电机与拖动1257

1、1 交流电力拖动系统概念交流电力拖动系统概念：以交流电动机为原动机：以交流电动机为原动机的电力拖动系统。的电力拖动系统。交流电动机有交流电动机有异步电动机和同步电动机异步电动机和同步电动机，这两，这两种类型的电动机相比较，异步电动机结构简单、价格种类型的电动机相比较，异步电动机结构简单、价格便宜，而且其性能良好、运行可靠，因此交流电力拖便宜，而且其性能良好、运行可靠，因此交流电力拖动系统中的电动机主要是三相异步电动机。动系统中的电动机主要是三相异步电动机。三相异步电动机电力拖动主要内容三相异步电动机电力拖动主要内容：电动机的：电动机的启动、调速和各种运行状态。启动、调速和各种运行状态。在三相异

2、步电动机电力拖动中，电动机转速、在三相异步电动机电力拖动中，电动机转速、电磁转矩、负载转矩等物理量的正方向，都是按电动电磁转矩、负载转矩等物理量的正方向，都是按电动机惯例规定。机惯例规定。第八章第八章 三相异步电动机的启动和制动三相异步电动机的启动和制动2对于他励直流电动机在解决电动机对于他励直流电动机在解决电动机调速问题的同时，顺便解决了电动机的调速问题的同时，顺便解决了电动机的启动，不必离开调速方法去单独考虑启启动，不必离开调速方法去单独考虑启动方法。动方法。三相异步电动机的启动却和直三相异步电动机的启动却和直流电动机不同，启动和调速是两个不同流电动机不同，启动和调速是两个不同的问题的问题

3、。尽管某些情况下可以用同样的。尽管某些情况下可以用同样的方法，但是更多的情况下，对于三相异方法，但是更多的情况下，对于三相异步电动机启动和调速必须分别研究。步电动机启动和调速必须分别研究。3要求电动机起动时满足要求电动机起动时满足（1）能产生足够大的起动转矩）能产生足够大的起动转矩TS，使电动机很，使电动机很快地转动起来。快地转动起来。（2）起动电流）起动电流IS不要太大，避免起动时大电流在不要太大，避免起动时大电流在电网上产生较大的压降而影响接在电网上的其它电网上产生较大的压降而影响接在电网上的其它电气设备和电动机的正常运行。电气设备和电动机的正常运行。48.1 三相异步电动机的直接启动三相

4、异步电动机的直接启动对于电动机来说最简单、最直接的启动对于电动机来说最简单、最直接的启动方法就是我们大家能最先想到的直接启动法。方法就是我们大家能最先想到的直接启动法。由前面所介绍的机械特性出发，我们知道如由前面所介绍的机械特性出发，我们知道如果在额定电压下直接起动三相异步电动机，由于最果在额定电压下直接起动三相异步电动机，由于最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半，功率因初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半，功率因数很低，造成了起动电流相当大而启动转矩并不大数很低，造成了起动电流相当大而启动转矩并不大的结果。以普通鼠笼式三相异步电动机为例的结果。以普通鼠笼式三相异步电动机为例将定子三相绕组直

5、接接在三相电源上起动，将定子三相绕组直接接在三相电源上起动，称为称为直接起动直接起动。5NNIsIIKI74为启动电流倍数其中IKNNTsTTKT3 . 19 . 0为启动转矩倍数其中TK6分析分析 起动电流大，在电网的变压器容量与异起动电流大，在电网的变压器容量与异步电动机起动容量相比不足够大时，直接起步电动机起动容量相比不足够大时，直接起动会使变压器输出电压下降，当电压降动会使变压器输出电压下降，当电压降U10%时，将使接在变压器上的其他电器时，将使接在变压器上的其他电器及电动机正常工作受影响。直接起动的起动转及电动机正常工作受影响。直接起动的起动转矩并不大，而起动时必须满足矩并不大，而起

6、动时必须满足TS1.1TL条件条件电动机才能起动起来，在空载情况下可以满足电动机才能起动起来，在空载情况下可以满足上述要求，而当重载起动时可能满足不了上述上述要求，而当重载起动时可能满足不了上述要求。要求。7结论结论 异步电动机起动应考虑：异步电动机起动应考虑：限制起动电流；限制起动电流；足够的起动转矩，满足足够的起动转矩，满足TS1.1TL条件；条件；起动的经济性，包括设备简单、操作方便起动的经济性，包括设备简单、操作方便和低起动损耗。和低起动损耗。8 一般一般7.5kW以下的小容量鼠笼异步电动机以下的小容量鼠笼异步电动机都可以直接起动。如果变压器容量足够大，都可以直接起动。如果变压器容量足

7、够大，直接起动的容量还可相应增大，一般按经验直接起动的容量还可相应增大，一般按经验公式核定：公式核定： 式中式中kI为起动电流倍数；为起动电流倍数；IS为电动机的起动电为电动机的起动电流流（A）；）；IN为电动机的额定电流（为电动机的额定电流（A）；）；SN为电为电源变压器总容量；源变压器总容量；PN为电动机的额定功率。为电动机的额定功率。)(4)(43kWPkVASIIkNNNsI9QSFRM3KM2KM11FUL1L2L3N2FUSB1SB2KM1KM2SB3KM2KM1FRKM1KM2 鼠笼式三相异步电动机正反转直接起动接线图10说明说明 起动电流大，对电机本身无太大影响（因为是短时的，

8、且现代设计的鼠笼电机都按直接起动电磁力和发热来考虑机械强度和热稳定的）主要对电网有影响，如果电源容量较大，可以直接起动。一般7.5千瓦以下容量电动机可以直接起动。注意：容量大小不是绝对的，如果电网容量大， 就可以允许容量再大些的电机直接起动。 只要直接起动时起动电流在电网中引起电 压降不超过电网额定电压的（1015）% 就允许直接起动。11如下情况下，三相异步电动机不能直接启动如下情况下，三相异步电动机不能直接启动1）变压器与电动机容量之比不足够大；）变压器与电动机容量之比不足够大；2）启动转矩不能满足要求（启动转矩太小）启动转矩不能满足要求（启动转矩太小）。221221121XXRRUIIS

9、S221221122123XXRRfRpUTS降低启动电流的方法有：降低启动电流的方法有：降低电源电压；降低电源电压；加大加大定子边电抗或电阻；定子边电抗或电阻；加大转子边电阻或电抗。加大转子边电阻或电抗。加大启动转矩的方法只有适当加大转子电阻，但不加大启动转矩的方法只有适当加大转子电阻，但不能过分，否则启动转矩反而可能减小。能过分，否则启动转矩反而可能减小。12思考题思考题 是否负载越大，启动电流越大？负载大小是否负载越大，启动电流越大？负载大小对启动有哪些影响？对启动有哪些影响？ 启动电流是指启动电流是指n=0时的定子电流，与电机本身参时的定子电流，与电机本身参数、电源大小有关，与负载无关

10、。负载大小对启数、电源大小有关，与负载无关。负载大小对启动的影响表现在：若负载转矩大于启动转矩，电动的影响表现在：若负载转矩大于启动转矩，电机无法启动，此时机无法启动，此时n=0，定转子长时间承受很大，定转子长时间承受很大的启动电流，很快烧坏电机；若电机带重载启动，的启动电流，很快烧坏电机；若电机带重载启动，虽然启动转矩比负载转矩大一些，但电机加速过虽然启动转矩比负载转矩大一些，但电机加速过程慢，启动时间拉长，引起电机发热。程慢，启动时间拉长，引起电机发热。138.2.1 定子串电抗启动定子串电抗启动8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动三相鼠笼式异步电动机降压启动14分析分析jXZIUkS11

11、三相异步电动机直接启动时转子功率因数很低，这是由于电动机设计时，短路阻抗Zk=Rk+jXk中XkZk，一般地说，Xk0.9Zk。因此，串电抗启动时，可以近似把Zk看成是电抗性质，把Zk的模直接与X相加kSZIU1115XZZUUukk11令XZZuIIkkSS1122211XZZuUUTTkkSS定子串电抗器启动，降低了启动电流，但启动转矩定子串电抗器启动，降低了启动电流，但启动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器启动，只能用于降低得更多。因此，定子串电抗器启动，只能用于空载和轻载空载和轻载16工程实际中，往往先给定线路允许电动机启动电流的大小，工程实际中，往往先给定线路允许电动机启动电流的大小

12、，再计算电抗的大小。计算公式推导如下再计算电抗的大小。计算公式推导如下XZZuIIkkSS11kZuuX1其中Y型接法型接法型接法型接法NINSNkIKUIUZ33NINSNkIKUIUZ33若定子回路串电阻启动，也属于降压启动，也可以降若定子回路串电阻启动，也属于降压启动，也可以降低启动电流。但由于外串的电阻上有较大的有功功率低启动电流。但由于外串的电阻上有较大的有功功率损耗，特别对中型、大型异步电动机更不经济损耗，特别对中型、大型异步电动机更不经济17例题例题8-1 一台鼠笼三相异步电动机，一台鼠笼三相异步电动机，PN=60kW，UN=380V，IN=136A，KI=6.5，KT=1.1，

13、供电变压，供电变压器限制该电动机最大启动电流为器限制该电动机最大启动电流为500A。（1）若空载启动，定子串电抗启动，每相串入的）若空载启动，定子串电抗启动，每相串入的电抗最少应是多大？电抗最少应是多大？NISIKIuSSII(1)解解1365 . 6500566. 0kZuuX119. 0248. 0566. 0566. 01NINkIKUZ3248. 01365 . 6338018（2）若拖动）若拖动TL=0.3TN恒转矩负载，可不可以定子串恒转矩负载，可不可以定子串电抗启动？若可以，计算每相串入的电抗值的范围？电抗启动？若可以，计算每相串入的电抗值的范围？NISIKIu(1)解解566.

14、 01365 . 6500maxuSSTuT2maxmaxNNNTTT3 . 01 . 11 . 132. 01 . 1566. 02548. 01 . 13 . 01 . 1minNNNTSTTTKTu205. 0248. 0548. 0548. 011minminmaxkZuuX19补例补例 一台鼠笼三相异步电动机，一台鼠笼三相异步电动机，PN=30kW，UN=380V，cosN=0.87，N N=0.92,=0.92,KI=6，KT=2，用串电抗启动，用串电抗启动，问问（1）当限制启动电流为）当限制启动电流为4.5IN时，启动电压应降为多少？时，启动电压应降为多少？（2）此时可否满载启动

15、？）此时可否满载启动？SSIIUUUUSSII(1)解解VIINN28565 . 4380(2)SSTUUT2NT23802852NNTT1 . 1125. 1因此可以满载启动因此可以满载启动208.2.2 星星三角起动三角起动 正常运行时，接成正常运行时，接成形的鼠笼电动机，形的鼠笼电动机，在起动时接成星形，起动完毕后再接成在起动时接成星形，起动完毕后再接成 ，称星称星-三角起动。三角起动。 21QSFRM3KM11FUL1L2L32FUSB1SB2KM1KM3KM2:星形接法接触器;FRKM1:起动接触器;KM3:三角形接法接触器;KTKT3KM1KTKM2KM3KM2KM3KTKM2KT

16、:时间继电器;FR:热继电器;SB1:停车按钮;SB2:起动按钮;QS:刀开关;1FU,2FU:熔断器Y-降压起动接线2231333311NNYSSUUUUIIII31312211UUTTSS当需要限制启动电流不得超过直接启动电流的当需要限制启动电流不得超过直接启动电流的13时，时，星星-三角启动转矩是定子串电抗启动的启动转矩的三角启动转矩是定子串电抗启动的启动转矩的3倍倍SSSLTTTT3 . 031 . 11 . 1星星-三角启动可以拖动轻三角启动可以拖动轻负载启动负载启动23星星三角起动适用条件三角起动适用条件条件：条件：1.只适用于空载或轻载起动。只适用于空载或轻载起动。2.只限于正常

17、运行时定子绕组为三角形接线的电机。只限于正常运行时定子绕组为三角形接线的电机。 3.限于在限于在500V以下的低压电机以下的低压电机(因高压电机定子出因高压电机定子出6个端头有困难个端头有困难)。星星三角起动的优点：三角起动的优点： 设备简单，价格便宜，故在轻载起动时应优先设备简单，价格便宜，故在轻载起动时应优先采用。缺点是应用时要受一定条件的限制。采用。缺点是应用时要受一定条件的限制。248.2.3 自耦变压器（启动补偿器）降压起动自耦变压器（启动补偿器）降压起动 定子串电阻或电抗的降压起动虽然在起动定子串电阻或电抗的降压起动虽然在起动时限制了起动电流但起动转矩减小过多，只用时限制了起动电流

18、但起动转矩减小过多，只用于空载或轻载。如果负载较重时，应采用自耦于空载或轻载。如果负载较重时，应采用自耦变压器降压起动。变压器降压起动。25QFFRM3KM1KM21FUL1L2L32FUSB1SB2KM1KAKTKAFRKM1KATAKTKM2KAKM1 定子串自耦变压器降压起动接线KM1:降压起动接触器;SB1:停车按钮;KM2:全压运行接触器;SB2:起动按钮KT:时间继电器;KA:中间继电器;FR:热继电器;QF:电压断路器UNKM2KA2612NNUUIINSS 2122NNUUTTNSS12NNIISS 212NNIISS采用自耦变压器降压启动时，与直接启动相比较，电采用自耦变压器

19、降压启动时，与直接启动相比较，电压降低到（压降低到（N2/N1）倍，启动电流与启动转矩降低到）倍，启动电流与启动转矩降低到(N2/N1)2倍倍27自耦变压器的选择自耦变压器的选择 常用QJ3、QJ2系列，用于较大容量，Y接的鼠笼式电动机。 QJ2的抽头为：55% 64% 73% QJ3的抽头为：40% 60% 80% 其中， QJ2型自耦变压器允许在4小时内每小时连续起动5次，每次1.5秒。 QJ3 型为短时工作制，只允许在室温下连续起动两次，以后待冷却后才能再行起动。选用时一定要注意这些问题。28优缺点：优缺点：与定子串电抗相比，当限定的启动电流相同时，与定子串电抗相比，当限定的启动电流相同

20、时，启动转矩损失的较少；与星启动转矩损失的较少；与星三角比，有几种抽三角比，有几种抽头供选择，灵活，且当头供选择，灵活，且当N2/N1较大时，可拖动较大较大时，可拖动较大的负载启动的负载启动体积大，价格高，不能带重载启动体积大，价格高，不能带重载启动29例题例题8-2 一台鼠笼三相异步电动机，一台鼠笼三相异步电动机，PN=28kW，UN=380V，IN=58A，cosN=0.88，nN=1455r/min，KI=6，KT=1.1，过载倍数，过载倍数=2.3，供电变压器限制启动，供电变压器限制启动电流为电流为150A。负载启动转矩为。负载启动转矩为73.5N.m。请选择一个。请选择一个合适的启动

21、方法，写出必要的计算数据。（自藕变压合适的启动方法，写出必要的计算数据。（自藕变压器抽头有器抽头有55%、64%、73%，需算出哪种抽头；若采，需算出哪种抽头；若采用串电抗，需计算具体数值；能用星用串电抗，需计算具体数值；能用星-三角，不用其它三角，不用其它方法）方法）AIKIINISS15011635863131解解（1）校核星）校核星-三角启动方法三角启动方法39.6778.1831 . 1313131NTSSTKTTmNnPTNNN78.18314552895509550正常启动转矩正常启动转矩TS185.805 .731 . 11 . 11LSTT不能采用星不能采用星-三角三角3043

22、1. 0586150maxmaxNISIKIu（2）校核定子串电抗启动方法）校核定子串电抗启动方法85.805 .3778.1831 . 1431. 022maxSSTuT也不能采用串电抗也不能采用串电抗6565. 0586150max12NISIKINN（3）校核自藕变压器降压启动方法）校核自藕变压器降压启动方法因此可采用因此可采用64%抽头的自藕变压器降压启动抽头的自藕变压器降压启动632. 078.1831 . 15 .731 . 1112NTSTKTNN31思考题思考题 一台鼠笼三相异步电动机，一台鼠笼三相异步电动机，UN=380V，三角形，三角形连接，连接，KI=6.5，KT=2。（

23、1）采用星）采用星-三角启动，启动电流倍数和启动转矩倍三角启动，启动电流倍数和启动转矩倍数各为多少？数各为多少？（2）采用自藕变压器降压启动，使电机能满载启动，）采用自藕变压器降压启动，使电机能满载启动，变比应为多少？此时电网和电机的启动电流各为多少？变比应为多少？此时电网和电机的启动电流各为多少？（自藕变压器抽头有（自藕变压器抽头有40%、60%、80%） 167. 235 . 6311IIKK解解667. 03231TTKK NNNTSSTTuTKuTuT1 . 122222742. 021 . 1 u因此选择80%的变压器抽头64. 02uIISS8 . 0 uIISS32 前面所介绍的

24、几种方法，主要目的前面所介绍的几种方法，主要目的都是都是减小启动电流减小启动电流，但同时又都程度不，但同时又都程度不同地同地降低了启动转矩降低了启动转矩，因此只适合空载，因此只适合空载或轻载启动。对于重载启动，尤其要求或轻载启动。对于重载启动，尤其要求启动过程很快的情况下，则需要启动转启动过程很快的情况下，则需要启动转矩较大的异步电动机。对于绕线式异步矩较大的异步电动机。对于绕线式异步电动机，则可在转子回路内串电阻。对电动机，则可在转子回路内串电阻。对于鼠笼式异步电动机，只有设法加大鼠于鼠笼式异步电动机，只有设法加大鼠笼本身的电阻值笼本身的电阻值本次课作业本次课作业:习题习题8.1、8.2（p

25、288）338.3 高起动转矩的鼠笼电动机高起动转矩的鼠笼电动机8.3.1 转子电阻值较大的鼠笼式异步电动机转子电阻值较大的鼠笼式异步电动机铝或合金铝铝或合金铝(如锰铝或硅铝如锰铝或硅铝)转子小槽，以减小横截面积转子小槽，以减小横截面积紫铜紫铜黄铜，电阻率大黄铜，电阻率大转子电阻增大，启动电流减小，转子电阻增大，启动电流减小，但转子电流的有功分量增大，但转子电流的有功分量增大，因此启动转矩增大，最大转矩因此启动转矩增大，最大转矩增大。增大。注意：不同电机间的比注意：不同电机间的比较较34高转差率异步电动机高转差率异步电动机适用于要求启动转矩适用于要求启动转矩较大或带冲击性负载的机械，如剪床、冲

26、较大或带冲击性负载的机械，如剪床、冲床、锻压机等。这些机械常常有机械惯性床、锻压机等。这些机械常常有机械惯性较大的飞轮，当冲击到来时，转速的降落较大的飞轮，当冲击到来时，转速的降落大，由飞轮释放出来的动能大，帮助电动大，由飞轮释放出来的动能大，帮助电动机克服高峰负载。机克服高峰负载。起重冶金用异步电动机起重冶金用异步电动机用于起重、冶金设备上，频繁启动和制动。用于起重、冶金设备上，频繁启动和制动。力矩异步电动机力矩异步电动机最大转矩约在最大转矩约在s=1处，能处，能在堵转到接近同步转速的范围内稳定运行，在堵转到接近同步转速的范围内稳定运行，转速随负载而变化，适用于恒张力恒线速转速随负载而变化，

27、适用于恒张力恒线速传动的设备中，如卷取机传动的设备中，如卷取机35缺点：缺点： 转子电阻大，正常运行时效率低，电转子电阻大，正常运行时效率低，电动机价格昂贵。动机价格昂贵。368.3.2 深槽式鼠笼异步电动机深槽式鼠笼异步电动机深槽式深槽式特点：槽深特点：槽深h，槽宽，槽宽b，hb，即，即h =(1012)b与普通笼型异步电动机（深宽比不超过与普通笼型异步电动机（深宽比不超过5）相）相比，这种电机的主要结构特点是转子槽形窄比，这种电机的主要结构特点是转子槽形窄而深，转子导体或是整根的铜条，或是铝熔而深，转子导体或是整根的铜条，或是铝熔液浇铸而成。液浇铸而成。3738说明说明 由于气隙和槽导体由

28、于气隙和槽导体(非铁磁材料非铁磁材料)的磁阻大而转的磁阻大而转子铁芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿过一次槽导子铁芯磁阻小，故漏磁通基本上只穿过一次槽导体。然后经槽底部铁芯形成闭合回路。体。然后经槽底部铁芯形成闭合回路。 若假想沿槽高把转子导体分成若干并联小导若假想沿槽高把转子导体分成若干并联小导条，它们两端为端环短接，其电压相等，则各小导条，它们两端为端环短接，其电压相等，则各小导条中的电流将按其阻抗的反比例来分配。由上图条中的电流将按其阻抗的反比例来分配。由上图(a)可见槽底部导条链的漏磁通多，则底部漏抗大，槽可见槽底部导条链的漏磁通多，则底部漏抗大，槽顶部导条链的漏磁通少，则顶部漏抗小。由于槽

29、很顶部导条链的漏磁通少，则顶部漏抗小。由于槽很深，则槽底与槽顶漏抗相差甚远深，则槽底与槽顶漏抗相差甚远。39分析分析(a) 起动时：起动时：n=0，s=1，f2=sf1=f1， f2较高，则较高，则sX2 较较大，大，sX2R2，槽内电流的分布主要取决于漏抗的大，槽内电流的分布主要取决于漏抗的大小。槽顶部漏抗小。槽顶部漏抗sX2小，则电流密度大，槽底部漏抗小，则电流密度大，槽底部漏抗sX2大，则电流密度小。这种把导体中的电流排挤到大，则电流密度小。这种把导体中的电流排挤到槽顶部的作用称槽顶部的作用称趋表效应趋表效应(集肤效应，挤流效应集肤效应，挤流效应)。40分析分析 图图(b)中电流密度分布

30、，它是自下而上逐渐增中电流密度分布，它是自下而上逐渐增大，槽底部分导体在流通电流时所起作用很小，就大，槽底部分导体在流通电流时所起作用很小，就相当于导体有效高度及截面积缩小，导体电阻变相当于导体有效高度及截面积缩小，导体电阻变大，从而减小了起动电流，增大了起动转矩。见图大，从而减小了起动电流，增大了起动转矩。见图(c)所示，导体有效截面缩小，故起动时，转子有效所示，导体有效截面缩小，故起动时，转子有效电阻增加，起动性能得改善。电阻增加，起动性能得改善。41分析分析 （b）正常运行时，正常运行时，s很小，很小， f2=sf1 很很小，小，X2s=sX2 很小，这时转子电流的大小主要很小，这时转子

31、电流的大小主要由电阻决定。由电阻决定。 R2 sX2，因各处电阻相等，因各处电阻相等，则电流的分布是均匀的，导体截面积全部得则电流的分布是均匀的，导体截面积全部得以利用，而使转子电阻自动减小到较低的正以利用，而使转子电阻自动减小到较低的正常数值。常数值。(集肤效应不明显集肤效应不明显)42优缺点优缺点优点优点：起动时转子电阻加大，改善了起动性能，而：起动时转子电阻加大，改善了起动性能，而运行时为正常值，转子电阻仍然较小，不致影响电运行时为正常值，转子电阻仍然较小，不致影响电动机的运行效率。动机的运行效率。 缺点缺点：转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩：转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩

32、倍数稍小，即倍数稍小，即Tm稍小。稍小。43特性曲线特性曲线 深槽式异步电机的机械深槽式异步电机的机械特性：从图中可见，深槽式特性：从图中可见，深槽式过载能力比普通鼠笼异步过载能力比普通鼠笼异步电机低。它的起动性能是电机低。它的起动性能是靠降低了一些工作性能而靠降低了一些工作性能而得到改善的。另外机械强得到改善的。另外机械强度也降低。度也降低。44思考题思考题 某深槽式三相异步电动机正常运行时，其某深槽式三相异步电动机正常运行时，其性能较普通异步电动机差一些，其原因是：性能较普通异步电动机差一些，其原因是：A 转子漏电抗的减小，使无功增大；转子漏电抗的减小，使无功增大；B 转子漏电抗的增大使功

33、率因数下降；转子漏电抗的增大使功率因数下降；C 转子电阻的增大，损耗增大；转子电阻的增大，损耗增大；D 转子电阻的减小，有功功率减小。转子电阻的减小，有功功率减小。458.3.3 双鼠笼式异步电动机双鼠笼式异步电动机结构特点：电动机转子上有两套鼠笼。结构特点：电动机转子上有两套鼠笼。下下(内内)笼：导体截面大，用电阻系数较小的紫铜笼：导体截面大，用电阻系数较小的紫铜制成，电阻较小。制成，电阻较小。上上(外外)笼：导体截笼：导体截面小，用电阻系数面小，用电阻系数较大的黄铜制成，较大的黄铜制成，电阻较大。电阻较大。461上笼2下笼3合成nn10T(b)机械特性上笼下笼(a)漏磁通分布双笼异步电动机

34、返回47说明说明原理：交流电流的趋表效应由原理：交流电流的趋表效应由左图左图可见。上可见。上笼链的漏磁通少，所以电抗小，而下笼的漏笼链的漏磁通少，所以电抗小，而下笼的漏磁通多，故漏电抗大。上下笼电抗及电阻关磁通多，故漏电抗大。上下笼电抗及电阻关系是：系是：下上下上；2222R RXX48分析分析1.起动时：起动时： n=0，s=1，f2=sf1=f1， f2较高，则较高，则sX2 较大，较大， sX2R2，槽内电流的分布主要取，槽内电流的分布主要取决于漏抗的大小。因决于漏抗的大小。因X2f2， X2 R2， X2外外 sX2，即下笼电，即下笼电流大，上笼电流小，下笼起主要作用。故又流大，上笼电

35、流小，下笼起主要作用。故又称下笼为称下笼为运行笼运行笼，其机械特性如图，其机械特性如图曲线曲线2所所示。示。50特性特性 曲线曲线3为曲线为曲线1和和2的合成曲线，即为双鼠笼异步电的合成曲线，即为双鼠笼异步电机的机械特性。可见双笼型异步电动机起动转矩较大机的机械特性。可见双笼型异步电动机起动转矩较大具有较好的起动性能。具有较好的起动性能。缺点缺点：转子漏抗较大，功率：转子漏抗较大，功率因数稍低，过载能力比普通因数稍低，过载能力比普通型异步机低，而且用铜量较型异步机低，而且用铜量较多，制造工艺复杂。价格较多，制造工艺复杂。价格较高。一般用于起动转矩要求高。一般用于起动转矩要求较高的生产机械上。较

36、高的生产机械上。51思考题思考题为什么示鼠笼式异步电动机能改善起动性能为什么示鼠笼式异步电动机能改善起动性能?双鼠笼转子的内外笼之间的窄缝起什么作双鼠笼转子的内外笼之间的窄缝起什么作用用?假如没有这条窄缝会有什么影响？假如没有这条窄缝会有什么影响？解答52起动时，转子频率起动时，转子频率f2=f1，内笼有较大漏抗，因，内笼有较大漏抗，因此电流较小，外笼漏抗很小，因此电流较大、且电此电流较小，外笼漏抗很小，因此电流较大、且电阻较大，所以起动时转矩较大；正常运行时转子电阻较大，所以起动时转矩较大；正常运行时转子电流频率很低流频率很低f2=sf1，漏抗较小，两个鼠宠的电流分配，漏抗较小，两个鼠宠的电

37、流分配主要取决于电阻，内笼电阻较小，则电流较大，反主要取决于电阻，内笼电阻较小，则电流较大，反之外笼电阻较大，则电流较小，所以有较好的运行之外笼电阻较大，则电流较小，所以有较好的运行特性。两笼之间的窄缝是为了改变槽磁通分布，保特性。两笼之间的窄缝是为了改变槽磁通分布，保证内笼有较大的漏抗，这是出于内笼产生的漏磁通证内笼有较大的漏抗，这是出于内笼产生的漏磁通有的只匝链内笼有的只匝链内笼in有的同时匝链内外笼有的同时匝链内外笼co，而，而外笼产生的漏磁通只有外笼产生的漏磁通只有co，没有单独匝链外笼的，没有单独匝链外笼的，因为这样要经过两次气隙，因为这样要经过两次气隙，因此两笼间窄缝气隙是因此两笼

38、间窄缝气隙是十分必要的，如没有这条窄缝，漏抗分布、电流分十分必要的，如没有这条窄缝，漏抗分布、电流分布就不合理，起不到改善起动性能的作用。布就不合理，起不到改善起动性能的作用。返回538.4.1 转子串频敏变阻的起动转子串频敏变阻的起动1.频敏变阻器的结构频敏变阻器的结构 铁心由厚钢板或铁板迭成，有三相绕组，接铁心由厚钢板或铁板迭成，有三相绕组，接成成Y形，出线为形，出线为a 、b 、c去接转子。去接转子。abcxyz(b)等效电路abc(a)结构示意图xyz频敏变阻器固有特性串频敏变阻器nn10T(c)机械特性8.4 绕线式三相异步电动机的起动绕线式三相异步电动机的起动54等效电路等效电路

39、转子回路串入频敏变阻器后，将转子电流分转子回路串入频敏变阻器后，将转子电流分成二个分量。成二个分量。IL为励磁电流为励磁电流(无功分量无功分量)，建立磁场。建立磁场。 IT为有功分量，产生铁损耗。为有功分量，产生铁损耗。铁损电阻铁损电阻Rm(等效电阻等效电阻)和电和电抗抗Xm均随转子频率而变化。均随转子频率而变化。55工作原理工作原理 起动时，起动时，s=1，f2=f1，XmRm，转子电流，转子电流I2大部大部分流过分流过Rm支路，相当于串电阻起动；当支路，相当于串电阻起动；当ns f2 Rm 相当于连续自动切除电阻。同时相当于连续自动切除电阻。同时 f2 sXm 当当n=nN时，时， f2很

40、小，很小， f2 (13)Hz ， Xm 0， Rm几乎被短路，故涡流很小。起动完毕，阻抗器几乎被短路，故涡流很小。起动完毕，阻抗器被自动切除。被自动切除。56特性特性 从以上分析可知，频敏变阻器是一种无触点从以上分析可知，频敏变阻器是一种无触点的变阻器。它结构简单，材料和加工要求低，并的变阻器。它结构简单，材料和加工要求低，并且因没有触点和易磨损元件，寿命长，使用和维且因没有触点和易磨损元件，寿命长，使用和维护方便，有较好的机械特性护方便，有较好的机械特性和起动平滑的优点，但因频和起动平滑的优点，但因频敏变阻器的等效阻抗是一个敏变阻器的等效阻抗是一个非线性时变参数，计算起来非线性时变参数，计

41、算起来相当复杂。工程上用经验公相当复杂。工程上用经验公式或使用表格计算。式或使用表格计算。57思考题思考题绕线式异步电动机转子回路中所接频敏变阻绕线式异步电动机转子回路中所接频敏变阻器能否用一般电感线圈来替代？为什么？器能否用一般电感线圈来替代？为什么？解答58返回答答 不能。频敏变阻器在结构形式上与电感线不能。频敏变阻器在结构形式上与电感线圈相仿，但是频敏变阻器铁芯用较厚铁板或钢圈相仿，但是频敏变阻器铁芯用较厚铁板或钢板构成，因此在起动时转子电流频率很大板构成，因此在起动时转子电流频率很大(f2f1)，该线圈的铁耗很大，铁耗等效电阻，该线圈的铁耗很大，铁耗等效电阻Rm很很大，等于转子中串一电

42、阻，改善起动性能，而大，等于转子中串一电阻，改善起动性能，而正常运行时正常运行时f2很小很小Rm很小。一般电感线圈很小。一般电感线圈主要是电感，主要是电感，XmRm，等于起动时串了一个，等于起动时串了一个电感，使起动转矩下降，对起动不利。电感，使起动转矩下降，对起动不利。598.4.2 绕线式电机转子串三相对称电阻起动绕线式电机转子串三相对称电阻起动 起动时，要限制起动电流起动时，要限制起动电流Is，同时希望有较大，同时希望有较大的起动转矩的起动转矩Ts。现以三级起动为例，即。现以三级起动为例，即 m=3。 1. 分级起动过程分级起动过程 起动前，起动前，KM1、KM2、KM3 加速接触器常开

43、加速接触器常开接点均打开，现使线路接触器接点均打开，现使线路接触器KM线圈导电，其常线圈导电，其常开接点闭合，电动机在串入全部电阻开接点闭合，电动机在串入全部电阻R3下起动，然下起动，然后逐级短接起动电阻，一直加速到稳定运行点后逐级短接起动电阻，一直加速到稳定运行点I点点为止，起动过程结束。起动的快速性和平稳性与起为止，起动过程结束。起动的快速性和平稳性与起动级数动级数m、转矩、转矩T1及及T2有关。有关。60QSFRM3KM1FUL1L2L32FUSB1SB2KMKM3KM2FRKM1KM1KM3Rst3KM2Rst2KM1Rst1KM3KMKT1KT2KM2KT3KM3KT1KM1KT2K

44、M2KT3KM3(a)接线图KM612 作图法计算启动电阻作图法计算启动电阻作图步骤作图步骤1）先画固有机械特性。确）先画固有机械特性。确定理想空载运行点和额定定理想空载运行点和额定工作点。工作点。2）确定最大启动转矩及切）确定最大启动转矩及切换转矩。换转矩。3）作第一到第三级启动特）作第一到第三级启动特性。性。4）若）若g点不在固有机械特点不在固有机械特性上，调整性上，调整T1或或T2并重新并重新作图，直到成功为止。作图，直到成功为止。LmTTTT2 . 11 . 1 85. 02162根据作图结果，计算启动电阻根据作图结果，计算启动电阻机械特性线性化机械特性线性化ssTTmm2smssTR

45、R2一定3212ZZZRkaRkcRkeRkg232221RkgkaRRkgkcRRkgkeRZZZ、23222211RkgcaRRkgecRRkggeRRRSSZS、NNNSXsRsNSIEsZRXjsRZNN2222, 1222322633 解析法计算启动电阻解析法计算启动电阻三个比例关系ssTTmm2sT 同一条机械特性上，SmRRssT2一定，不同机械特性上，SmRRsTs211一定，不同机械特性上，为启动级数，为启动转矩比；令mTT216421231221TTRRRRRRZZZZZ21RRZ2212RRRZZ2323RRRZZ21RRRmmZZm021sRRZm10101TsTsTTssNNNNmNNTsT/1121TsTTsTNNNNm1/12mNNTsT65已知已知m，T1，计算启动电阻步骤如下，计算启动电阻步骤如下mNNTsT/11T2