第章三相异步电动机的基本性能

1、第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能 内容内容 10.3 10.3 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 10.1 10.1 三相异步电动机的性能指标与工作特性三相异步电动机的性能指标与工作特性10.2 10.2 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 10.4 10.4 三相异步电动机三相异步电动机在不对称电压下运行在不对称电压下运行 及单相异步电动机及单相异步电动机 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能 掌握异步电动机的性能指标，了解工作特性。掌握异步电动机的性能指标，了解工作特性。 掌握笼型电动机的掌握笼型电动机的Y Y及自耦变压器降压起

2、动的方法及特点。及自耦变压器降压起动的方法及特点。 掌握绕线转子异步电动机转子串电阻起动的方法及特点。掌握绕线转子异步电动机转子串电阻起动的方法及特点。 掌握变极调速、变频调速、绕线转子电动机转子串电阻调速掌握变极调速、变频调速、绕线转子电动机转子串电阻调速 及串级调速的方法与特点。及串级调速的方法与特点。 了解电磁转差离合器的工作原理，了解其结构特点。了解电磁转差离合器的工作原理，了解其结构特点。 了解三相异步电动机在不对称电压下的运行性能。了解三相异步电动机在不对称电压下的运行性能。 了解单相异步电动机的类型及运行性能。了解单相异步电动机的类型及运行性能。 要求要求 第10章 三相异步电动

3、机的基本性能三相异步电动机的基本性能10.1 三相异步电动机的性能指标与工作特性一、异步电动机的性能指标N 1.额定效率额定效率Ncos 2.额定功率因数额定功率因数NTT/max 3.最大转矩倍数最大转矩倍数NstII/ 4.起动电流倍数起动电流倍数NstTT / 5.起动转矩倍数起动转矩倍数 反映短时间承受过负载能力的指标，称为反映短时间承受过负载能力的指标，称为过载能力过载能力； 反映电动机出力能力的指标，称为反映电动机出力能力的指标，称为力能指标力能指标； 反映电动机反映电动机起动性能起动性能的指标。的指标。五个性能指标：五个性能指标：以上指标中，起动电流倍数小好，其它指标大好。以上指

4、标中，起动电流倍数小好，其它指标大好。第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能二、异步电动机的工作特性 1 1转速特性转速特性2()nf P 2 2转矩特性转矩特性22()Tf P 3 3定子电流特性定子电流特性12()If P 4 4定子功率因数特性定子功率因数特性12cos()f P 5 5效率特性效率特性2()f P额定运行时，转速略低于同步转速，功率因数、效率均较高。额定运行时，转速略低于同步转速，功率因数、效率均较高。工作特性是指在额定电压和额定频率下的：工作特性是指在额定电压和额定频率下的： 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能10.2 三相

5、异步电动机的起动起动要求：起动要求： 起动电流要小，以减小对电网的冲击。起动电流要小，以减小对电网的冲击。 起动转矩要大，以加快起动过程，缩短起动时间。起动转矩要大，以加快起动过程，缩短起动时间。一、三相笼型异步电动机的起动 1直接起动（全压起动）直接起动（全压起动）起起 动动 电流大：电流大：74/NstIIIk起动转矩不大：起动转矩不大： 21/NstTTTk特点特点原因：原因：起动瞬间起动瞬间 n =0 0，s =1=1012Rss等效电路处于短路，等效电路处于短路，故起动电流很大。故起动电流很大。2212RXstg 很大，很大，2cos 很小，很小，22cos I不大，不大，11212

6、1UZIZIEstst0约为额定值的一半约为额定值的一半 小容量小容量( (7.5 kW以下以下) )电动机采用直接起动电动机采用直接起动故起动转矩不大。故起动转矩不大。220TcosICTem第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能 2降压起动降压起动（1）Y降压起动降压起动 仅适用于仅适用于接法的电动机接法的电动机 起动时起动时Y联结联结运行时运行时联结联结31ststYIIsstYZUI3NsstZUIN331)3/(2NNststYUUTT起动电流减小倍数：起动电流减小倍数：起动转矩减小倍数：起动转矩减小倍数：第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能

7、（2）自耦变压器降压起动）自耦变压器降压起动ststaIIUUk11N变比变比 sstZUIN直接起动电流直接起动电流 sasstZkUZUI/N11变压器副边供给电机的起动电流变压器副边供给电机的起动电流stasastastIkZUkIkI2N21111 变压器原边电流（电网的起动电流）变压器原边电流（电网的起动电流） 21aststkII 起动电流减小倍数起动电流减小倍数2211)(aNststkUUTT 起动转矩减小倍数起动转矩减小倍数 变压器抽头比：变压器抽头比： QJ2型型 55%、64%、73% QJ3型型 40%、60%、80% 例10.2.1 第10章 三相异步电动机的基本性能

8、三相异步电动机的基本性能二、三相绕线型异步电动机的起动直接起动时，直接起动时，Ist 大，大，Tst 却不大却不大；降压起动时，虽然降压起动时，虽然 Ist 减小了，但减小了，但 Tst 也也随随 U2 减小。减小。笼型电动机笼型电动机:所以笼型电动机只能用于空载或轻载起动。所以笼型电动机只能用于空载或轻载起动。绕线型电动机绕线型电动机:转子串电阻转子串电阻: 起动变阻器、频敏变阻器。起动变阻器、频敏变阻器。故绕线电动机采用转子串电阻起动。故绕线电动机采用转子串电阻起动。从等效电路看，转子回路串电阻从等效电路看，转子回路串电阻Ist从转矩曲线看，转子回路串电阻从转矩曲线看，转子回路串电阻Tst

9、能实现重载起动。能实现重载起动。 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能1转子回路串起动变阻器起动转子回路串起动变阻器起动起动结束，起动结束，Rst全部全部退出，并将转子回路短路。退出，并将转子回路短路。起动变阻器起动时串入全部电阻，从曲线起动时串入全部电阻，从曲线1上的上的a点开始加速，点开始加速，随着随着 nTst，在，在b点切除一段电阻点切除一段电阻曲线曲线2上的上的c点继续加速，点继续加速， 到到d点又切除一段电阻点又切除一段电阻曲线曲线3上的上的e点继续加速，直到点继续加速，直到f点稳定运行。点稳定运行。maxTTst 可见可见, 起动过程中起动过程中)(maxT

10、TTstt可实现快速起动。可实现快速起动。第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能 2转子串接频敏变阻器起动转子串接频敏变阻器起动起动时起动时 n=0，s=1，f2=sf1 (最大最大) PFe大大Rm大，大，这相当于在转子回路中串入一个大的起动电阻这相当于在转子回路中串入一个大的起动电阻。 随着随着 n s f2 PFe Rm 可见，随转速上升自动切除起动电阻，可见，随转速上升自动切除起动电阻，保持起动转矩近似不变，使起动平稳、快速。保持起动转矩近似不变，使起动平稳、快速。 Rm随随 f2 自动变化，称为自动变化，称为“频敏电阻频敏电阻” 铁心用厚钢板叠成，铁心用厚钢板叠成

11、， PFe很大很大, 等效电阻等效电阻Rm大。大。频敏变阻器：频敏变阻器：是一个电抗器，相当于无副绕组的变压器。是一个电抗器，相当于无副绕组的变压器。第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能10.3 三相异步电动机的调速1160(1)(1)fns nsp 变极变极调速调速变频变频调速调速变变 S 调速调速调速方法调速方法转子串电阻调速转子串电阻调速电磁调速电动机电磁调速电动机 串级调速串级调速 一、变极调速2p=42p=21变极原理变极原理使定子每相的一半绕组中的电流改变方向，就可改变磁极对数。使定子每相的一半绕组中的电流改变方向，就可改变磁极对数。改变改变 p n1 变化变

12、化 n 变化变化第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能2. 变极绕组接线方式变极绕组接线方式/YY (2p/p) Y/YY (2p/p) (1) /YY (2p/p)(2) Y/YY (2p/p) 当当 p =2 时，时，U、V、W绕组相隔空间电角度绕组相隔空间电角度为为 0o 、120o2=240o、240o2=480o(120o)。 当当 p =1 时，时，U、V、W绕组相隔绕组相隔空间电角度为空间电角度为 0o、120o、240o；因此，变极后必须对调定子任意两相绕组因此，变极后必须对调定子任意两相绕组的出线端，以保证电动机的转向不变。的出线端，以保证电动机的转向不变

13、。注意：注意：变极前后三相绕组的相序发生改变：变极前后三相绕组的相序发生改变：变极调速为分级调速，速度的变化跨度大。变极调速为分级调速，速度的变化跨度大。 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能二、变频调速改变改变 f n1 变化变化 n 变化变化调速时应保持主磁通不变，即调速时应保持主磁通不变，即011111144. 4wkNfEfU不变，以保证性能不变。不变，以保证性能不变。所以所以 在调频调速过程中，电压与频率应成正比变化在调频调速过程中，电压与频率应成正比变化。变频调速范围大、平滑性好，但需要一套变频电源。变频调速范围大、平滑性好，但需要一套变频电源。 三、绕线型电

14、动机的转子串电阻调速R2 s n 当负载转矩不变时当负载转矩不变时 sRRsRs22= 常数常数2) 1(RssRs转子串电阻计算式转子串电阻计算式串电阻将使铜耗增加，降低了电动机效率。串电阻将使铜耗增加，降低了电动机效率。 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能四、绕线型电动机的串级调速 指在转子回路串一个与转子电动势指在转子回路串一个与转子电动势adE串级调速：串级调速：sE2频率相同、相位相反的附加电动势频率相同、相位相反的附加电动势adE改变改变大小实现调速的方法。大小实现调速的方法。 转差功率中仅有一小部分被转子电阻消耗，转差功率中仅有一小部分被转子电阻消耗，ad

15、E优点：优点：其余大部分都被产生其余大部分都被产生的装置回馈到电网，电动机具有较高的效率。的装置回馈到电网，电动机具有较高的效率。转子串转子串R调速时，调速时，n 越低，越低，s 越大越大, 转差功率转差功率emCusPp2越大，效率越低。越大，效率越低。第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能五、电磁调速异步电动机笼型异步电动机笼型异步电动机是一种交流恒转矩无级调速电动机，由是一种交流恒转矩无级调速电动机，由电磁转差离合器电磁转差离合器测速发电机测速发电机控制器控制器组成。组成。1电磁转差离合器的结构电磁转差离合器的结构电枢：电枢：由铸钢制成的圆筒，与电动由铸钢制成的圆筒，

16、与电动机同轴相连，随电动机一起转动。机同轴相连，随电动机一起转动。磁极：磁极：由铁心和励磁线圈组成，励由铁心和励磁线圈组成，励磁线圈通过滑环和电刷接直流电源。磁线圈通过滑环和电刷接直流电源。磁极与机械负载同轴连接。磁极与机械负载同轴连接。第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能2电磁转差离合器的工作原理电磁转差离合器的工作原理nnns电磁转差离合器的转差率电磁转差离合器的转差率 3电磁转差离合器的调速电磁转差离合器的调速增大励磁电流，磁场增强，涡流增大，电磁转矩增大，负载转速上升；增大励磁电流，磁场增强，涡流增大，电磁转矩增大，负载转速上升；减小励磁电流，磁场减弱，涡流减小，

17、电磁转矩减小，负载转速下降。减小励磁电流，磁场减弱，涡流减小，电磁转矩减小，负载转速下降。与异步电动机的工作原理相同。与异步电动机的工作原理相同。优点优点: 结构简单、调速范围大（可达结构简单、调速范围大（可达10:1）、调速平滑，可无级调速。）、调速平滑，可无级调速。缺点缺点: 是涡流损耗大，效率较低。是涡流损耗大，效率较低。4电磁调速异步电动机的特点电磁调速异步电动机的特点 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能10.4 三相异步电动机在不对称电压下运行及单相异步电动机 一、 三相异步电动机在不对称电压下运行三相不对称三相不对称U 分解分解:正序三相电压分量正序三相电压

18、分量 emTIU负序三相电压分量负序三相电压分量 emTIUemememTTTsnnns11snnnnnns22)(1111负序电磁转矩负序电磁转矩使合成转矩减小，过载能力下降，输出功率减小，效率有所下降。使合成转矩减小，过载能力下降，输出功率减小，效率有所下降。 正、负序等效电路相同，只是转差率不同：正、负序等效电路相同，只是转差率不同： sRsR222在负序电路中在负序电路中 较小的负序电压也将引起较大负序电流，使电机发热。较小的负序电压也将引起较大负序电流，使电机发热。 三相不对称运行的不良后果：三相不对称运行的不良后果：第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能二、 单

19、相异步电动机1工作原理工作原理单相绕组脉动磁场分解单相绕组脉动磁场分解: )(2sfTIem)(2sfTIememememTTTsnnns2)(11snnns11第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能单相异步电动机有以下特点：单相异步电动机有以下特点： 1ss(1)(1) 起动时起动时，n = 0 ememTT0emT不能自起动。不能自起动。(2) (2) 借助于外力使转子正转或反转后，借助于外力使转子正转或反转后，即使去掉外力，也能保持正转或反转运行。即使去掉外力，也能保持正转或反转运行。 即单相异步电动机的转向是由起动转矩方向决定的。即单相异步电动机的转向是由起动转矩方

20、向决定的。 (3) (3) 反向转矩存在，使最大转矩减小，过载能力下降，输出功率减小，效率较低。反向转矩存在，使最大转矩减小，过载能力下降，输出功率减小，效率较低。 2单相异步电动机的主要类型单相异步电动机的主要类型(1)(1)电容起动异步电动机电容起动异步电动机起动时：两相电机，产生旋转磁场。起动时：两相电机，产生旋转磁场。 运行时：单相电机（副绕组切除）运行时：单相电机（副绕组切除） 特点：电容值按起动性能要求选取，特点：电容值按起动性能要求选取，故起动性能好，但运行性能较差。故起动性能好，但运行性能较差。 第10章 三相异步电动机的基本性能三相异步电动机的基本性能(2)(2)电容运转异步电动机电容运转异步电动机将离心开关去掉，起动和运行时都是两相绕组，将离心开关