第8章 异步电机拖动

能量损耗较大。 能量损耗较大。
10.3 三相异步电动机的制动
2. 电源两相反接的反接制动 实现：将电动机电源两相反接可实现反接制动。 实现：将电动机电源两相反接可实现反接制动。 由于定子旋转磁场方向改变，理想空载转速变为 由于定子旋转磁场方向改变，理想空载转速变为-ns。
s= −ns − n ns + n = >1 −ns ns
I stY 1 = I st ∆ 3
TstY 1 = Tst ∆ 3
Y- △ 降压起动多用于空载或轻载起动。 降压起动多用于空载或轻载起动 多用于空载或轻载起动。
8.3 高启动转矩的三相鼠笼式异步电动机
鼠笼式电机重载启动方法
•转子电阻值较大的鼠笼电机 转子电阻值较大的鼠笼电机 • 深槽式鼠笼异步电动机 • 双鼠笼电动机 通过改变转子 结构、 结构、材料
8.5 三相异步电动机的各种运行状态
一. 能耗制动
实现：制动时， 断开,电机脱离电网 电机脱离电网， 实现：制动时，K1断开 电机脱离电网， 同时K 闭合, 同时 2闭合 在定子绕组中通入直流励
磁电流,，在气隙中形成恒定磁场。 恒定磁场。 ，在气隙中形成恒定磁场
过程分析： 过程分析： 由于惯性， 转子仍以n速度旋转 由于惯性， 转子仍以n
比较两种反接制动： 比较两种反接制动： 相同: 均有s>1, 机械功率为输入。 机械功率为输入。 相同 均有 区别： 前者 反向； 反向； 区别： 前者n反向 后者n 反向. 后者 s反向
频敏变阻器 的等效电路
●转子绕组感应电动势的频率： 转子绕组感应电动势的频率：
f 2 = sf 1
8.4 绕线式三相异步电动机的启动
异步电动机的启动——小结 小结 异步电动机的启动
异步电动机起动分四种情况： 异步电动机起动分四种情况： 1. 直接启动 直接启动——小容量轻载起动； 小容量轻载起动； 小容量轻载起动 2. 降压启动 降压启动——中、大容量轻载起动； 中 大容量轻载起动 起动； 3. 深槽式、双笼式鼠笼电动机 深槽式、 ——小容量电机重载起动； 小容量电机重载起动 小容量电机重载起动； 4. 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） ——中、大容量重载起动； 中 大容量重载起动 起动；
8.5 三相异步电动机的各种运行状态
◆两种运转状态： 两种运转状态： 电动运转状态 运转状态： （1）电动运转状态：电动机的电磁转矩方 向与旋转方向相同 ，此时电网向电动机输 电能， 并转变为机械能带动负载 带动负载。 入电能， 并转变为机械能带动负载。 （2）制动运转状态：电动机的电磁转矩方向 制动运转状态 运转状态： 与旋转方向相反，此时电动机吸收机械能转 与旋转方向相反，此时电动机吸收机械能转 变为电能。 变为电能。 回馈制动、反接制动及能耗制动三种制动状态。 回馈制动、反接制动及能耗制动三种制动状态。
பைடு நூலகம்.4 绕线式三相异步电动机的启动
起动过程
电动机由a 电动机由a点 开始起动， 开始起动，经 b→c→d→e→ →g→h， f →g→h，完 成起动过程。 成起动过程。
8.4 绕线式三相异步电动机的启动
二. 转子串联频敏变阻器起动 频敏变阻器是一铁耗很大的三 频敏变阻器是一铁耗很大的三 铁耗很大 相电抗器。 相电抗器。 特点：电阻值随转速上升而自 特点： 动减小。 动减小。
自耦变压器起动 优点： 优点： 起动电流与起动转矩降低相同的倍数。 1.起动电流与起动转矩降低相同的倍数。 起动电流与起动转矩降低相同的倍数 2.适用于容量较大的鼠笼电动机轻载起动。 2.适用于容量较大的鼠笼电动机轻载起动。 适用于容量较大的鼠笼电动机轻载起动 3.自耦变压器的二次绕组一般有三个分接 自耦变压器的二次绕组一般有三个分接 头可供选用，满足不同的负载。 头可供选用，满足不同的负载。
8.3 高启动转矩的三相鼠笼式异步电动机
一、深槽异步电动机 • 越接近槽口的导体所交链的漏磁通越少，即漏抗小；接近 越接近槽口的导体所交链的漏磁通越少，即漏抗小； 槽底底单元，漏抗大， 使导体电流密度分布不均， 槽底底单元，漏抗大， 使导体电流密度分布不均， 产生把电 流向槽口排挤的“集肤效应” 流向槽口排挤的“集肤效应”； 转速越低， 转子电流频率越高 集肤效应越突出 频率越高， 效应越突出； • 电机转速越低， 转子电流频率越高，集肤效应越突出； 电机转速越低 • 导体的导电高度缩小， 转子电阻增加； 导体的导电高度缩小， 转子电阻增加； • 堵转时， 电阻达额定运行的3倍， 随着转速升高， 频率 堵转时， 电阻达额定运行的3 随着转速升高， 降低， 电流分布趋向均匀， 转子电阻自动减小。 降低， 电流分布趋向均匀， 转子电阻自动减小。
8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动
二.星形一三角形（Y—Δ）起动 星形一三角形（ Δ ●适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。 适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。 定子绕组为三角形接线的电动机 起动时 Y接；运行时△接。 接
起动电流关系: 起动电流关系: 起动转矩关系: 起动转矩关系:
第八章 三相异步 三相异步电动机的电力拖动
内容提要 ◆异步电动机的启动 ◆异步发电机的制动 ◆异步电动机的调速
8.1 三相异步电动机的直接启动
启动指电动机接通电源后由静止状态加 速到稳定运行状态的过程. 速到稳定运行状态的过程.对电动机的启动 性能要求有两点： 性能要求有两点： （1）启动电流要小。以减小对电网的冲 启动电流要小。 击。 启动转矩要大。以加速起动过程， （2）启动转矩要大。以加速起动过程， 缩短启动时间。 缩短启动时间。
8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动
一．自耦变压器起动
Ix
接电网
接电 机定 子
8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动
UΦ 直接起动时的起动电流：I st = Z 直接起动时的起动电流： s
降压后二次侧定子电流： 降压后二次侧定子电流：
N2 ⋅ UΦ U N U N Ix = x = 1 = Φ⋅ 2 Zs Zs Z s N1
Ix 接电 网 接电机 定子
2
N2 N2 2 UΦ 变压器一次侧电流： 变压器一次侧电流： I1 = N ⋅ I x =（ N ) ⋅ Z 1 1 S
N N I1 = 2 I x = 2 I st 从电网吸取的电流降低为: 从电网吸取的电流降低为 N1 N1
8.4 绕线式三相异步电动机的启动
一、转子回路串电阻起动 • 在转子回路中串联适当的电阻,既能限 在转子回路中串联适当的电阻, 制起动电流，又能增大起动转矩。 制起动电流，又能增大起动转矩。 • 为了有较大的起动转矩、使起动过程 为了有较大的起动转矩、 平滑，应在转子回路中串入多级对称电 平滑，应在转子回路中串入多级对称电 并随着转速的升高， 阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动 电阻。 电阻。
I1st 1 电源总容量(kV ⋅ A ) ≤ 3 + KI = I N 4 起动电动机容量(kV ⋅ A )
如果不能满足要求，则必须采用减压起动的 如果不能满足要求，则必须采用减压起动的 减压起动 方法 。
8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动
常用的降压启动方法
• 定子串电阻或电抗降压启动：启动转矩降 定子串电阻或电抗降压启动： 低很多，而且耗能，因此实际应用不多； 低很多，而且耗能，因此实际应用不多； • 用自耦变压器降压启动； 用自耦变压器降压启动； • Y－∆启动。 － 启动。
切割磁力线 感应电势 感应电流 产生电磁力
N . × S
制动转矩
在制动转矩和负载转矩共同作用下， 转子减速至n＝ ， 在制动转矩和负载转矩共同作用下， 转子减速至 ＝0，电 磁转矩同时降为零。 磁转矩同时降为零。 能耗制动可使反抗性负载准确停机， 能耗制动可使反抗性负载准确停机， 使位能性负载匀速下 放。
′ T st = T em = C Tj Φ 1 I 2 cos ϕ 2
起动时, ,远大于运行时的 很大, 起动时,s = 1 ,远大于运行时的 s ,转子漏抗 X 2 s = sX 2 很大, cos ϕ 2 ' 很低, 很大, 并不大. 很低,尽管I 2 很大,但 I 2 cosϕ2 并不大. 由于起动电流大,定子漏阻抗压降大, 由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减 对应的气隙磁通减小. 小,对应的气隙磁通减小.
10.3 三相异步电动机的制动
二. 反接制动
1. 转速反向的反接制动（倒拉反转运行） 转速反向的反接制动（倒拉反转运行） 条件: 适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。 条件 适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。 实现：在转子回路串联适当大电阻 实现：在转子回路串联适当大电阻Rf。 电机工作点由 A→B →C，n=0， ， ， 制动过程开始， 制动过程开始， 电机反转， 电机反转，直到 D点。在第四象 点 限才是制动状态。 限才是制动状态。
8.1 三相异步电动机的直接启动
直接启动的条件 一般规定，异步电动机的功率低于 低于7.5kW时允许 一般规定，异步电动机的功率低于 时允许 直接起动。如果功率大于7.5kW，而电源总容量 直接起动。如果功率大于 ， 较大，能符合下式要求者， 较大，能符合下式要求者，电动机也可允许直接 起动。 起动。
2 Tst1 1 N 2 2 m1U1 R ′2 起动转矩减小的倍数： 起动转矩减小的倍数： st ==（ ) T Tst Ω1N1 1 + R ′2 ) 2 + (X1 + X′2 ) 2 (R
起动电流与起动转矩降低相同的倍数。 起动电流与起动转矩降低相同的倍数。
8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动
8.1 三相异步电动机的直接启动
直接启动的缺点
• 启动时，通过一些直接启动设备，把全部电源电压（即全压） 启动时，通过一些直接启动设备， 全部电源电压（即全压） 直接加到电动机的定子绕组上。 直接加到电动机的定子绕组上。 • 异步电动机直接启动时的问题：电流大但转矩并不大。 异步电动机直接启动时的问题：电流大但转矩并不大。 1.启动电流大的原因 1.启动电流大的原因 启动时, ,转子感应电动势大 使转子电流大, 转子感应电动势大, 启动时,n = 0, s = 1 ,转子感应电动势大,使转子电流大,根据磁 动势平衡关系,定子电流必然增大. 动势平衡关系,定子电流必然增大. 2.启动转矩不大的原因 2.启动转矩不大的原因