第10章 三相异步电动机的基本性能

电机学第10章三相异步电动机的基本性能[内容]

10.3三相异步电动机的调速

10.1三相异步电动机的性能指标与工作特性10.2三相异步电动机的起动

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

2●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Y－△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。●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。●了解单相异步电动机的类型及运行性能。[要求]310.1三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1.额定效率2.额定功率因数3.最大转矩倍数4.起动电流倍数5.起动转矩倍数反映短时间承受过负载能力的指标，称为过载能力；反映电动机出力能力的指标，称为力能指标；反映电动机起动性能的指标。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。二、异步电动机的工作特性1．转速特性2．转矩特性3．定子电流特性4．定子功率因数特性5．效率特性额定运行时，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：10.1三相异步电动机的性能指标与工作特性10.2三相异步电动机的起动起动要求：

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。一、三相笼型异步电动机的起动1．直接起动（全压起动）起动电流大：起动转矩不大：特点原因：起动瞬间n=0，s=1等效电路处于短路，故起动电流很大。很大，很小，不大，约为额定值的一半故起动转矩不大。小容量(7.5kW以下)电动机采用直接起动2．降压起动（1）Y－△降压起动△

仅使用于△接法的电动机起动时Y联结运行时△联结起动电流减小倍数：起动转矩减小倍数：10.2三相异步电动机的起动（2）自耦变压器降压起动变比直接起动电流变压器副边供给电机的起动电流变压器原边电流（电网的起动电流）起动电流减小倍数起动转矩减小倍数变压器抽头比：QJ2型55%、64%、73%

QJ3型40%、60%、80%

[例10.2.1]

10.2三相异步电动机的起动二、三相绕线型异步电动机的起动直接起动时，Ist大，Tst却不大；降压起动时，虽然Ist减小了，但Tst也随U2减小。笼型电动机:所以笼型电动机只能用于空载或轻载起动。绕线型电动机:转子串电阻: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。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→Tst↑能实现重载起动。

10.2三相异步电动机的起动1．转子回路串起动变阻器起动起动结束，Rst全部退出，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1上的a点开始加速，随着n↑→Tst↓，在b点切除一段电阻→曲线2上的c点继续加速，到d点又切除一段电阻→曲线3上的e点继续加速，直到f点稳定运行。可见,起动过程中可实现快速起动。10.2三相异步电动机的起动2．转子串接频敏变阻器起动起动时n=0，s=1，f2=sf1(最大)→PFe大→Rm大，这相当于在转子回路中串入一个大的起动电阻。随着n↑→s↓→f2↓→PFe↓→Rm↓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。Rm随f2自动变化，称为“频敏电阻”铁心用厚钢板叠成，PFe很大,等效电阻Rm大。频敏变阻器：是一个电抗器，相当于无副绕组的变压器。10.2三相异步电动机的起动10.3三相异步电动机的调速变极调速变频调速变S调速调速方法转子串电阻调速电磁调速电动机串级调速一、变极调速2p=42p=21．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。改变p→n1变化→n变化2.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p=2时，U、V、W绕组相隔空间电角度为0o、120o×2=240o、240o×2=480o(120o)。当p=1时，U、V、W绕组相隔空间电角度为0o、120o、240o；因此，变极后必须对调定子任意两相绕组的出线端，以保证电动机的转向不变。注意：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。10.3三相异步电动机的调速二、变频调速改变f→n1变化→n变化调速时应保持主磁通不变，即不变，以保证性能不变。所以在调频调速过程中，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。三、绕线型电动机的转子串电阻调速R2↑→s

↑→n↓当负载转矩不变时=常数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。10.3三相异步电动机的调速四、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串级调速：频率相同、相位相反的附加电动势改变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，优点：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。转子串R调速时，n越低，s越大,转差功率越大，效率越低。10.3三相异步电动机的调速五、电磁调速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，由电磁转差离合器测速发电机控制器组成。1．电磁转差离合器的结构电枢：由铸钢制成的圆筒，与电动机同轴相连，随电动机一起转动。磁极：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。磁极与机械负载同轴连接。10.3三相异步电动机的调速2．电磁转差离合器的工作原理电磁转差离合器的转差率3．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；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。优点:结构简单、调速范围大（可达10:1）、调速平滑，可无级调速。缺点:是涡流损耗大，效率较低。4．电磁调速异步电动机的特点10.3三相异步电动机的调速一、三相异步电动机在不对称电压下运行三相不对称U分解:正序三相电压分量负序三相电压分量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。

正、负序等效电路相同，只是转差率不同：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。三相不对称运行的不良后果：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二、单相异步电动机1．工作原理单相绕组脉动磁场分解: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单相异步电动机有以下特点：(1)起动时，n=0

不能自起动。(2)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。即单相异步电动机的转向是由起动转矩方向决定的。(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。2．单相异步电动机的主要类型(1)电容起动异步电动机起动时：两相电机，产生旋转磁场。运行时：单相电机（副绕组切除）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。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(2)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，即为两相电机。特点：电容值按运行性能要求选取，故运行性能较好，但起动性能较差。(3)单相双值电容异步电动机起动时：电容值大（C1、C2并联），满足起动性能要求。运行时：电容值小（C2），满足运行性能要求。为两相电机，起动性能和运行性能都比较好。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(4)单相电阻起动异步电动机起动绕组a的