三相异步电动机使用

1、电动机的启动电动机的启动 电动机的转速由零达到稳定转速的过程为启动过程电动机的转速由零达到稳定转速的过程为启动过程。由于刚起动。由于刚起动时转子与旋转磁场间的相对转速很大，因此会产生很大的感应电动势时转子与旋转磁场间的相对转速很大，因此会产生很大的感应电动势和电流，则此时的定子电流（即起动电流）必然也很大。一般为额定和电流，则此时的定子电流（即起动电流）必然也很大。一般为额定电流的电流的4747倍。倍。起动电流大会有什么影响呢？起动电流大会有什么影响呢？1 1、起动电流过大，在线路上的压降增大，影响由同一线路中的其他、起动电流过大，在线路上的压降增大，影响由同一线路中的其他负载正常工作。负载正

2、常工作。2 2、经常启动的电动机，往往造成绕组过热，绝缘老化，从而缩短电、经常启动的电动机，往往造成绕组过热，绝缘老化，从而缩短电动机的使用寿命。动机的使用寿命。 第一节第一节 三相异步电动机的启三相异步电动机的启动动启动启动方法方法 直接启动直接启动和和降压启动。降压启动。1 1、定义：电动机的直接启动又称全压启动，启动时加、定义：电动机的直接启动又称全压启动，启动时加在定子绕组上的电压为额定电压。在定子绕组上的电压为额定电压。2 2、电动机直接启动条件：、电动机直接启动条件：（1 1）电动机容量小于）电动机容量小于7.5KW7.5KW。（2 2）电动机启动瞬间造成电网电压波动小于）电动机启

3、动瞬间造成电网电压波动小于10 10 ， 对于不经常启动的电动机可放宽到对于不经常启动的电动机可放宽到15 15 。（3 3）满足经验公式：）满足经验公式：NTNstPSII443 变压器容量3 3、缺点：对电动机和电网有一定的电流冲击。、缺点：对电动机和电网有一定的电流冲击。一、三相异步电动机的直接启动一、三相异步电动机的直接启动（一）定义：是指电动机启动时降低加在定子绕组上的（一）定义：是指电动机启动时降低加在定子绕组上的电压，启动结束时加额定电压。电压，启动结束时加额定电压。（二）适用：电动机降压启动只适用于空载或轻载。（二）适用：电动机降压启动只适用于空载或轻载。原因：电动机的转矩与电

4、压的平方成正比，降压启动大原因：电动机的转矩与电压的平方成正比，降压启动大大减小了启动转矩。大减小了启动转矩。（三）降压启动方法：自耦变压器降压启动、（三）降压启动方法：自耦变压器降压启动、Y Y 降降压启动、延边三角形的降压启动、定子串电阻降压启动压启动、延边三角形的降压启动、定子串电阻降压启动二、三相鼠笼异步电动机的降压启动二、三相鼠笼异步电动机的降压启动1 1、 Y Y 降压启动降压启动 （1 1） Y Y 降压启动是把正常工作时定子绕组降压启动是把正常工作时定子绕组作三角形联接的电动机，在起动时接成星形，待电作三角形联接的电动机，在起动时接成星形，待电动机转速上升后，再换接成三角形。动

5、机转速上升后，再换接成三角形。Z3UZUIIYY线线相相相相线线YIstZU3I3I线线相相线线 Ist因为：因为：所以：所以： ststYI31I（2 2）结论：）结论：降低启动电流：降低启动电流：Y Y接时起动电流是接时的起动电接时起动电流是接时的起动电 流的流的1/31/3降低启动转矩：降低启动转矩：电动机的电磁转矩与电压的平方电动机的电磁转矩与电压的平方成正比，成正比， Y Y接时起动转矩是接时的起动转矩的接时起动转矩是接时的起动转矩的 231 31（3 3）适用：适用于正常工作时作接的动机）适用：适用于正常工作时作接的动机2 2、延边三角形的降压启动、延边三角形的降压启动（1 1）启

6、动时定子绕组一部分接成星形，另一部分接）启动时定子绕组一部分接成星形，另一部分接成三角形，看上去像三角形的三个边延长，称为延边成三角形，看上去像三角形的三个边延长，称为延边三角形。三角形。（2 2）结论：延边三角形接法实际上是把星形接法）结论：延边三角形接法实际上是把星形接法和三角形接法结合在一起，因此它每相绕组所承受和三角形接法结合在一起，因此它每相绕组所承受的电压小于三角形接法时的线电压，大于星形接法的电压小于三角形接法时的线电压，大于星形接法时的时的1/1/ 线电压，而请究竟是多少，则取决于每线电压，而请究竟是多少，则取决于每相绕组中星形部分的匝数和三角形部分的匝数之比。相绕组中星形部分

7、的匝数和三角形部分的匝数之比。3（3 3）缺点：定子绕组比较复杂。）缺点：定子绕组比较复杂。3、自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动自耦变压器原理图自耦变压器原理图 （1 1）启动时先合上合上开关）启动时先合上合上开关QSQS，再把，再把Q Q投向投向“起动起动”位，这时自耦变压器将电源电压降低后加到电动机上，位，这时自耦变压器将电源电压降低后加到电动机上，待电动机转速升高后，再把待电动机转速升高后，再把Q Q投向投向“运行运行”。降低启动转矩：降低启动转矩：而电动机的电磁转矩与电压的平方成而电动机的电磁转矩与电压的平方成正比，所以电动机的启动转矩降为全压启动转矩的正比，所以电动机的启动转矩降

8、为全压启动转矩的1/1/2K（2 2）结论：）结论：降低启动电流：降低启动电流：设变压器的变比为设变压器的变比为K K，因为自耦变压，因为自耦变压器使定子电压降低到直接启动的器使定子电压降低到直接启动的1/K1/K倍，所以定子电倍，所以定子电流（变压器的副边电流）也降为直接启动的流（变压器的副边电流）也降为直接启动的1/K1/K倍，倍，而变压器的原边电流则要降为直接启动时而变压器的原边电流则要降为直接启动时1/1/ 。2K为满足不同的负载要求，自耦变压器二次侧有为满足不同的负载要求，自耦变压器二次侧有2 23 3组组抽头，其电压分别为一次电压的抽头，其电压分别为一次电压的80 80 、65 6

9、5 适用：适用：只用于功率较大和不能用只用于功率较大和不能用 Y Y 降压启动的场合降压启动的场合4 4、定子串电阻（电抗）降压启动、定子串电阻（电抗）降压启动（1 1）在启动时定子绕组中串联适当的电阻（电抗）在启动时定子绕组中串联适当的电阻（电抗）, ,启启动电流在电阻（电抗）上产生电压降，定子绕组上的电动电流在电阻（电抗）上产生电压降，定子绕组上的电压就相对减少，待电动机启动结束时再将电阻（电抗）压就相对减少，待电动机启动结束时再将电阻（电抗）短接。短接。（2 2）适用：串联电阻有电能损耗，一般使用电抗器以）适用：串联电阻有电能损耗，一般使用电抗器以减少电能的损耗，但电抗器的体积和成本都较

10、大。此方减少电能的损耗，但电抗器的体积和成本都较大。此方法很少使用。法很少使用。例：有一台鼠笼式三相异步电动机 PN =28kw，接。UN= 380V。IN= 58A，cosN= 0.88，N1455r/min，起动电流倍数KI= 6，起动转矩倍数KT= 1.1，过载倍数=2.3。供电变压器要求起动电流150A，负载起动转矩为73.5N.m。请选择一个合适的降压起动方法，写出必要的计算数据。若采用自耦变压器降压起动，抽头有55%、64%、73%三种，需要算出用哪个抽头；若采用定子边串接电抗起动，需要算出电抗的具体数值；能用Y-起动时，不用其他方法。解：电动机额定转矩 mNnPTNNN.78.1

11、831455102855. 955. 93正常起动要求起动转矩不小于 TS1，大小为: TS1= 1.1TL= 1.1 x 73.5 = 80.85N.m首先，校核是否能采用Y-起动方法， Y-起动时的电流为： 其次，校核是否能采用串电抗起动方法：限定的最大起动电流 IS1= 150A，则串电抗起动最大起动转矩为：AIIAIIssss15011658631311Y-Y-起起动时的起动转矩为：1.39.6778.1831 . 13131ssssTTmNTT不能采用不能采用Y-Y-起动。起动。mNTIITssss.4 .3778.1831 .1)586150()(221最后校核是否能采用自耦变压器

12、起动：抽头为55%时，其起动电流与起动转矩为IS1= 0.552 IS = 0.552 x 6 x 58 = 105.27AIS1IS1TS1= 0.552TS= 0.552 x 1.1 x 183.78 = 61.15 N.mTS1 TS1不能采用。抽头为 64% 时，其起动电流与起动转矩为IS2= 0.642 IS = 0.642 x 6 x 58 = 142.5AIS2IS1TS2= 0.642 TS= 0.642 x 1.1 x 183.78 = 82.80 N.mTS2 TS1能采用64%的抽头。抽头为73%时，其起动电流与起动转矩为IS3= 0.732 IS = 0.732 x 6

13、 x 58 = 185.45AIS3 IS1 不能采用。起动转矩就不用算了。1ssTT 不能不能采用串电抗降压起动。三、绕线转子电动机的启动三、绕线转子电动机的启动1 1、转子串电阻启动、转子串电阻启动（1 1）启动时先将启动变阻器的阻值调至最大，随）启动时先将启动变阻器的阻值调至最大，随着转速的升高，逐渐减小电阻，待转速接近额定着转速的升高，逐渐减小电阻，待转速接近额定值时，把变阻器短接，使电动机进入正常运行。值时，把变阻器短接，使电动机进入正常运行。l小型电动机小型电动机l结论：在转子电路中增加电阻，会减小转子电结论：在转子电路中增加电阻，会减小转子电流流I I2 2，从而也减小了定子电流

14、，从而也减小了定子电流I I1 1，同时又可以提高，同时又可以提高起动转矩。适合重载启动。起动转矩。适合重载启动。l大容量电动机大容量电动机2 2、转子串接频敏变阻器启动、转子串接频敏变阻器启动（1 1）频敏变阻器是用厚钢板做铁心的三相电抗器，）频敏变阻器是用厚钢板做铁心的三相电抗器，三个绕组常接成星形。三个绕组常接成星形。（2 2）原理：当频率变化的转子电流通过通过频敏变）原理：当频率变化的转子电流通过通过频敏变阻器的绕组时，在铁心中产生频率变化的交变磁通，阻器的绕组时，在铁心中产生频率变化的交变磁通，从而在铁心中产生涡流，使铁心发热而消耗掉转子从而在铁心中产生涡流，使铁心发热而消耗掉转子电

15、路的一部分功率，其效果相当于电阻的作用，同电路的一部分功率，其效果相当于电阻的作用，同时铁心线圈本身具有电感。该电阻值和电感值一起时铁心线圈本身具有电感。该电阻值和电感值一起随着起动过程中转子电流频率的降低而自动减小，随着起动过程中转子电流频率的降低而自动减小，启动结束后，应把频敏变阻器从转子电路中切除。启动结束后，应把频敏变阻器从转子电路中切除。 第二节第二节 三相异步电动机的调三相异步电动机的调速速电动机电动机的调速的调速 改变异步电动机的转速，即调速。改变异步电动机的转速，即调速。电动机电动机的调速方法的调速方法 根据根据 异步电动机的调速有三种方法：异步电动机的调速有三种方法：l改变定

16、子绕组的磁极对数改变定子绕组的磁极对数P P变极调速变极调速l改变电动机的转差率改变电动机的转差率S S转子串电阻或改变定子绕组上转子串电阻或改变定子绕组上 的电压的电压l改变电源频率改变电源频率f f变频调速变频调速)1(60spfn 1 1、方法：改变异步电动机定子绕组的接线，可以改变、方法：改变异步电动机定子绕组的接线，可以改变 磁极对数，从而得到不同的转速。磁极对数，从而得到不同的转速。 两个绕组并联时，产生两极磁场两个绕组并联时，产生两极磁场; ; 两个绕组串联时，产生四极磁场。两个绕组串联时，产生四极磁场。2 2、优点：简单经济、优点：简单经济 缺点：不能进行无级调速缺点：不能进行

17、无级调速3 3、适用：只适用笼型转子。不适用绕线型，因为绕线、适用：只适用笼型转子。不适用绕线型，因为绕线 转子电动机的转子绕组极数是固定不变的。转子电动机的转子绕组极数是固定不变的。一、变极调速一、变极调速二、改变转差率调速二、改变转差率调速1 1、变阻调速、变阻调速（1 1）变阻调速是通过改变电动机转子电路的外接电）变阻调速是通过改变电动机转子电路的外接电 阻实现的，只适用于绕线转子的调速。阻实现的，只适用于绕线转子的调速。（2 2）负载转矩负载转矩T TL L不变时，增不变时，增大转子电阻，转速下降大转子电阻，转速下降（3 3）特点：）特点：l变阻调速方法简单，调速平滑变阻调速方法简单，

18、调速平滑l串电阻调速，机械特性变软，当负载有较小变化时，串电阻调速，机械特性变软，当负载有较小变化时， 会引起很大的转速波动。会引起很大的转速波动。l转子电路串联电阻要消耗功率，使电动机效率变低。转子电路串联电阻要消耗功率，使电动机效率变低。2 2、变压调速、变压调速（1 1）变压调速是改变电动机定子绕组上的电压进行调速的。）变压调速是改变电动机定子绕组上的电压进行调速的。（2 2）ab当负载转矩不变时，降低当负载转矩不变时，降低定子绕组上的电压时，转定子绕组上的电压时，转速下降速下降（3 3）特点：调速方法简单，但调速范围较窄，对于笼型）特点：调速方法简单，但调速范围较窄，对于笼型 电动机没

19、有多大实用价值。电动机没有多大实用价值。3 3、变频调速、变频调速（1 1）变频调速就是改变三相异步电动机的电源频率，）变频调速就是改变三相异步电动机的电源频率， 可以得到平滑的调速。应用最广的是恒磁通调速。可以得到平滑的调速。应用最广的是恒磁通调速。fNUm44. 4 因为：因为：所以：要保证所以：要保证 不变，改变电源频率不变，改变电源频率f f的同的同时，还要改变电源电压时，还要改变电源电压U U，即保证，即保证U/fU/f保持不变。保持不变。通常进行变频调速时需要专用的变频设备。通常进行变频调速时需要专用的变频设备。m （2 2）特点：可实现大范围的无级调速，而且电动机）特点：可实现大

20、范围的无级调速，而且电动机 的机械特性的硬度基本不变，是一种比较理想的机械特性的硬度基本不变，是一种比较理想 的调速方式。的调速方式。 第三节第三节 三相异步电动机的反转和三相异步电动机的反转和制动制动一、三相异步电动机的反转一、三相异步电动机的反转（1 1）方法：电动机的转向取决于旋转磁场方向，而）方法：电动机的转向取决于旋转磁场方向，而改变旋转磁场的方向，只要改变接入定子绕组的三改变旋转磁场的方向，只要改变接入定子绕组的三相交流电电源相序，即电动机任意两相绕组与交流相交流电电源相序，即电动机任意两相绕组与交流电源接线互相对调。电源接线互相对调。（2 2）电路：）电路：S S往上合：往上合：

21、L1L1U U L2L2V V L3L3W WS S往下合：往下合：L1L1V V L2L2U U L3L3W W二、三相异步电动机的制动二、三相异步电动机的制动电动机电动机的制动的制动 电动机与电源断开后，由于转子有惯性，要经过一段时间后才停电动机与电源断开后，由于转子有惯性，要经过一段时间后才停车。为了使电动机迅速准确地停转，必须对电动机实行制动。车。为了使电动机迅速准确地停转，必须对电动机实行制动。电动机电动机的制动方法的制动方法 机械制动机械制动 电力制动电力制动反接制动能耗制动一、机械制动一、机械制动（1 1）利用机械装置使电动机在电源切断以后，迅）利用机械装置使电动机在电源切断以后

22、，迅 速停转的方法。速停转的方法。（2 2）电磁抱闸）电磁抱闸（3 3）适用：起重机械）适用：起重机械二、电力制动二、电力制动1 1、反接制动：、反接制动：（1 1）反接制动是改变电动机三相电流的相序，使电）反接制动是改变电动机三相电流的相序，使电 动机的旋转磁场反转的制动方法称为反接制动。动机的旋转磁场反转的制动方法称为反接制动。（2 2）方法：把电动机与电源联接的三根导线任意对调）方法：把电动机与电源联接的三根导线任意对调 两根，当转速接近于零时，再把电源切断。两根，当转速接近于零时，再把电源切断。（3 3）特点：）特点：l S1 S12S1111 nnnnnnl 反接制动时接入限流电阻，以缓和电流冲击和机械冲击。反接制动时接入限流电阻，以缓和电流冲击和机械冲击。 转子感应电流瞬间比启动电流还大，经常反接制动，转子感应电流瞬间比启动电流还大，经常反接制动，电流冲击大，电动机会过热，甚至损坏。电流冲击大，电动机会过热，甚至损坏。 电磁转矩从驱动制动立刻变为制动，对电动机的转轴电磁转矩从驱动制动立刻变为制动，对电动机的转轴及传动部分有很大机械冲击。及传动部分有很