电动机的起动与调速

电动机的起动与调速第1页，课件共23页，创作于2023年2月电动机的启动电流当感应电动机处在停止状态时，从电磁的角度看，就象变压器，接到电源去的定子绕组相当于变压器的一次线圈，成闭路的转子绕组相当于变压器被短路的二次线圈；定子绕组和转子绕组间无电的的联系，只有磁的联系，磁通经定子、气隙、转子铁芯成闭路。当合闸瞬间，转子因惯性还未转起来，旋转磁场以最大的切割速度---同步转速切割转子绕组，使转子绕组感应起可能达到的最高的电势，因而，在转子导体中流过很大的电流，这个电流产生抵消定子磁场的磁能，就象变压器二次磁通要抵消一次磁通的作用一样。第2页，课件共23页，创作于2023年2月启动后为什么小：随着电动机转速增高，定子磁场切割转子导体的速度减小，转子导体中感应电势减小，转子导体中的电流也减小，于是定子电流中用来抵消转子电流所产生的磁通的影响的那部分电流也减小，所以定子电流就从大到小，直到正常。定子方面为了维护与该时电源电压相适应的原有磁通，遂自动增加电流。因为此时转子的电流很大，故定子电流也增得很大，甚至高达额定电流的4-7倍，这就是启动电流大的缘由。第3页，课件共23页，创作于2023年2月电动机直接启动影响异步电动机直接启动，其启动电流可达额定电流的4-7倍，这样大的启动电流对电动机是有很大影响的。首先，使供电线路产生线路压降，影响电源电压。特别是大功率电动机，电压下降更为明显。电动机的转矩与电压平方成正比，如果电压下降严重时，不仅该台电动机启动困难，而且将使线路上所带的其他电动机因电压过低而转矩过小，影响电动机的出力，甚至使电动机自行停了下来。过大的启动电流，将使电动机以及线路产生能量损耗。当然，电动机一经启动后，电流也就随之减小。但在一些特殊情况下，如频繁启动的电动机，因启动电流而引起的发热就需要考虑。特别是在一些启动较慢和启动过程较长的情况下，能量损耗较大，发热更为严重。启动电流过大对电动机及线路都是不利的。为了限制启动电流，提高启动转矩，应根据具体情况采取相应的启动方法。第4页，课件共23页，创作于2023年2月三相异步电动机降压时(0.8UN)的人为机械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax第5页，课件共23页，创作于2023年2月异步电动机的起动一、起动性能电动机常用起动电流的倍数起动转矩倍数来衡量起动性能。对一般鼠笼式电动机，起动电流倍数一般为4～7倍，起动转矩倍数一般为0.9～1.3倍。可见鼠笼电动机起动电流较大，起动转矩较小，起动性能差。第6页，课件共23页，创作于2023年2月鼠笼式电动机的起动1、降低异步电动机电源电压U1;2、增加异步电动机定子、转子阻抗。对鼠笼式或绕线式电动机，可以采用不同的方法来改善起动性能。第7页，课件共23页，创作于2023年2月三相鼠笼式异步电动机的起动1、直接起动直接起动，受供电容量的限制，供电容量越大，起动电流在供电回路中引起的电压降愈小。一般来说，只要直接起动电流在电力系统中引起的电压降不超过10%～15%UN（对于经常起动的电动机取10%），就可以采用直接起动。2、降压起动第8页，课件共23页，创作于2023年2月鼠笼式异步电动机定子串电阻降压鼠笼式异步电动机定子串电抗降压起动原理图(1)定子串电阻或电抗降压起动第9页，课件共23页，创作于2023年2月异步电动机用自耦变压器降压起动原理图自耦变压器的一相绕组(2)自耦变压器降压起动第10页，课件共23页，创作于2023年2月图6.12Y形和△形接法时的电压和电流(a)△接(运行)；(b)Y接(降压起动)第11页，课件共23页，创作于2023年2月异步电动机星，三角起动原理图(3)星-三角(Y-△)起动正常情况下，KM2合上，电动机接成三角形启动时接成星形，第12页，课件共23页，创作于2023年2月绕线式异步电动机转子串接电阻起动第13页，课件共23页，创作于2023年2月转子串频敏变阻器起动图频敏变阻器的结构示意图第14页，课件共23页，创作于2023年2月图6.19频敏变阻器的结构示意图图6.20转子串频敏变阻器时的等效电路第15页，课件共23页，创作于2023年2月绕线式电动机启动性能电动机起动时为了增大起动转矩，减小起动电流，要求转子电阻大一些，运行时为了减小转子铜耗以提高电机效率，要求转子电阻小一些。对绕线式电动机，由于可以在起动时串入电阻，而在运行时把它切除，因此很好地满足了上述要求。但绕线式异步电动机结构复杂，成本较高，维护不便，使其应用受到一定限制。第16页，课件共23页，创作于2023年2月大容量鼠笼式电动机改善启动性能促使人们从鼠笼式异步电动机的转子槽形着手，设法利用“集肤效应”（也称挤流效应）来达到起动时转子电阻较大而正常运行时转子电阻自动变小的要求。具有这种起动性能的鼠笼式异步电动机就是深槽式异步电动机和双鼠笼异步电动机。第17页，课件共23页，创作于2023年2月第18页，课件共23页，创作于2023年2月

趋肤效应

亦称为“集肤效应”。交变电流通过导体时，由于感应作用引起导体截面上电流分布不均匀，愈近导体表面电流密度越大。这种现象称“趋肤效应”。趋肤效应使导体的有效电阻增加。频率越高，趋肤效应越显著。当频率很高的电流通过导线时，可以认为电流只在导线表面上很薄的一层中流过，这等效于导线的截面减小，电阻增大。既然导线的中心部分几乎没有电流通过，就可以把这中心部分除去以节约材料。因此，在高频电路中可以采用空心导线代替实心导线。此外，为了削弱趋肤效应，在高频电路中也往往使用多股相互绝缘细导线编织成束来代替同样截面积的粗导线，这种多股线束称为辫线。在工业应用方面，利用趋肤效应可以对金属进行表面淬火。

第19页，课件共23页，创作于2023年2月图6.14深槽转子导条中沿槽高方向电流的分布(a)转子槽漏磁；(b)电流密度的分布；(c)导条的有效截面深槽式异步电动机高起动性能的三相鼠笼式异步电动机(1)深槽式异步电动机(2)双鼠笼式异步电动机漏磁强，感应电动势越大，感应电流越大，感应电流总是对原电流起抵消作用。第20页，课件共23页，创作于2023年2月图6.15双鼠笼转子的结构与漏磁通(a)双鼠笼转子的结构；(b)双鼠笼转子的漏磁通第21页，课件共23页，创作于2023年2月双鼠笼深槽式电动机双鼠笼深槽式转子，在起动时，由于集肤效应，使起动电流集中于上部，相当于有效截面小，有效电阻大，功率因数增大，结果是电机的起动电流减小，起动转矩增大。正常工作时，由于转子回路频率低，集肤效应极小，双鼠笼都发挥作用，相当于有效截面增大，有效电阻减小。