航空电机学（下册）：第十四章 感应电机运行

1、第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动1第二十八章第二十八章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动起动：起动：调速：调速：制动：制动：起动性能差、原因、改善方法起动性能差、原因、改善方法方法及其特点方法及其特点方法及其特点方法及其特点讲座：感应发电机及感应电机起动讲座：感应发电机及感应电机起动/ /发电发电主主 要要 内内 容容第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动228-1感应电动机的起动感应电动机的起动起动瞬间：起动瞬间：1s ,0n 2211221112st) xcx() rcr(U II ) x

2、cx() rcr(f2 rpUmPT22112211122111emst 起动过程：起动过程：从静止状态到稳定运行状态从静止状态到稳定运行状态起动性能：起动性能：起动转矩大小、起动电流大小、起动时间长短起动转矩大小、起动电流大小、起动时间长短起动电流：起动电流：起动转矩：起动转矩：第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动3起动电流相当大，而起动转矩并不大起动电流相当大，而起动转矩并不大 （Ist4-7IN，Tst1.4-2.2TN）起动性能特点：起动性能特点：原因：原因：1、堵转阻抗小、堵转阻抗小 2、主磁通一半，转子回路功率因数低、主磁通一半，转子回路功率因

3、数低第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动4起动电流起动电流Is大的影响大的影响(1)(1)对起动电动机本身，由于电压太低，起动转矩下降很多，对起动电动机本身，由于电压太低，起动转矩下降很多，当负载较重时，可能无法起动；当负载较重时，可能无法起动；(2)(2)对同一台配电变压器供电的其他负载有影响，比如说电对同一台配电变压器供电的其他负载有影响，比如说电灯会变暗数控设备可能失常，重载的其它异步电动机可灯会变暗数控设备可能失常，重载的其它异步电动机可能停转等能停转等起动转矩的要求起动转矩的要求(1)(1)起动转矩起动转矩T Ts s大于负载转矩大于负载转矩T

4、TL L才能顺利起动才能顺利起动(2)(2)轻载和空载起动，对起动转矩大小要求不高，重载起动轻载和空载起动，对起动转矩大小要求不高，重载起动或快速起动要求起动转矩大或快速起动要求起动转矩大减小减小Ist提高提高Tst第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动5降低起动电流的方法有：降低起动电流的方法有：(1)降低电源电压；降低电源电压；(2)加大定子侧电阻或电抗；加大定子侧电阻或电抗；(3)加大转子侧电阻或电抗加大转子侧电阻或电抗2211221112st) xcx() rcr(U II ) xcx() rcr(f2 rpUmPT22112211122111ems

5、t 加大起动转矩的方法是：加大起动转矩的方法是：适当增加转子回路电阻适当增加转子回路电阻第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动6一、直接起动一、直接起动适用于适用于小功率电机小功率电机二、降压起动二、降压起动1.1.定子电路串电抗（定子电路串电抗（oror电阻）电阻）2.2.自耦变压器（起动补偿器）自耦变压器（起动补偿器）3. 3. Y Y起动起动221122111st) xcx() rcr(UI ) xcx() rcr(f2 rpUmT2211221112211st 21st1stUT,UI 三、三、深槽笼型和双笼型深槽笼型和双笼型 感应电机感应电机四、四

6、、绕线式感应电机绕线式感应电机转子电路串电阻起动转子电路串电阻起动起动时转子电阻大，运行时转子电阻自动减小起动时转子电阻大，运行时转子电阻自动减小缺点：制造较困难，成本高缺点：制造较困难，成本高起动时转子回路电阻大，功率因数高起动时转子回路电阻大，功率因数高TstmaxstmTT1s时时 五、五、软起动装置起动软起动装置起动端电压端电压起动起动电流电流起动起动转矩转矩串电抗串电抗自耦变压器自耦变压器Y Y起动起动ANkUAstNkI2AstNkTANkU2AstNkI2AstNkT3(相）相）UUY33(线）相）相）stststYIII3ststYTT起动方法起动方法适用于空载、轻载适用于空载

7、、轻载六、六、VVVFVVVF（变频变压变频变压）起动）起动第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动7 中小功率电机中小功率电机 在供电变压器容量较大，电动机容量较小在供电变压器容量较大，电动机容量较小的前提下，三相鼠笼型异步电动机可以直的前提下，三相鼠笼型异步电动机可以直接起动接起动一、直接起动笼型感应电动机一、直接起动笼型感应电动机第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动8 适用于空载和轻载适用于空载和轻载方法方法1）直接降压起动）直接降压起动电机端电压电机端电压：ANkU起动电流起动电流:AstNkI起动转矩：起动转矩：

8、2AstNkT二、降压起动笼型感应电动机二、降压起动笼型感应电动机串电抗！串电抗！第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动9电机端电压：电机端电压：ANkU电机起动电流电机起动电流（变压器副边电流）：（变压器副边电流）：AstNkI电网起动电流电网起动电流（变压器原边电流）：（变压器原边电流）：2AstNkI起动转矩起动转矩：2AstNkT方法方法2）自耦变压器起动）自耦变压器起动第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动10方法方法3）星）星三角起动三角起动电机相电压：电机相电压：相）相）(31UUY相电流（相电流（起动电流起

9、动电流）：）：线）相）相）(3131stststYIII起动转矩起动转矩：ststYTT31 适用于正常运行为适用于正常运行为接法接法的电机的电机第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动11三、深槽笼型和双笼型感应电动机三、深槽笼型和双笼型感应电动机1、深槽笼型感应电动机、深槽笼型感应电动机起动时，转子电流频率高起动时，转子电流频率高集肤效应集肤效应转子导体截面积减小转子导体截面积减小r2 增大增大Tst 增大增大第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动122、双笼型感应电动机、双笼型感应电动机起动笼起动笼r2大大运行笼运行笼

10、r2小小起动时，转子电流频率高起动时，转子电流频率高，电抗大，电抗大集肤效应集肤效应内笼电抗大、电流小，内笼电抗大、电流小，外笼电抗小、电流大，外笼电抗小、电流大，r2 大，大，Tst 增大增大稳定运行时，转子电流频率低稳定运行时，转子电流频率低，电抗小，电抗小，内笼电阻小、电流大，外笼电阻大、电内笼电阻小、电流大，外笼电阻大、电流小，流小，内笼起作用，效率高内笼起作用，效率高第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动13四、绕线型感应电动机转子绕组串接变阻器起动四、绕线型感应电动机转子绕组串接变阻器起动 1、起动电流减小、起动电流减小 2、功率因素增大、功率因

11、素增大 3、起动转矩增大、起动转矩增大第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动1428-2 感应电动机的调速感应电动机的调速交流调速地发展近况交流调速地发展近况第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动15第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动16第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动17第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动18 (1)改变转差率改变转差率s调速，调速， (2)改变电机定于绕组极对数改变电机定于绕组极对数

12、p调速，调速， (3)改变电机供电电源频率改变电机供电电源频率f1调速调速pfsnsn/60)1 ()1 (11调速方法？调速方法？第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动19一、变转差调速一、变转差调速 特点特点： 降低定子电压调速，降低定子电压调速，过载能力下降过载能力下降 恒转矩负载调速范恒转矩负载调速范围小围小 较适合于泵类负载较适合于泵类负载泵类泵类负载负载1、改变定子电压调速、改变定子电压调速第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动202、转子外接电阻调速、转子外接电阻调速 适用于绕线型适用于绕线型感应电动机感应电

13、动机第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动21 特点特点： 只能用于三相绕线型只能用于三相绕线型异步电动机异步电动机 属恒转矩调速性质属恒转矩调速性质 调速范围不大调速范围不大 调速的平滑性不好调速的平滑性不好 调速时的效率很低调速时的效率很低 多用在断续工作方式多用在断续工作方式第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动223 3、串级调速、双馈调速、串级调速、双馈调速 在异步电动机转子电路内引入与电动机转在异步电动机转子电路内引入与电动机转子频率相同的感应电动势子频率相同的感应电动势 E Ek k，以调节异步电，以调节异步

14、电动机的转速的方法：动机的转速的方法： 转差功率得到利转差功率得到利用！效率高！用！效率高！系统复杂！系统复杂！第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动23引入感应电动势 Ek 与 E2s 同相引入感应电动势 Ek 与 E2s 反相I2减小Tem减小s增加，n减小I2增大Tem增大s减小，n增加可超同步电动！可超同步电动！第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动24二、变极调速二、变极调速特点特点： 非平滑调速非平滑调速 实现方便实现方便 笼型笼型多速电机多速电机 在频率不变的条件下，异步电机的同步在频率不变的条件下，异步电机

15、的同步转速与极对数成反比，所以，改变电机绕组转速与极对数成反比，所以，改变电机绕组的极对数，就能够达到调速的目的绕组有的极对数，就能够达到调速的目的绕组有多少种极对数，转速就有多少级多少种极对数，转速就有多少级第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动25改变定子绕组极对数的办法有：改变定子绕组极对数的办法有： 在定子槽里放上两套极对数不一样的独立在定子槽里放上两套极对数不一样的独立绕组；绕组； 在同一套定子绕组，改变它的联结方法，在同一套定子绕组，改变它的联结方法，得到不同的极对数；得到不同的极对数； 在定子槽里放上两套极对数不一样的独立在定子槽里放上两套极对

16、数不一样的独立绕组，而每套独立绕组本身又可以通过改绕组，而每套独立绕组本身又可以通过改变它的联结方法，得到不同的极对数变它的联结方法，得到不同的极对数 双速、多速电机双速、多速电机第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动26变极调速简单说明（电流反向变极法）变极调速简单说明（电流反向变极法）第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动271111144. 4WmkWfEU三、三、 变频调速变频调速1从基频往下调节从基频往下调节（1）保持）保持E1/f1=常数常数机械机械特性特性第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动

17、机的起动、调速和制动2822xrsm第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动29E/f=常数变频调速机械特性常数变频调速机械特性 特点：特点： Tmax与频率与频率f无关，相无关，相互平行互平行 机械特性硬、调速范机械特性硬、调速范围宽、稳定性好，无围宽、稳定性好，无级变速，运行效率高级变速，运行效率高第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动30（2）保持）保持U1/f1=常数常数主磁通主磁通m m近于常数近于常数第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动31U/f=常数变频调速机械特性常数变频

18、调速机械特性 特点特点 Tmax不为常数不为常数 低速时性能变差低速时性能变差补偿！补偿！第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动322从基频往上调节从基频往上调节 由于电源电压不能高于电动机的额定电压，由于电源电压不能高于电动机的额定电压，在频率从基频往高调时，电动机电压只能保持额在频率从基频往高调时，电动机电压只能保持额定电压定电压UN不变于是，主磁通要降低；频率越不变于是，主磁通要降低；频率越高，就越低相当于高，就越低相当于弱磁弱磁调速的方法调速的方法1111144. 4WmkWfEU第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和

19、制动33第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动34 基频向上变频调速基频向上变频调速机械特性机械特性 特点特点 恒功率调速方式恒功率调速方式 直线部分直线部分“硬度硬度”基本基本一样一样第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动35第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动36一、与电网并联运行的感应发电机一、与电网并联运行的感应发电机主磁通基本不变主磁通基本不变28-3 感应发电机01snn磁势空间矢量图磁势空间矢量图时间空间矢量图时间空间矢量图)/(222rxarctgs2222180)/(srxarctg0cos11111IUmP输出：输出有功功率和容性无功功率（吸收感性输出：输出有功功率和容性无功功率（吸收感性无功励磁）无功励磁）第第2828章章 感应电动机的起动、调速和制动感应电动机的起动、调速和制动37二、自励感应发电机二、自励感应发电机条件：条件：1、剩磁、剩磁2、足够电容量、足够电容量fCIEtg2/1000000026fEICfEIC