三相异步电动机2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,情境二 三相异步电动机起动、调速和制动,任务四 三相异步电动机的机械特性,任务五 三相异步电动机的起动,任务六 三相异步电动机的制动,任务七 三相异步电动机的调速,首先讨论三相异步电动机的机械特性，然后以机械特性为理论基础，分析研究三相异步电动机的起动、制动和调速等问题。,任务四 三相异步电动机的机械特性,三相异步电动机机械特性的三种表达式,一、物理表达式,表明：三相异步电动机的电磁转矩是由主磁通 与转子电流的有功分量 相互作用产生的。,三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以异步电动机的机械特性用 表示。,二、参数表达式,说明：电磁转矩与电源参数（,1,、,f,1,）,、,结构参数,（,R,、,X,、,m,、,p,）,和运行参数（,s,）,有关。,当,S,为某一数值时，电磁转矩有一最大值，最大转矩对应的转差率称为临界转差率，可令 求得,:,最大转矩与额定转矩之比称为过载能力,:,2,、越大，越大；与 无关。,1,、与 成正比,3,、和 都近似与漏抗成反比,在特性曲线上还有一个起动转矩，即 时的转矩,:,结论：,当其它参数一定时,1,、起动转矩与电源电压平方成正比；,2,、频率越高，起动转矩越小；漏抗越大，起动转矩越小,3,、绕线式电动机转子回路电阻越大，起动转矩先增后减,4,、起动转矩倍数,三、实用表达式,工程上常根据电机的额定功率,、,额定转速,、,过载能力来求出实用表达式。方法是：,将,T,m,和,s,m,代入即可得到机械特性方程式,。,利用电磁转矩除以最大电磁转矩可得电磁转矩的实用表达式,：,三相异步电动机的固有机械特性和人为机械特性,一、固有机械特性,固有机械特性,是指电动机在额定电压和额定频率下，按规定的接线，定、转子电路不外接阻抗时的机械特性。,s,n,0,n,N,s,N,n,m,s,m,1,0,T,N,T,st,T,m,T,em,几个特殊点：,A,B,C,D,1.,起动点,A:,2.,最大转矩点,B:,3.,额定运行点,C,4.,同步运行点,D,二、人为机械特性,人为机械特性,是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机械特性。,1.,降压时的人为机械特性,s,n,s,m,1,0,T,L,U,N,0,T,st,T,m,T,em,n,1,0.8U,N,0.64T,st,0.64T,m,下降后,和 均下降,但 不变,和 减少。,如果电机在定额负载下运行,下降后,下降,增大,转子电流因 增大而增大,导致电机过载。长期欠压过载运行将使电机过热，减少使用寿命。,2.,转子回路串对称电阻时的人为机械特性,串电阻后,、不变，增大。,在一定范围内增加电阻，可以增加 。,串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。,除了上述特性外，还有改变电源频率、极对数等人为机械特性。,1 0,T,st,T,m,T,em,s,n,0,n,1,s,m,R,2,T,st,s,m,R,2,+R,s,3,、生产机械的负载特性,（,1,）恒转矩负载：指负载转矩的大小不随转速的改变而改变的生产机械。,1,）反抗性恒转矩负载：指负载转矩的大小不变，但负载转矩的方向始终与生产机械运动的方向相反。如生产机械的摩擦转矩。,2,）位能性恒转矩负载：指不论生产机械运动的方向变动与否，负载转矩的大小和方向始终保持不变。例如起重装置的吊钩及重物所产生的转矩。,反抗性恒转矩负载特性,位能性恒转矩负载特性,（,2,）恒功率负载,（,3,）通风机型负载,负载转矩与转速成反比。,如车床的切削加工，粗加工时，切削量大，用低速；精密加工时，切削量小，用高速。,负载转矩与转速的平方成正比。例如鼓风机、水泵、油泵等的叶片所受的阻力转矩。,任务五 三相异步电动机的起动,起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程,.,对电动机的起动性能要求：起动电流小,起动转矩不大。,1.,起动电流大的原因,起动时,转子感应电动势大,使转子电流大,根据磁动势平衡关系,定子电流必然增大,.,2.,起动转矩不大的原因,从下述公式分析,起动时,远大于运行时的,转子漏抗,很大,很低,尽管 很大,但 并不大,.,由于起动电流大,定子漏阻抗压降大,使定子感应电动势减小,对应的气隙磁通减小,.,由上述两个原因使得起动转矩不大,.,一、,三相笼型异步电动机的起动,1,、直接起动,可以直接起动的条件：起动电流倍数,直接启动的优缺点,优点：设备简单，操作方便；,缺点：启动电流大，须足够大的电源。,注意：,一般,10KW,以下的电动机都可以直接起动,例 一台,20kW,电动机，,K,i,=6.5,，其电源变压器的容量为,560kVA,，能否直接起动？另一台,75kW,电动机，,I,st,/I,N,=7,，能否直接起动？,解 对,20kW,的,电动机,因为,K,i,小于电网允许的起动电流倍数，所以允许直接起动,对,75kW,的,电动机,因为,K,i,大于电网允许起动电流倍数，所以不允许直接起动,2,、降压起动,适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。,起动时,Y,接；运行时,接。,Y-,降压起动,多用于空载或轻载起动,1,）,Y-,降压起动,起动转矩关系,:,起动电流关系,:,2,）自耦变压器降压起动,方法：起动时电源接自耦变压器一次侧，二次侧接电动机。起动结束后电源直接加到电动机上。,起动电流和起动转矩：,实际上起动用的自耦变压器，备有几个抽头（电压为一次额定电压的,80%,、,60%,、,40%,）供选用，多用于,10kW,以上的三相异步电动机。,优点：一般有三个抽头，有不同的选则。,缺点：设备费用较高。,二、三相绕线型异步电动机的起动,1,、转子回路串电阻起动,在转子回路中串联适当的电阻,既能限制起动电流，又能增大起动转矩。,为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻。,电动机由,a,点开始起动，经,bcdef,gh,，完成起动过程。,起动过程,2,、转子串频敏变阻器起动,频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器。,起动时，,S2,断开，转子串入频敏变阻器,S1,闭合，电机通电开始起动。,起动时,频敏变阻器铁损大,反映铁损耗的等效电阻 大,相当于转子回路串入一个较大电阻。随着 上升,减小,铁损减少,等效电阻 减小,相当于逐渐切除,起动结束,S2,闭合，切除频敏变阻器，转子电路直接短路。,任务六 三相异步电动机的制动,一、,能耗制动,实现,：制动时，,S1,断开,电机脱离电网，同时,S2,闭合,在定子绕组中通入直流励磁电流。,制动过程中，转子的动能转变为电能消耗在转子回路电阻上,能耗制动。,直流励磁电流产生一个恒定的磁场，因惯性继续旋转的转子切割恒定磁场，导体中感应电动势和电流。感应电流与磁场作用产生的电磁转矩为制动性质，转速迅速下降，当转速为零时，感应电动势和电流为零，制动过程结束。,n,T,em,A,0,n,1,C,1,B,2,3,对笼型异步电动机,可以增大直流励磁电流来增大初始制动转矩。,对绕线型异步电动机,可以增大转子回路电阻来增大初始制动转矩。,制动电阻大小：,1,、电源两相反接的反接制动,二、,反接制动,实现,：将电动机电源两相反接可实现反接制动。,方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序，断开,QS,1,，接通,QS,2,2,、倒拉反转的反接制动,条件,:,适用于绕线式异步电动机带位能性负载情况。,实现,：在转子回路串联适当大电阻,R,B,。,电机工作点由,AB C,，,n=0,，制动过程开始，电机反转子，直到,D,点。在第四象限才是制动状态。,由于电机反向旋转，,n1,。,3,、回馈制动,实现,：电动机转子在外力作用下，使,nn,1,.,回馈制动状态实际上就是将轴上的机械能转变成电能并回馈到电网的异步发电机状态。,1,）下放重物时的回馈制动,nn,1,制动,任务七 三相异步电动机的调速,由异步电动机的转速公式,可知，异步电动机有下列三种基本,调速方法,：,（,1,）改变定子极对数 调速。,（,2,）改变电源频率 调速。,（,3,）改变转差率 调速。,一、变极调速,变极调速只用于笼型电动机。,1,变极调速,改变,p,改变,n,1,改变,n,。,用改变定子绕组接法来改变,p,，称为多速电机,变极调速只能用于笼型电机,每个线圈代表,U,相绕组的一半，称为半相绕组,.,2p=4,（顺向串联）,以,4,极变,2,极为例：,将一个半相绕组电流反向，定子绕组产生两极磁场（,2p=2,）,反向串联 反响并联,变极调速主要用于各种机床及其他设备上。,二、变频调速,改变三相异步电动机的电源频率，可以改变旋转磁场的同步转速，达到调速的目的。,1,）变频调速的条件,三相异步电动机的每相压,:U,1,E,1,=4.44,f,1,N,1,K,W,1,0,若电源电压,U,l,不变，当降低电源频率,f,1,调速时，则磁通,0,将增加，使铁心饱和，从而导致励磁电流和铁损耗的大量增加，电动机温升过高等。因此在变频调速的同时，为保持磁通,0,不变，就必须改变电源电压，使,U,1,/,f,1,或,E,1,/,f,1,为常数,额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。,降低,f,1,时，保持,U,1,/,f,1,为常数，则,0,近似为常数，在这种情况下，当降低频率,f,1,时，,n,不变。但最大转矩会变小，特别在低频低速时的机械特性会变坏，,如图,。其中虚线是恒磁通调速时,T,em,为常数的机械特性。保持,U,1,/,f,1,为常数，则低频率调速近似为恒转矩调速方式。,2,）,从基频向下调变频调速,从基频向下调变频调速,从基频向上调变频调速,3,）,从基频向上调变频调速,升高电源电压是不允许的。因此，升高频率向上调速时，只能保持电压不变，频率越高，磁通越低，是一种降低磁通升速的方法，其机械特性,如图所示,。,保持电压不变升速，近似为恒功率调速方式,绕线转子异步电动机转子串电阻调速。转子串电阻时最大转矩不变，临界转差率加大。所串电阻越大，运行段特性斜率越大。,1,）,转子串电阻调速,三、改变转差率调速,应用于笼型异步电动机,2,）,调压调速,若改变加在定子绕组上的电压，则负载,T,L,对应于不同的电源电压，可获得不同的转速。显然电动机的调速范围很宽。缺点是低压时机械特性太软，转速变化大。,这种方法主要应用于笼型异步电动机，靠改变转差率,s,调速。目前已广泛采用晶闸管交流调压线路来实现。,本次课程结束！,谢谢！,