浅论三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
电机学第7章 三相异步电机的起动、调速与制动
第六章三相异步电机的起动、调速与制动第一节异步电动机起动性能要求异步电动机的转速从零加速到稳定运行转速的过程，称为起动。
衡量异步电动机起动性能的好坏主要从起动电流、起动转矩、起动过程的平滑性、起动时间及经济性等方面来考虑，其中最主要的是起动电流和起动转矩的大小。
12014/11/13仅供学习使用一、起动电流不能太大异步电动机起动时n =0，s =1。
由简化等效电路可知，刚起动时的转子电流为k s Z U X X R R U I 12212211)()(='++'+=可见，起动电流很大，较大的起动电流造成的影响如下：1）对供电变压器和其他负载的影响2）对电动机本身的影响22014/11/13仅供学习使用二、要有足够的起动转矩起动转矩可用转矩的物理表达式说明。
221cos ϕI C T T Φ=起动转矩不是很大。
异步电动机起动时电流和转矩的特性曲线如图14-1中曲线1、2所示。
起动时, ,远大于运行时的,转子漏抗很大, 很低,尽管很大,但并不大.1=s s 22sX X s =2cos ϕ2I 22cos ϕI 由上述两个原因使得起动转矩不大由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小.32014/11/13仅供学习使用电动机起动时，要求起动转矩大于等于负载转矩的1.1～1.2倍，即T s ≥（1.1～1.2）T L ，电动机才能正常起动。
如起动转矩不足，将使起动时间拖长，由于起动电流大，起动时间长将使电动机绕组严重发热，降低电动机的绝缘寿命，对于重载起动将遇到困难。
为此，必须采取人为措施改善其起动性能。
异步电动机的起动方法：直接起动降压起动绕线式异步电动机的转子串电阻起动。
起动要求：①起动电流尽量小，以减小对电网的冲击；②起动转矩尽量大，以缩短起动时间；③起动设备简单，可靠。
42014/11/13仅供学习使用第二节笼型转子异步电动机的起动一、直接起动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。
三相异步电动机的启动、调速、反转与制动-文档资料
~3
14
2、反接制动 ：电源 两相反接反接制动
AB C
把与电源相连接的三根火线任意两根的位置 对调 ，使旋转磁场反向旋转.
电动机由于惯性仍在运转。
转子导体切割反向旋转磁场感应电流，载流导
体受到与转子惯性方向相反的电磁力使电机迅
M
速停转。
~3
sn1nn1n1
n
n1
电源两相反接的反接制动的优点是制动效果好，缺点是能耗大，制动
绕线式异步电动机的启动性能和调速
性能都优于鼠笼式异步机，但其结构复
杂，维修不易且造价较高。
12
三、 三相异步电动机的反转
13
四、 三相异步电动机的制动（刹车）
电动机断电后由于机械惯性总要经过一段时间才能停 下来。为了提高生产效率及安全，采用一定的方法让高速 运转的电动机迅速停转，就是所谓的制动。
任务一、认识交流异步电动机 任务二、三相异步电动机的启动、调速、反转与制动
3
任务二、三
1、能分析交流电动机的启动、制动和调速过程 2、能根据使用的类型和场合选择交流电动机
知识目标：
1、掌握三相交流异步电动机的启动(start-up)方法与过程 2、掌握三相交流异步电动机的制动(apply the brake)方法与过程 3、掌握三相交流异步电动机的调速 (timing)方法
U1 W1 VQ1S2
W2 V2 U2 Y启动时，绕组尾端连成一点
8
例2： 三相异步电动机，电源电压 =380V，三相定子
绕组接法运行，额定电流IN=20A，启动电流Ist/IN=7， 求： （1）接法时的启动电流Ist
（2）若启动时改为Y接法，求 Ist Y
解： （1）Ist =7 IN =720=140A （2） Ist Y = Ist /3=140/3=47A
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速作者：王峰来源：《中国科技博览》2017年第35期[摘要]异步电动机具备许多的特性，其中包括结构简单、价格相对较低、维护方便等。
所以，在电力拖动系统中经常能够看到异步电动机的身影。
电子技术以及交流调速技术的不断发展和逐渐成熟，极大地优化了异步电动机的调速技能。
到现在为止，在许多工业电气自动化领域中，异步电动机的电力拖动都得到了广泛运用。
[关键词]三相异步电动机；机械特性；启动；制动；调速中图分类号：TP325 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0038-011 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是：在电动机的定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下，电动机的转速或转差率与电磁转矩之间的关系，即n=f（T）或s=f（T）转速与转差率有某种程度上的对应关系。
机械特性可以用函数来表示，也可以用曲线来表示。
用函数表达机械特性曲线时有三种表达形式，包括物理表达式、参数表达式以及实用表达式。
物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩是如何产生的，可知是因为主磁通与转子有功电流互相作用得以产生的电磁转矩。
参数表达式描述的是电动机和电源参数和电磁转矩的关系。
应用这一关系式，能够很便捷地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。
实用表达式简单方便，有利于记忆，常常出现在工程计算中。
三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为机械特性。
固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到额定电压和额定频率时，电动机按照正确的接线方式，在定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性曲线。
人为机械特性指的是人为改变电源电压、电流频率、定子极对数以及定子与转子电路的电阻与阻抗能够得到的不同机械特性。
用来反映过载能力和启动性能的两个非常主要的指标是电动机的最大转矩和启动转矩。
电动机的过载能力、启动性能和最大转矩、启动转矩有相同的变化趋势。
三相异步电动机的机械特性是以一条非线性曲线表现出来的。
三相异步电动机的起动、调速和制动
一、三相异步电动机的起动 3、绕线式电动机转子电路串电阻起动
起动电阻
定子
转子
R
R R
•
电刷
滑环
起动时将适当的R 串入转子电路中，起动后将R 短路。
一、三相异步电动机的起动 3、绕线式电动机转子电路串电阻起动
1）、转子串电阻起动
一、三相异步电动机的起动 3、绕线式电动机转子电路串电阻起动
2）、转子串频敏变阻器起动
Z
W1
V2 V1
U2
起动
正常运行
降压起动时的电流 为直接起动时的 1
3
I lY 1 I l 3
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动 (2) Y－ 起动
U V W QS1 FU
U1 V1
W1 △ (运行) QS2
U2 V 2
W2
Y(起动)
Y-△起动线路图
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动 (2) Y－ 起动
M 3~
直接起动线路
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动
能否直接起动的经验公式：
I st 3 供电 变压 器容 量 ( KVA) IN 4 4 电动 机容 量KW ) (
一、三相异步电动机的起动 2、降压起动 其目的就是要减小起动电流， 但同时也限制了起动转矩，因此 只适用于轻载或空载情况下起动。
注意： 反接制动时，定子旋转磁场与转子的相对转速很大。
即切割磁力线的速度很大，造成 I 2 ，引起 I 1 。
为限制电流，在制动时要在定子或转子中串电阻。
三、三相异步电动机的制动 4.发电反馈制动 当电动机转子的转速大于旋转磁场的转速时，旋转磁场产生的 电磁转距作用方向发生变化，由驱动转距变为制动转距。电动机进 入制动状态，同时将外力作用于转子的能量转换成电能回送给电网。
三相异步电动机的机械特性尧启动尧制动与调速
Internal Combustion Engine&Parts三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速宋巧红（唐山劳动技师学院，唐山063000）摘要:随着现代化科学技术的不断发展，我国的机械化应用水平也越来越高，三相异步电动机就是机械自动化建设中，经常遇到的一种机械设备类型，在其机械设备的应用中需要对其设备的机械特性以及一些物理性因素进行分析。
鉴于此，本文针对三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速进行了分析。
首先，针对机械特性的分析从三个方面着手；其次，对于机械的启动分析从两个方面进行；再次，就三相异步电动机的机械制动从两个方面进行了分析；最后针对机械调速分析从三个方面做出了阐述。
希望在通过本文的研究帮助，能够帮助人们更好的认识三相异步电动机。
关键词:三相异步；电动机；机械特性；启动；制动与调速干扰油门信号受影响行车安全，因此电子油门踏板的插接件一般选用防护等级较高的插件。
②车门内部区域。
车门内部的插接件振动小，无热源。
受车窗玻璃的升降和闭锁机构影响，容易进少量灰尘和雨水，车门内部防水膜未覆盖的插接件应注意选用防尘防水的插件。
③前围钣金区域。
前围钣金处空气流通，振动小。
有前面板或其他附件遮挡，雨水不能直接冲击的地方，可选择防护等级稍低（不低于IP56）的插件。
由于防火墙的保护，防火墙内部多选用无防护等级要求的插接件，避免插件功富余，以降低成本。
④散热器进风口附近。
散热器进风口区域温度高，水尘多，一般选用耐温度等级稍高，防护等级高的插接件。
⑤发动机附近车架纵梁区域。
发动机与车架之间的区域，空间紧凑，空气流动慢，发动机热量难散发导致温度高，加上底盘振动大，因此适合选用体积小，耐振动和温度等级相对较高的插接件。
⑥车架纵梁区域。
车架中后断区域的插接件几本是裸露在空气中，雨水直接冲击，布置低于车架下翼面的插接件甚至有短时泡水的隐患，因此本区域要选用防护等级较高的黑色或深色插接件。
⑦发动机本体区域。
三相异步电动机的启动、制动与调速
三相异步电动机的启动、制动与调速摘要：随着人类对生活环境和生产生活能耗比的重视，绿色、节能、环保成为人们长久发展的共识，在生产生活中能耗最高的当属电动机。
提高电动机的功率因数一直是国家电网的要求，降低能耗也是国家环保一直努力的方向。
自从世界上出现第一台电动机开始，电机控制问题就伴随着人们的生产生活，而且在实际生产生活中，电动机的应用存在的很多的电能浪费现象，合理的控制电机的运转是节约能耗的关键点。
三项异步电动机应用十分广泛，三项异步电动机的控制包括启动、制动、和调速，合理的控制这三个过程是降低能耗的关键，当然还有提升电动机的生产工艺。
其中启动控制方式有软启动、降压启动、直接启动、转子串电阻启动、转子串频敏变阻器启动。
制动方式有反接制动、能耗制动、回馈制动。
传统的调速方式有变极调速、变转差率调速，还有现在流行的变频调速、适量控制、和直接转矩控制。
关键词：三项异步电动机；能耗；启动控制；调速；适量控制1.绪论1.1研究背景随着电子科技的不断发展，控制精度不断地提升，工业4.0马上就要到来。
在我们工业生产中电动机的能耗比例越来越重，怎么能够有效的提高电动机能耗比是工厂节能减排的重要的一个关键点。
当然对于整个的生产设备来说，合适的电动机控制方案可以有效的提高整个机械运转系统的稳定性。
1.2发展现状对于三相异步电动机的状态控制分为三大类型：电动机启动、电动机制动、电动机调速。
对于电动机启动随着电子技术的发展已经得到比较完善的解决方案，所以对于电动机的启动研究一直是附加在对电动机的调速控制和精准控制上。
虽然对电动机的制动方式的研究也已经有很多的优秀方案，但是从能量回收再利用方面还需要努力，现在大多数的制动方式还是以转化为热能释放在空气中的方式来解决的，随着超级电容技术的成熟应用，未来在大型设备的电动机制动能量的回收一定有完善的解决方案。
2.三相异步电动机状态控制分析2.1总体概述三相异步电动机是生产生活中应用比较早的电动机类型，从转子的结构来分分为：一是鼠笼式异步电动机，二是绕线式异步电动机。
对三相异步电动机的机械特性启动制动与调速的总结
对三相异步电动机的机械特性启动制动与调速的总结
三相异步电动机是一种常用的电动机类型，具有机械特性启动、制动和调速的特点。
下面是对三相异步电动机的机械特性启动、制动和调速的总结：
1. 机械特性启动：
三相异步电动机通过旋转磁场的作用，使转子在磁场的作用下旋转，从而完成机械特性启动。
机械特性启动时，电流较大，容易产生电磁瞬变和热损耗，因此需要采取措施减少其影响。
常用的方法有：阻抗启动、星角启动、自耦启动、电容启动等，其中阻抗启动和星角启动是较为常用的方法。
2. 机械特性制动：
机械特性制动是指通过改变电源的供电方式，使电动机磁场反转，从而使电动机逆向运转，达到减速、停止的目的。
机械特性制动时，需要考虑电动机回转的问题，为此可以采用反电动势励磁制动和短路制动等。
3. 调速：
三相异步电动机的调速方式有很多种，包括电压调速、变频调速、极对数调速、转子电流调速、波形调速等。
其中，变频调速是目前最为成熟的调速方法，可以实现宽范围的调速控制，且对电机影响小，控制稳定性好。
总之，三相异步电动机的机械特性启动、制动和调速等方面是该电机应用时需要注意的关键问题。
选择适当的启动和制动方法，以及合适的调速方式，可以提高电机的运行效率，并延长其使用寿命。
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的运行特性摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。
固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。
和直流电动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩与转子转速之间的关系。
由于转子转速与同步转速、转差率存在下列关系，即（）则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速和转差率，横坐标表示电磁转矩。
三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下：机械特性的物理表达式由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为（）式中为三相异步电动机的转矩系数，是一常数；为三相异步电动机的气隙每极磁通量；为转子电流的折算值；为转子电路的功率因数；式（）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。
仅从式（）不能明显地看出电磁转矩与转差率之间的变化规律。
要从分析气隙每极磁通量，转子相电流，以及为转子功率因数与转差率之间的关系，间接地找出其变化规律。
现分析如表所示。
根据表中的分析，可作出曲线、和分别如图、、所示，据此可得出图所示的机械特性曲线。
曲线分为两段：当较小时(),变化不大，，电磁转矩与转子相电流成正比关系，表现为AB段近似为直线，称为直线部分；当较大时()，如，减少近一半，很小，尽管转子相电流增大，有功电流不大，使电磁转矩反而减小了，此时表现为段，段为曲线段，称为曲线部分。
由此分析知，三相异步电动机的机械特性在某转差率下，产生最大转矩，即点称为最大转矩点，相应的转矩为称为最大转矩，对应的转差率称为临界转差率。
机械特性的参数表达式1.参数表达式的推导：三相异步电动机的机械特性的参数表达式就是直接表示异步电动机的电磁转矩与转差率和电机的某些参数（及阻抗等）之间的关系的数学表达式。
三相异步电动机的启动、调速和制动
第5页
调
速三
和相
制异 三
动步 电
相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
1.1
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1 笼型异步电动机的启动
（2）降压启动
Ist IL
3IPΔ
3 U1N Z
调
速三
和相
制异 三
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相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
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1 笼型异步电动机的启动
（2）降压启动
① Y–Δ降压启动 这种方法适用于正常运转时定子绕组进 行三角形连接的电动机。在启动时，可先 将定子绕组连接成星形，启动结束时再连 接成三角形。这样，启动时定子绕组上的
电压就降为了额定电压的1/ 3 。
启动时，将开关扳到“启动”位置，自耦变压 器一次侧接电源，二次侧接电动机定子绕组，实现 降压启动。当转速接近额定值时，再将开关扳向 “运行”位置，切除自耦变压器，使电动机直接接 电源运行。
第7页
调
速三
和相
制异 三
动步 电
相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
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因自耦变压器的一、二次电压之比等于一、二次绕组的匝数 之比，以及启动电流与启动电压成正比，可得出引入自耦变压 器前后启动电流的关系为：
电 工 电 子 技 术
自耦变压器备有多个抽头，可根据所要求的启动转矩来选择不同的电压 （如电源电压的73%、64%、55%）。但这种启动方法的设备费用高，不宜频 繁启动。
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
工艺与装备143三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速刘宗涛毕强(九江职业技术学院，九江332000)摘要：通过对概念的解释和详尽的分析，对三相异步电动机的四个方面进行阐述，即三相异步电动机的机 械特性、启动、制动以及调速。
对三相异步电动机的一些特点进行描述，如结构较为简单、费用低、维护方便等。
现代社会，异步电动机的电力拖动应用非常广泛。
在解析三相异步电动机机械特性的基础上，对异步电动机的启 动、制动以及调速的一些技术问题进行了详尽的说明与分析。
关键词：三相异步电动机机械特性启动制动调速异步电动机具备许多的特性，其中包括结构简单、价 格相对较低、维护方便等。
所以，在电力拖动系统中经常 能够看到异步电动机的身影。
电子技术以及交流调速技术 的不断发展和逐渐成熟，极大地优化了异步电动机的调速 技能。
到现在为止，在许多工业电气自动化领域中，异步 电动机的电力拖动都得到了广泛运用。
以三相异步电动机 的机械特性作为基本出发点，文章对电动机的启动、制动 以及调速等方面进行了分析阐述。
1三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是：在电动机的 定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下，电动机的转速 或转差率与电磁转矩之间的关系，即n=f (T)或s=f(T)转速与转差率有某种程度上的对应关系。
机械特性可以用 函数来表示，也可以用曲线来表示。
用函数表达机械特性 曲线时有三种表达形式，包括物理表达式、参数表达式以 及实用表达式。
物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩 是如何产生的，可知是因为主磁通与转子有功电流互相作 用得以产生的电磁转矩。
参数表达式描述的是电动机和电 源参数和电磁转矩的关系。
应用这一关系式，能够很便捷 地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。
实用表 达式简单方便，有利于记忆，常常出现在工程计算中。
三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为 机械特性。
固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到 额定电压和额定频率时，电动机按照正确的接线方式，在 定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性 曲线。
工程机械知识--三相交流异步电动机的启动调速及制动
三相交流异步电动机的启动调速及制动——一、三相交流异步电动机的启动电动机从接入电网开始转动，逐渐增加转速一直达到正常转速为止，这段过程为启动过程，通常只有几十分之一描到几秒钟。
启动电流与启动转矩是衡量电动机好坏的主要依据。
电动机开始转动时转子电路中感应电动势最大，一般为额定情况下的20倍左右。
但由于此时转子电抗也最大，故转子电流为额定情况下的5-8倍。
由于异步电动机转子电能是由定子绕组供给的，所以定子绕组中的电流亦将为额定时的4-7倍。
起动时虽然转子电流较大，但此时电抗也很大，则使转子功率因数cosΦ2很小，所以启动转矩并不大。
启动电流大，电网电压降大，影响其他电气设备的正常工作；其次对于频繁开、停的设备将使其电动机发热，影响电动机的寿命。
启动转矩小，电动机不能带负载启动或是启动时间过长而使电动机温升过高。
衡量电动机启动性能的好坏，主要有如下三点1、启动电流尽可能小；2、启动转矩尽可能大些；3、启动设备简单、经济，操作方便二、三相鼠笼式异步电动机的启动1、全压启动把电动机直接接到电压与电动机额定电压相等的电网上则称为全压启动。
这种方法的优点是操作简便，成本低；但启动电流较大。
为了保证电动机启动时不引起电网电压下降太多，电动机的额定容量满足下列经验公式的要求时才允许全压启动Ist/IR≤3/4+上述表达式中Ist表示电动机起动电流，IR表示电动机额定电流，一般情况下Ist大约为47倍，因为电动机的额定容量不超过电源变压器容量的15%20%时都允许全压启动。
2、降压启动降压起动是用降低电动机端电压的办法来减小启动电流。
当电压降低时起动转矩按电压的平方成正比例下降，故此种方法适用于空载或轻载情况下起动。
降压起动有三种方法a.串电阻降压起动这种方法是在三相定子绕组中串接相同电阻（或变阻器）。
分手动与自动控制两种。
b.星形－三角形降压起动这种起动方法适用于工作时定子绕组为三角形接法的电动机。
c.自藕变压器降压起动自藕变压器降压起动又叫补偿器降压起动，这种降压起动适用于电动机容量为20-150KW。
三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的运行特性摘要：本章介绍了三相异步电动机的机械特性的三个表达式。
固有机械特性和人为机械特性，阐述了三相异步电动机的起动、调速和制动的各种方法、特点和应用5.1三相异步电动机的运行特性三相异步电动机的运行特性就是三相异步电动机的运行工作时的机械特性。
和直流电动机一样，三相异步电动机的机械特性也是指电磁转矩与转子转速之间的关系。
由于转子转速与同步转速、转差率存在下列关系，即（5.1）则三相异步电动机的机械特性用曲线表示时，习惯上纵坐标同时表示转速和转差率，横坐标表示电磁转矩。
三相异步电动机的机械特性有三种表达式，现介绍如下：5.1.1机械特性的物理表达式由上一章三相异步电动机的转矩关系知，三相异步电动机转矩的一般表达式为（5.2）式中为三相异步电动机的转矩系数，是一常数；为三相异步电动机的气隙每极磁通量；为转子电流的折算值；为转子电路的功率因数；式（5.2）表明了电磁转矩与磁通量和转子电流的有功分量的乘积成正比，它是电磁力定律在三相异步电动机的应用，它从物理特性上描述了三相异步电动机的运行特性，因此这一表达式又称为三相异步电动机的物理表达式。
仅从式（5.2）不能明显地看出电磁转矩与转差率之间的变化规律。
要从分析气隙每极磁通量，转子相电流，以及为转子功率因数与转差率之间的关系，间接地找出其变化规律。
现分析如表5.1所示。
根据表5.1中的分析，可作出曲线、和分别如图5.2、5.3、5.4所示，据此可得出图5.1所示的机械特性曲线。
曲线分为两段：当较小时(),变化不大，，电磁转矩与转子相电流成正比关系，表现为AB段近似为直线，称为直线部分；当较大时()，如，减少近一半，很小，尽管转子相电流增大，有功电流不大，使电磁转矩反而减小了，此时表现为段，段为曲线段，称为曲线部分。
由此分析知，三相异步电动机的机械特性在某转差率下，产生最大转矩，即点称为最大转矩点，相应的转矩为称为最大转矩，对应的转差率称为临界转差率。
三相异步电动机的起动调速和制动介绍
20
绕线式异步电动机的起动
T Tmax
r2'1 r2'2 r2'3
sk
r' r2' xk
1
T
转子回路串入的电阻
r' xk r2'
0
0.5
Sk =1 S
s
• 特点： r ，Tst ， Tst =Tmax
21
2.绕线式异步电动机的起动
（1）转子串电阻起动
第十一章 三相异步电动 机的起动、调速和制动
1
本章主要内容
第一节 三相异步电动机的起动 第二节 三相异步电动机的调速 第三节 三相异步电动机的制动
2
概述
在实际拖动系统中，电动机常要起 动，调速和制动等。
本章着重从电机理论方面讨论异步 电动机的起动、调速和制动。
3
第一节 三相异步电动机的起动
1. 三相异步电动机的起动性能
Ist U1 Tst U12
U1Ist，但Tst
适用于轻载起动。
14
2.三相笼型异步电动机的起动
① 定子回路串电阻或电抗器降压起动 起动电流减小，但起动转矩按电压平方关系下降，
下降更多，起动特性不是很好，生产中很少使用。
15
2.三相笼型异步电动机的起动
② 星－三角降压起动 只适用于正常运
单鼠笼异步电动机起动时：
Ist I1 I2'
U1
r1 r2'
2
x1 x2'
2
Tst
pm1
2 f1
•U12
•
r1 r2'
r2'
2
x1 x2'
浅论三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
浅论三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速摘要：阐述了异步电动机结构，运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动、制动、调速等技术问题。
关键词：三相异步电动机；电力拖动；机械特性；启动；制动；调速异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此，异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。
尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟，使得异步电动机在调速性能方面大大提高。
目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动，制动、调速等技术问题。
1 三相异步电动机的机械特性文三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。
由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Tem＝f （s）的形式表示。
三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。
物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。
参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。
实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。
电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。
三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。
固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。
人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。
三相异步电动机的起动与调速分析
在绕线型电动机中，也可改变转载电路电阻的方法调速。
1. 变极调速
二 调速方法
变极调速是指通过改变异步电动机定子绕组的接线方式以 改变电动机的磁极对数从而实现调速的方法。
变极调速只适用于鼠笼式异步电动机。
变极调速将使转速成倍变化，不能平滑调速，是有级调速。
2. 变频调速
二 调速方法
变频调速是通过变频设备使电源频率连续可调， 从而使电动机的转速连续可调，这是一种无级调速。
三相异步电动机的 起动与调速分析
一 起动方法
1. 全压起动（直接起动）
电动机用额定电压启动时称为全压起动或直接起动。
这种起动方法简单，但起动电流较大，将使线路电压 下降，影响负载正常工作。
一 起动方法
1. 全压起动（直接起动）
直接起动的异步电动机，其容量不应超过动力供电 变压器容量的30%； 频繁起动的异步电动机，其容量不应超过动力供电 变压器的20%； 在线路电压允许的前提下，10KW一下的异步电动 机可以直接起动。
2. 变频调速
二 调速方法
变频设备由整流电路和逆变电路组成， 交流电源经过整流电路后变为直流电源， 再经过逆变电路变换为频率和电压可调的 三相交流电，然后供给电动机。
2. 变频调速
二 调速方法
变频调速的调速范围大，且具有硬的机械特性。
随着晶闸管变流技术的发展，变频技术发展迅速， 变频调速成为当今调速技术的发展方向。
2. 降压起动
一 起动方法
三角形连接运行
接线示意图
一 起动方法
定子绕组
转子绕组
电阻
电刷 集电环
转子回路串电阻接线示意图
二 调速方法
所谓调速是指组在不变时人为的改变电动机的转速。
电机学：ch9三相异步电动机的起动、调速和制动
的1/3。但是，起动转矩与电压的平方成正比，所以起动转
矩也减小为全压起动的1/3。
5
（3） 自耦变压器降压起动
1
1
I1st ka I2st ka2 Ist
从电网供给电动机的起动电流只有直接起动时起动电流的 倍1，/ k而a2 电动机本身的起动电流为直接起动时的 倍。1/由ka 于 起动转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩也下降为直接 起动时的 1倍/ k。a2 显然，在相同起动转矩下，自耦变压器降 压起动时的起动电流要小。
6
二、绕线式异步电动机的起动 绕线式异步电动机的特点是，转子绕组的端头接到滑环上经
电刷引出，可接入外加电阻或变频电源。从上一章的讨论知道， 转子回路串附加电阻，一方面可以增加起动转矩，另一方面可 以减小起动电流。当转子回路中串入电阻后，最大转矩不变， 但最大转矩所对应的转差率随串入电阻的增加而增大。因此，
起动时，将定子三相绕组联结成星形接到额定电压的电源上， 起动后再将其改接为三角形联结正常运行，称为星－三角起动 （又叫Y－ 起动）。显然，这种方法只能适用于正常运行时 定子绕组为三角形接法的电动机。
IYst I st
U 3Z 1 3U 3 Z
IYst
1 3 Ist
1 3 Ist
结论：利用星－三角接法起动时，起动电流减小为全压起动
把异步电动机额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频 向下调节，也可以从基频向上调节。 1.从基频向下调节
异步电动机正常运行时 U1 E1 4.44 f1N1kw1m
从基频向下调节时，若电压不变，则主磁通将增大，使磁 路过于饱和而导致励磁电流急剧增加、功率因数降低，因此在 降低频率调速的同时，必须降低电源电压。
10
第二节 异步电动机的调速n(1s)n1(1
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浅论三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速
摘要本文阐述了异步电动机的结构，其具有运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点。
目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
本文就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动、制动、调速等技术问题。
关键词三相异步电动机电力拖动机械特性启动制动调速
异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此，异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。
尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟，使得异步电动机在调速性能方面大大提高。
目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动、制动、调速等技术问题。
一、三相异步电动机的机械特性
三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。
由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Tem＝f（s）的形式表示。
三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。
物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。
参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。
实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。
电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。
三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。
固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。
人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。
二、三相异步电动机的启动
小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。
降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动和自耦变压器降压启动。
定子串电阻或电机降压启动时，启动电流随电压一次方关系减小，而启动转矩随电压的平方关系减小，它适用于轻载启动。
Y-D降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机，其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3，它也适用于轻载启动。
自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2（k为自耦变压器的变比），适合带较大的负载启动。
绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机的重载启动。
软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置，国外称为Soft Starter。
它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。
运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器，以不同的方法控制其内部晶闸管的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压，即为软启动。
在软启动过程中，电动机启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。
软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。
三、三相异步电动机的制动
三相异步电动机也有3种制动状态：能耗制动、反接制动（电源两相反接和倒拉反转）和回馈制动。
这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态类似。
四、三相异步电动机的调速
三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。
其中，变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。
1. 变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数，从而实现电机转速的变化。
变极调速为有级调速，变极调速时的定子绕组联结方式有三种：Y-YY、顺串Y-反串Y、D-YY。
其中，Y-YY联结方式属于恒转矩调速方式，另外两种属于恒功率调速方式。
变极调速时，应同时对调定子两相接线，这样才能保证调速后电动机的转向不变。
2. 把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。
为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。
再把直流电（DC）变换为交流电（AC），这个过程叫逆变，把直流电变换为交流电的装置叫逆变器（inverter）。
对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。
变频器输出的波形是模拟正弦波，主要用在三相异步动机的调速，又叫变频调速器。
变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载。
3. 绕线转子电动机的转子串接电阻调速方法简单，易于实现，但调速是有级的，不平滑，且低速时特性软，转速稳定性差，同时转子铜损耗大，电动机的效率低。
串级调速克服了转子串接电阻调速的缺点，但设备要复杂得多。
异步电动机的降压调速主要用于风机类负载的场合，或高转差率的电动机上，同时应采用速度负反馈的闭环控制系统。