I IS S 的比值为的比值为 u u 0.5660.566短路阻抗为短路阻抗为 Z ZKK 0.2480.248每相串入电抗最小值计算为每相串入电抗最小值计算为X=X=0.190 第13页/共57页 (2)(2)拖动拖动拖动拖动 T TL L0.3T0.3TNN恒转矩负载起动的计算恒转矩负载起动的计算恒转矩负载起动的计算恒转矩负载
20、起动的计算 串电抗起动时最小起动转矩为串电抗起动时最小起动转矩为串电抗起动时最小起动转矩为串电抗起动时最小起动转矩为 1.1 T1.1 TL L 1.10.3 T1.10.3 TNN 0.33 T0.33 TNN 起动转矩与直接起动转矩之比值为起动转矩与直接起动转矩之比值为起动转矩与直接起动转矩之比值为起动转矩与直接起动转矩之比值为 =0.3=0.3 串电抗器起动电流与直接起动电流比值串电抗器起动电流与直接起动电流比值串电抗器起动电流与直接起动电流比值串电抗器起动电流与直接起动电流比值 =0.548 起动电流为起动电流为起动电流为起动电流为 =0.5488840.548884484.4 A 4
21、84.4 A 500A500A第14页/共57页以串电抗起动。每相串入的电抗最大值为以串电抗起动。每相串入的电抗最大值为以串电抗起动。每相串入的电抗最大值为以串电抗起动。每相串入的电抗最大值为 =0.2050.205每相串入的电抗最小值为每相串入的电抗最小值为每相串入的电抗最小值为每相串入的电抗最小值为X X 0.190 0.190 时，起动转矩时，起动转矩时，起动转矩时，起动转矩 0.352 0.352 ,因此电抗值的范围即因此电抗值的范围即因此电抗值的范围即因此电抗值的范围即为为为为0.1900.1900.205 0.205 。第15页/共57页 8.2.2 Y 8.2.2 Y降压起动降压
22、起动降压起动降压起动 （1 1）接线原理图）接线原理图）接线原理图）接线原理图对应运行时定子绕组接成对应运行时定子绕组接成对应运行时定子绕组接成对应运行时定子绕组接成形的三相鼠笼式异步电形的三相鼠笼式异步电形的三相鼠笼式异步电形的三相鼠笼式异步电动机，起动时接成形，则定子每相电压降为额定电动机，起动时接成形，则定子每相电压降为额定电动机，起动时接成形，则定子每相电压降为额定电动机，起动时接成形，则定子每相电压降为额定电压的压的压的压的 ，从而实现了降压起动。即起动时，开关，从而实现了降压起动。即起动时，开关，从而实现了降压起动。即起动时，开关，从而实现了降压起动。即起动时，开关2K2K合到下方
23、，电动机定子绕组接成形，电动机开始起合到下方，电动机定子绕组接成形，电动机开始起合到下方，电动机定子绕组接成形，电动机开始起合到下方，电动机定子绕组接成形，电动机开始起动；当转速升到一定程度后，开关动；当转速升到一定程度后，开关动；当转速升到一定程度后，开关动；当转速升到一定程度后，开关2K2K从下方断开合向从下方断开合向从下方断开合向从下方断开合向上方。定子绕组接成上方。定子绕组接成上方。定子绕组接成上方。定子绕组接成形，电动机进入正常运行。形，电动机进入正常运行。形，电动机进入正常运行。形，电动机进入正常运行。启动方法简单启动方法简单启动方法简单启动方法简单,只需一个转换开关只需一个转换开
24、关只需一个转换开关只需一个转换开关,价格便宜价格便宜价格便宜价格便宜,在轻载在轻载在轻载在轻载下优先采用下优先采用下优先采用下优先采用.第16页/共57页第17页/共57页第18页/共57页第19页/共57页8.2.3 自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动（1 1）接线原理图）接线原理图）接线原理图）接线原理图三相鼠笼式异步电动机采用自耦变压器降压起动三相鼠笼式异步电动机采用自耦变压器降压起动三相鼠笼式异步电动机采用自耦变压器降压起动三相鼠笼式异步电动机采用自耦变压器降压起动时。开关向下一边，电动机的定子绕组通过三相自耦时。开关向下一边，电动机的定子绕组通过三相自耦时。开关向下一边，电动机的定
25、子绕组通过三相自耦时。开关向下一边，电动机的定子绕组通过三相自耦变压器变压器变压器变压器T T的中间抽头接到三相电源上，从而降压起的中间抽头接到三相电源上，从而降压起的中间抽头接到三相电源上，从而降压起的中间抽头接到三相电源上，从而降压起动。当转速升高到稳定值后，开关动。当转速升高到稳定值后，开关动。当转速升高到稳定值后，开关动。当转速升高到稳定值后，开关K K投向上边。即投向上边。即投向上边。即投向上边。即“运运运运行行行行”端，自耦变压器被切除，电动机定子直接接到电端，自耦变压器被切除，电动机定子直接接到电端，自耦变压器被切除，电动机定子直接接到电端，自耦变压器被切除，电动机定子直接接到电
26、源上，电动机正常运行。源上，电动机正常运行。源上，电动机正常运行。源上，电动机正常运行。第20页/共57页第21页/共57页（2 2）起动电流和起动转矩的分析和计算）起动电流和起动转矩的分析和计算）起动电流和起动转矩的分析和计算）起动电流和起动转矩的分析和计算根据自耦变压器降压起动的一相电路图根据自耦变压器降压起动的一相电路图根据自耦变压器降压起动的一相电路图根据自耦变压器降压起动的一相电路图n n设原绕组匝数为设原绕组匝数为设原绕组匝数为设原绕组匝数为 NN1 1 绕组匝数为绕组匝数为绕组匝数为绕组匝数为NN2 2,且且且且 NN1 1 NN2 2 ，即电动机降压起动电流即电动机降压起动电流
27、即电动机降压起动电流即电动机降压起动电流 与直接起动电流与直接起动电流与直接起动电流与直接起动电流 的关的关的关的关系为系为系为系为 第22页/共57页自耦变压器原边绕组的电流自耦变压器原边绕组的电流 与副绕组的电流与副绕组的电流 的的关系为关系为 ,则则 =（）=自耦变压器降压起动时电动机的起动转矩为自耦变压器降压起动时电动机的起动转矩为 与直接与直接起动时起动转矩起动时起动转矩 的关系为的关系为 （）2 2 （）2 2 显然，采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比显然，采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，起动电压降低较，起动电压降低 倍，而起动电流和起动转矩降低倍，而起动电流和起
28、动转矩降低到到 倍。倍。第23页/共57页（3 3）自耦变压器的设计和选择）自耦变压器的设计和选择）自耦变压器的设计和选择）自耦变压器的设计和选择实际应用的自耦变压器需要设计为多抽头式的，按实际应用的自耦变压器需要设计为多抽头式的，按实际应用的自耦变压器需要设计为多抽头式的，按实际应用的自耦变压器需要设计为多抽头式的，按一定比例设计。例如一定比例设计。例如一定比例设计。例如一定比例设计。例如QJ2QJ2和和和和QJ3QJ3系列自耦变压器都设系列自耦变压器都设系列自耦变压器都设系列自耦变压器都设计为三抽头。对于计为三抽头。对于计为三抽头。对于计为三抽头。对于QJ2QJ2型，抽头的匝数比分别为型，
29、抽头的匝数比分别为型，抽头的匝数比分别为型，抽头的匝数比分别为55%55%、64%64%、73%73%（出厂时接到（出厂时接到（出厂时接到（出厂时接到73%73%抽头上）；对于抽头上）；对于抽头上）；对于抽头上）；对于QJ3QJ3型，抽头得匝数比分别为型，抽头得匝数比分别为型，抽头得匝数比分别为型，抽头得匝数比分别为41%41%、60%60%、80%80%（出（出（出（出厂时接在厂时接在厂时接在厂时接在60%60%抽头上）。由于抽头可供选择，自耦变抽头上）。由于抽头可供选择，自耦变抽头上）。由于抽头可供选择，自耦变抽头上）。由于抽头可供选择，自耦变压器降压起动在较大容量的鼠笼式异步电动机上广泛
30、压器降压起动在较大容量的鼠笼式异步电动机上广泛压器降压起动在较大容量的鼠笼式异步电动机上广泛压器降压起动在较大容量的鼠笼式异步电动机上广泛应用。应用。应用。应用。第24页/共57页表1 三相鼠笼式异步电动机降压起动方法的比较主要性能指标起动方法起动电压比值起动电流比值起动转矩比值起动设备应用场合直接起动111最简单电机容量小于7.5 定子串电抗起动 一般任意容量，轻载起动起动 简单正常运行为形，电机可频繁起动自耦变压器 较复杂较大容量电机，较大负载不频繁起动第25页/共57页8.4 三相绕线式异步电动机的起动三相绕线式异步电动机的起动 对于三相绕线式异步电动机起动时，转子回路串接对于三相绕线式
31、异步电动机起动时，转子回路串接对于三相绕线式异步电动机起动时，转子回路串接对于三相绕线式异步电动机起动时，转子回路串接适当的三相对称电阻，既能限制起动电流，又能增大适当的三相对称电阻，既能限制起动电流，又能增大适当的三相对称电阻，既能限制起动电流，又能增大适当的三相对称电阻，既能限制起动电流，又能增大起动转矩，且能使起动转矩起动转矩，且能使起动转矩起动转矩，且能使起动转矩起动转矩，且能使起动转矩 等于最大转矩等于最大转矩等于最大转矩等于最大转矩 。起。起。起。起动结束后，可以切除外串电阻，电动机的效率不受影动结束后，可以切除外串电阻，电动机的效率不受影动结束后，可以切除外串电阻，电动机的效率不
32、受影动结束后，可以切除外串电阻，电动机的效率不受影响。响。响。响。对于重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机对于重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机对于重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机对于重载和频繁起动的生产机械，三相鼠笼式异步电动机难难难难以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。因为，绕线式以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。因为，绕线式以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。因为，绕线式以满足要求时，才选用三相绕线式异步电动机。因为，绕线式异步电动机，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，异步电动机，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，异
33、步电动机，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，异步电动机，结构较复杂，控制维护较困难，制造成本较高，价格较贵。价格较贵。价格较贵。价格较贵。第26页/共57页1.1.转子串电阻分级起动转子串电阻分级起动(1)(1)接线原理图接线原理图第27页/共57页绕线式三相异步电动机转子串电阻两极起动接线原理图及绕线式三相异步电动机转子串电阻两极起动接线原理图及绕线式三相异步电动机转子串电阻两极起动接线原理图及绕线式三相异步电动机转子串电阻两极起动接线原理图及机机机机械特性如图所示。械特性如图所示。械特性如图所示。械特性如图所示。R R为转子串总电阻，为转子串总电阻，为转子串总电阻，为转子串总电阻，
34、R R1 1 和和和和R R2 2 为分级起动电为分级起动电为分级起动电为分级起动电阻，阻，阻，阻，1K1K、2K2K为开关。起动前，为开关。起动前，为开关。起动前，为开关。起动前，1K1K、2K2K断开，电机起动时接通断开，电机起动时接通断开，电机起动时接通断开，电机起动时接通三相电源，起动电阻三相电源，起动电阻三相电源，起动电阻三相电源，起动电阻 R R 全部接入转子回路。对应的全部接入转子回路。对应的全部接入转子回路。对应的全部接入转子回路。对应的机械特性图中机械特性图中机械特性图中机械特性图中 T T1 1 为起动转矩，为起动转矩，为起动转矩，为起动转矩，T T2 2 为切换转矩，为切
35、换转矩，为切换转矩，为切换转矩，T T1 1 和和和和T T2 2 均大均大均大均大于于于于T TL L 。第28页/共57页（2 2）起动电阻的计算）起动电阻的计算）起动电阻的计算）起动电阻的计算起动电阻的计算有两种方法：作图法和解析法。下面起动电阻的计算有两种方法：作图法和解析法。下面起动电阻的计算有两种方法：作图法和解析法。下面起动电阻的计算有两种方法：作图法和解析法。下面仅对解析法进行分析。为简化计算，机械特性采用实仅对解析法进行分析。为简化计算，机械特性采用实仅对解析法进行分析。为简化计算，机械特性采用实仅对解析法进行分析。为简化计算，机械特性采用实用表达式简化后的近似表达式为用表达
36、式简化后的近似表达式为用表达式简化后的近似表达式为用表达式简化后的近似表达式为 T=T=第29页/共57页根据转子回路串电阻后的机械特性和近似表达式，在根据转子回路串电阻后的机械特性和近似表达式，在根据转子回路串电阻后的机械特性和近似表达式，在根据转子回路串电阻后的机械特性和近似表达式，在线性段有下列两个结论：线性段有下列两个结论：线性段有下列两个结论：线性段有下列两个结论：1)1)在同一条机械特性上，若在同一条机械特性上，若在同一条机械特性上，若在同一条机械特性上，若 Tm Tm 和和和和Sm Sm 为常数时，为常数时，为常数时，为常数时，T T S S 2)2)转子回路串电阻后，对不同电阻
37、值的机械特性，若转子回路串电阻后，对不同电阻值的机械特性，若转子回路串电阻后，对不同电阻值的机械特性，若转子回路串电阻后，对不同电阻值的机械特性，若 TmTm为常数，当为常数，当为常数，当为常数，当 s s常数时，有常数时，有常数时，有常数时，有 T T 第30页/共57页下面推导起动级数为 m 级的起动电阻的计算公式，即转子回路串接的分级电阻为Rm，Rm-1R2，R1，r2 根据结论2）有：，,令 ，称为起动转矩比，则 第31页/共57页起动时各级电阻为 1 2 由图（b）知，当 时，有 根据结论1）有 即 或 第32页/共57页m 或 上两式为起动电阻的近似计算公式。由于公式推导的前提是机
38、械特性线性化的，故计算时有一定误差。起动电阻的计算步骤有两种情况：（1）已知起动级数m时，计算步骤如下：第33页/共57页1)根据公式 0.85 ，选取 ；2)计算值；3)校核 是否满足下式 （1.11.2）若满足上式，则 值有效，继续以下步骤；若不满足，重新选取 值或增加起动级数m，重复步骤2)；4)计算 ()；5)计算各级电阻。第34页/共57页2）若起动级数 未知时，则按下列方法计算 值。1)按要求或根据 0.85 和 （1.11.2）选取 和 ；2)计算 ；3)计算 ,并对 取相邻的最大整数；4)根据 取值求 和 ；5)计算 ；6)计算各级电阻第35页/共57页例解：额定转差率0.02
39、7转子每相电阻r最大起动转矩0.85取2.21第36页/共57页起动转矩比校核切换转矩1.1，合适。第37页/共57页各级起动时转子回路总电阻各级起动时外串起动电阻第38页/共57页2.2.转子绕组串频敏变阻器启动转子绕组串频敏变阻器启动转子绕组串频敏变阻器启动转子绕组串频敏变阻器启动 根根据据上上述述分分析析知知：要要想想获获得得更更加加平平稳稳的的启启动动特特性性，必必须须增增加加启启动动级级数数，这这就就会会使使设设备备复复杂杂化化。为为此此采采用用了了在在转转子子上上串串频频敏敏变变阻阻器器的的启启动动方方法法。所所谓谓频频敏敏变变阻阻器器，是是由由厚厚钢钢板板叠叠成成铁铁心心并并在在
40、铁铁心心柱柱上上绕绕有有线线圈圈的的电电抗抗器器，其其结结构构示示意意图图如如图图a a所所示示。它它是是一一个个铁铁损损耗耗很很大大的的三三相相电电抗抗器器，如如果果忽忽略略绕绕组组的的电电阻阻和和漏漏抗抗时时，其一相的等效电路如图其一相的等效电路如图b b所示。所示。图a 频敏变阻器结构示意图 图b 频敏变阻器一相等效电路 第39页/共57页 频敏变阻器启动原理如图所频敏变阻器启动原理如图所示。合上开关示。合上开关QQ，KM1KM1闭合，电闭合，电动机定子绕组接通电源电动机开动机定子绕组接通电源电动机开始启动时，电动机转子转速很低，始启动时，电动机转子转速很低，故转子频率较高，故转子频率较
41、高，f f2 2 f f1 1，频敏变，频敏变阻器的铁损很大，阻器的铁损很大，R Rm m和和X Xm m均很均很大，且大，且R Rm mX Xm m，因此限制了启，因此限制了启动电流，增大了启动转矩。随着动电流，增大了启动转矩。随着电动机转速的升高，转子电流频电动机转速的升高，转子电流频率下降，于是率下降，于是R Rm m、X Xm m随随n n减小，减小，这就相当于启动过程中电阻的无这就相当于启动过程中电阻的无级切除。当转速上升到接近于稳级切除。当转速上升到接近于稳定值时，定值时，KM2KM2闭合将频敏电阻器闭合将频敏电阻器短接，启动过程结束。短接，启动过程结束。第40页/共57页n n
42、转子串频敏变阻器的机械特性，只要转子串频敏变阻器的机械特性，只要 设计合理，就可得到近似恒设计合理，就可得到近似恒起动转矩的机械特性。起动转矩的机械特性。n n综上所述，绕线式异步电动机转子串电阻分级起动或转子串频敏变阻器适用综上所述，绕线式异步电动机转子串电阻分级起动或转子串频敏变阻器适用于大、中容量电动机的起动。但转子串频敏变阻器起动具有结构简单，价格于大、中容量电动机的起动。但转子串频敏变阻器起动具有结构简单，价格便宜，运动可靠，维护方便，能自动操作等优点，目前已获广泛应用，而转便宜，运动可靠，维护方便，能自动操作等优点，目前已获广泛应用，而转子串分级变阻器起动对于大容量电动机、要求级数
43、较多，故设备的机械特性子串分级变阻器起动对于大容量电动机、要求级数较多，故设备的机械特性投资较大，维护不太方便。投资较大，维护不太方便。第41页/共57页8.5 三相异步电动机的电气制动三相异步电动机的电气制动 与与直直流流他他励励电电动动机机相相似似，三三相相异异步步电电动动机机也也有有能能耗耗制制动动、反接制动和回馈制动三种方式。反接制动和回馈制动三种方式。一一一一.能耗制动能耗制动能耗制动能耗制动 正常工作时，正常工作时，QQ合上，合上，KM1KM1闭合，电动机处于电动运行状闭合，电动机处于电动运行状态。制动时，断开态。制动时，断开KM1KM1，电动，电动机脱离三相交流电源。同时迅机脱离
44、三相交流电源。同时迅速将速将KM2KM2接通，将桥式整流电接通，将桥式整流电路输出的单相直流电源接入定路输出的单相直流电源接入定子绕组的某二相中并串入电阻，子绕组的某二相中并串入电阻，电机进入能耗制动状态。电机进入能耗制动状态。第42页/共57页 当当断断交交流流送送直直流流时时，在在电电动动机机定定子子绕绕组组内内产产生生一一恒恒定定磁磁场场，此此时时转转子子导导体体切切割割直直流流磁磁场场，产产生生感感应应电电流流，其其方方向向由由右右手手定定则则可可以以判判断断。通通有有电电流流的的转转子子处处在在恒恒定定磁磁场场中中将将受受力力，其其方方向向由左手定则判断为与原转速方向相反，故为制动转
45、矩。由左手定则判断为与原转速方向相反，故为制动转矩。能耗制动的机械特性曲线如图能耗制动的机械特性曲线如图1 1所示。当负载为反抗性负载所示。当负载为反抗性负载时，将制动到转速为零停车，此时应断开直流电源，停止工作。时，将制动到转速为零停车，此时应断开直流电源，停止工作。当负载为位能性负载时，将反向下降，稳定工作在某一转速下，当负载为位能性负载时，将反向下降，稳定工作在某一转速下，即实现限速下放。即实现限速下放。第43页/共57页n n能耗制动广泛应用于要求平稳准确停车的场合。也可用于起重机一类带位能性负载的机械限制重物下放的速度，使重物保持匀速下降，只需改变直流电流的大小（调节电位器 RP）或
46、改变转子回路串电阻R值，则可达到目的。如图曲线3或曲线2所示。第44页/共57页二二二二.反接制动反接制动反接制动反接制动 反反接接制制动动有有电电源源两两相相反反接接的的反反接接制制动动和和倒倒拉反接制动两种形式。拉反接制动两种形式。1 1电电电电源源源源两两两两相相相相反反反反接接接接的的的的反反反反接接接接制动制动制动制动 对正在启动运行的电动对正在启动运行的电动机，将机，将KM1KM1断开，闭合断开，闭合KM2KM2并串入电阻，则进并串入电阻，则进入制动。入制动。第45页/共57页（1 1）反接制动原理）反接制动原理三相绕线式异步电动机处于正常电动运行，当三相绕线式异步电动机处于正常电
47、动运行，当改变三相电源的相序时，如图电路接线图中改变三相电源的相序时，如图电路接线图中1K1K断开，断开，2K2K闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制闭合则改变了电源相序，电动机便进入了反接制动过程。制动原理动过程。制动原理:由于电源两相相序交换，定子绕由于电源两相相序交换，定子绕组中产生的旋转磁场的方向也发生改变，即与原方向组中产生的旋转磁场的方向也发生改变，即与原方向相反。而电动机的转子此时在惯性作用下仍向原来方相反。而电动机的转子此时在惯性作用下仍向原来方向旋转，转子相对旋转磁场的转向改变，于是转子电向旋转，转子相对旋转磁场的转向改变，于是转子电路中产生了一个与原方向相反的感应电动
48、势路中产生了一个与原方向相反的感应电动势,感应电感应电流，进而产生了一个与原转向相反的转矩，实现制动。流，进而产生了一个与原转向相反的转矩，实现制动。电动转速迅速下降，直到转速电动转速迅速下降，直到转速n=0 n=0，电机将停转，从，电机将停转，从而实现了快速制动停车。而实现了快速制动停车。第46页/共57页第47页/共57页（2 2）机械特性）机械特性电动机的固有特性如图所示的曲线电动机的固有特性如图所示的曲线1 1。当定子。当定子两相反接时，旋转磁场改变方向，则同步转速为两相反接时，旋转磁场改变方向，则同步转速为-n1n1，转差率转差率 ，反接制动机械特性变为曲，反接制动机械特性变为曲线线
49、2 2。根据异步电动机等值电路中表示机械负载的。根据异步电动机等值电路中表示机械负载的附加电阻附加电阻 ，则机械功率为，则机械功率为即负载向电动机内输入机械功率。而定子传递到转子的电磁功率为第48页/共57页表明定子仍向电源吸收电功率，再由定子向转表明定子仍向电源吸收电功率，再由定子向转子传递电磁功率。由于子传递电磁功率。由于表明转子回路的铜损耗来自定子吸收电源的电表明转子回路的铜损耗来自定子吸收电源的电功率和负载送入的机械功率，这个数值很大。若不在功率和负载送入的机械功率，这个数值很大。若不在转子回路串入较大的电阻器，转子铜损耗将无法消耗，转子回路串入较大的电阻器，转子铜损耗将无法消耗，将导
50、致电机转子绕组过热而损坏，因此，电机转子回将导致电机转子绕组过热而损坏，因此，电机转子回路必须串入大电阻路必须串入大电阻R R，此时，反接制动的机械特性为，此时，反接制动的机械特性为曲线曲线3 3。第49页/共57页（3 3）制动过程分析）制动过程分析三相绕线式异步电动机工作于电动状态时，开关三相绕线式异步电动机工作于电动状态时，开关1K 1K 闭合闭合2K 2K 断开。当电机定子电源反接时，开关断开。当电机定子电源反接时，开关1K 1K 断开断开2K 2K 闭闭合，同时转子回路串入大电阻，即合，同时转子回路串入大电阻，即3K 3K 断开，电动机的运行断开，电动机的运行点以点以 ，使得电动机快