1、三相異步電動機(jī)的起動、調(diào)速和制動,當(dāng)定子的對稱三相繞組 按規(guī)定的接線方式； 定子不經(jīng)任何阻抗直接加額定電壓、額定頻率的三相電壓； 轉(zhuǎn)子回路不串任何阻抗，直接短路。,這種情況下得到的nf（T）， 稱為固有機(jī)械特性。,固有機(jī)械特性的特殊點(diǎn),固有機(jī)械特性的特殊點(diǎn)： 起動點(diǎn)A：該點(diǎn)S1； 臨界點(diǎn)B：該點(diǎn)SSm； 額定點(diǎn)C：該點(diǎn)SSn； 同步點(diǎn)D：該點(diǎn)S0， 又稱理想空載點(diǎn)；,三、人為機(jī)械特性,人為地改變電動機(jī)的任一個(gè)參數(shù)（如U1、f1、P、定子回路電阻或電抗、轉(zhuǎn)子回路電阻或電抗）的機(jī)械特性稱為人為機(jī)械特性。,降低定子端電壓的人為特性； 改變轉(zhuǎn)子回路的電阻的人為特性； 改變定轉(zhuǎn)子回路電抗的人為特性； 改

2、變極數(shù)后的人為特性； 改變輸入頻率的人為特性；,起動轉(zhuǎn)矩：,最大轉(zhuǎn)矩：,臨界轉(zhuǎn)差率：,人為特性曲線,三相感應(yīng)電動機(jī)的起動,起動性能包括： 起動電流倍數(shù)Ist/IN; 起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst/TN; 起動時(shí)間 起動時(shí)消耗的能量 起動設(shè)備的簡單和可靠； 起動的過渡時(shí)間,異步電動機(jī)直接起動時(shí)的問題：電流大但轉(zhuǎn)矩并不大。,起動時(shí)， S1， 等效阻抗小， 起動電流大； f2f1 ， 2接近900， cos 2很小， 轉(zhuǎn)子電流有功分量小。,異步電動機(jī)的起動， 存在兩種矛盾： 電動機(jī)起動電流大， 供電網(wǎng)絡(luò)承受沖擊電流能力有限； 電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩小， 負(fù)載要求有足夠的轉(zhuǎn)矩才起動；,異步電動機(jī)起動分四種情況： 小容量

3、輕載起動； 中、大容量輕載起動； 小容量電機(jī)重載起動； 中、大容量重載起動；,一、小容量電動機(jī)輕載起動直接起動,不僅取決于電機(jī)本身的大小， 還與供電電網(wǎng)容量和供電線路長短有關(guān)。 （要求母線降落不大于10）,電動機(jī)容量與供電變壓器的比值； 起動是否頻繁； 供電線路距離； 同一臺變壓器其它用戶的要求；,一般7.5KW以下電機(jī)允許直接起動。,按電網(wǎng)容量允許直接啟動的籠形電動機(jī)功率,二、中、大容量電動機(jī)輕載起動降壓起動,此時(shí)主要矛盾是電流。 降低電流的方法， 主要靠降低電壓。,起動電流：,降壓起動時(shí)， 起動電流與定子電壓成比例降低。待轉(zhuǎn)速升高到一定值， 恢復(fù)全電壓。,注意： 起動轉(zhuǎn)矩與U2成正比， 降

4、壓起動后，起動轉(zhuǎn)矩 比起動電流降低得更厲害。,常用的降壓起動方法,定子串電阻或電抗降壓起動； 用自耦變壓器降壓起動； Y起動 延邊三角形起動,定子串電阻或電抗降壓起動,用自耦變壓器降壓起動,設(shè)自耦變壓器的電壓變比為 k,Y起動,Y接法起動時(shí)的起動轉(zhuǎn)矩也減小到,三、小容量電動機(jī)重載起動,主要矛盾是起動轉(zhuǎn)矩不足。,解決的方法： 容量大一號的電機(jī)； 高起動轉(zhuǎn)矩的電動機(jī)特殊電機(jī),特殊電機(jī)獲得高起動轉(zhuǎn)矩的原因， 主要是轉(zhuǎn)子電阻的影響。轉(zhuǎn)子參數(shù)自動隨轉(zhuǎn)速的變化而變化。 如雙鼠籠電機(jī)和深槽電機(jī)。,集膚效應(yīng),將導(dǎo)體看成許多單元導(dǎo)體的并聯(lián)； 越接近槽口的導(dǎo)體所交鏈的漏磁通越少， 即漏抗??；接近槽底的單元，漏抗大

5、； 導(dǎo)體電流密度分布不均， 產(chǎn)生把電流向槽口排擠的“趨表效應(yīng)”； 電機(jī)轉(zhuǎn)速越低， 轉(zhuǎn)子電流頻率越高， 趨表效應(yīng)越突出； 導(dǎo)體的導(dǎo)電高度縮小， 轉(zhuǎn)子電阻增加；,深槽式：高度是寬度的1012倍， 堵轉(zhuǎn)時(shí)， 電阻達(dá)額定運(yùn)行的3倍， 隨著轉(zhuǎn)速升高， 頻率降低， 電流分布趨向均勻， 轉(zhuǎn)子電阻自動減小。,雙鼠籠式： 兩套繞組， 材料不同， 截面也不同。 外籠： 起動籠， 截面小， 材料選用電阻系數(shù)大； 內(nèi)籠： 工作籠， 截面大， 電阻系數(shù)小。,四、中、大容量電動機(jī)重載起動,兩種矛盾同時(shí)起作用。 采用繞線式電機(jī)， 轉(zhuǎn)子串電阻。 既增大起動轉(zhuǎn)矩， 又減小起動電流。 常用的方法：轉(zhuǎn)子串電阻或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器。,

6、轉(zhuǎn)子串電阻,串頻敏變阻器,頻敏變阻器特點(diǎn)：磁路較飽和，電抗較小 ， 鐵耗隨頻率變化,隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的逐漸上升 轉(zhuǎn)子繞組中的電流頻率逐漸降低 頻敏變阻器鐵心中的損耗逐漸減小，反映鐵耗的電阻跟著減小。 當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，頻率極低，Rm和Xm很小，相當(dāng)于將起動電阻全部切除。,三相感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速,要求電動機(jī)具有幾種轉(zhuǎn)速； 在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)速；,調(diào)速的方法：,（1） 改變定子繞組的極對數(shù)P； （2）改變電源的頻率f1； （3）改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率； 改變定子繞組的端電壓； 改變定子繞組的外加電阻或電抗； 轉(zhuǎn)子回路加電阻或電抗； 轉(zhuǎn)子回路引進(jìn)fsf的外加電勢,一、變極調(diào)速,單繞組雙速電機(jī)：一套定

7、子繞組具備兩種極對數(shù)而得到兩個(gè)不同同步轉(zhuǎn)速； 三速或四速電機(jī)： 定子內(nèi)放兩套獨(dú)立的繞組；,單繞組雙速電機(jī)原理： A1X1和A2X2串聯(lián)形成四極磁場； A1X1和A2X2串聯(lián)， A2X2反向， 形成兩極磁場；,變極調(diào)速的注意點(diǎn)： （1）為獲得恒定的平均轉(zhuǎn)矩， 定、轉(zhuǎn)子繞組的極對數(shù)必須保持一致。 因此一般只適用于鼠籠式異步機(jī)。 （2）在改變繞組接法時(shí)， 要保證變極后三相繞組的對稱以及基波磁勢的轉(zhuǎn)向不變。 （3）變極調(diào)速是一個(gè)有級調(diào)速。 極數(shù)變換后， 節(jié)距、相帶、氣隙磁密都要變化， 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩和額定容量都要變化。,二、變頻調(diào)速,如果電源頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)， 則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可以連續(xù)、平滑調(diào)節(jié)。,要求：

8、 氣隙磁通量保持基本不變； 磁路的飽和程度不變； 激磁電流和電動機(jī)的功率因數(shù)可以保持基本不變。 電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩保持不變；,由基頻向下的調(diào)速,電壓方程：,降低電源頻率， 必須同時(shí)減小電源電壓。,（1）保持E1/f1不變， 降頻調(diào)速,E1/f1不變，m等于常數(shù) 。恒磁通的控制方式。,改變頻率， 電機(jī)的Tm以及此時(shí)的轉(zhuǎn)速變化與f1無關(guān)。,用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載：,電磁轉(zhuǎn)矩不變， 屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法。,用于恒功率負(fù)載：,過載能力下降,保持E1/f1不變， 降頻調(diào)速優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)械特性硬， 調(diào)速范圍寬； 低速運(yùn)行穩(wěn)定性好； 無級調(diào)速平滑性好； 正常負(fù)載時(shí)， 轉(zhuǎn)差率小， 轉(zhuǎn)子銅耗少， 效率高；,磁通近似等于常數(shù)，

9、屬于近似的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式。 在低頻運(yùn)行時(shí)， Tm下降較多， 可能帶不動負(fù)載。,（2）保持U1/f1不變， 降頻調(diào)速,2. 由基頻向上調(diào)速,U1為額定值不變， 隨著f1升高， 氣隙磁通減小。,是恒功率的調(diào)速方法。,變頻調(diào)速的總結(jié),（1） 機(jī)械特性基本平行， 特性硬， 調(diào)速范圍寬， 轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性好； （2） 運(yùn)行時(shí)S小， 轉(zhuǎn)差功率損耗小， 效率高 （3） 頻率連續(xù)可調(diào)， 為無級調(diào)速 （4） 保持E/f為常值， 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 保持U/f為常值， 為近似恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速 U1恒定， 頻率向上調(diào)，為恒功率調(diào)速 （5） 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載， 保持U1/f1為常值 恒功率負(fù)載， U1/f1為常值； 通風(fēng)機(jī)型負(fù)載：U1/f12

10、為常值,變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)變頻器,通用變頻器通過選擇合適的運(yùn)行曲線與負(fù)載曲線相匹配。,三、改變轉(zhuǎn)差率,2 轉(zhuǎn)子加電阻（繞線式電機(jī)）,對于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,3 串級調(diào)速,在轉(zhuǎn)子回路接入一個(gè)轉(zhuǎn)差頻率的附加電動勢，改變附加電動勢的大小和相位 將轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械能加以利用， 或者送回電網(wǎng)。即又較高的 效率， 又能達(dá)到調(diào)速的目的。,串級調(diào)速的原理：,有超同步、亞同步和改善功率因數(shù)三種控制形式。,串級調(diào)速的實(shí)現(xiàn),雙饋電機(jī),采用串級調(diào)速方法的繞線式電機(jī)。,定子三相電源供電， 轉(zhuǎn)子經(jīng)變頻器接轉(zhuǎn)差 頻率的電壓； 轉(zhuǎn)子電流為轉(zhuǎn)差頻率， 轉(zhuǎn)子磁勢波在氣隙中轉(zhuǎn)速恒為同步速；,優(yōu)點(diǎn)： 調(diào)速范圍廣， 性能好； 保持穩(wěn)定和防止振蕩

11、的問題較復(fù)雜。 適用于負(fù)載平穩(wěn)、調(diào)速快速性不高的場合。,三相感應(yīng)電動機(jī)的制動,三相異步電動機(jī)的電動狀態(tài)：T與n同方向，電機(jī)從電源吸收電功率，扣除自身損耗外， 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功率送至負(fù)載； 三相異步電動機(jī)的制動狀態(tài)：T與n方向相反；,制動狀態(tài)方式： 反接制動； 回饋制動； 能耗制動；,一、反接制動,1. 轉(zhuǎn)向反向的反接制動（正接反轉(zhuǎn)）,重物下放的例子：,TZ與轉(zhuǎn)速n方向一致。 穩(wěn)態(tài)時(shí)， 電磁轉(zhuǎn)矩TTZ， 方向與n相反。,從機(jī)械特性分析：,A點(diǎn)（電動狀態(tài)） n0, T0,B點(diǎn)（制動狀態(tài)） n0,轉(zhuǎn)差率：,性質(zhì)：,等效電阻：,吸收機(jī)械功率；,電能從定子傳向轉(zhuǎn)子；,全部消耗在電阻上；,2、兩相對調(diào),電機(jī)原

12、運(yùn)行于電動狀態(tài)，兩相對調(diào)后， 氣隙磁密立即反向， 以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)； 電機(jī)機(jī)械特性從1到2；,反接的過程， 從反接開始到轉(zhuǎn)子速度為零的過程。,兩種反接制動， 均有S1, 機(jī)械功率為輸入。 區(qū)別： 前者由負(fù)載提供機(jī)械功率 后者由整個(gè)轉(zhuǎn)動部分提供儲能。,二、異步機(jī)的回饋制動,回饋制動的實(shí)現(xiàn),三、異步電動機(jī)的能耗制動,制動時(shí)， 三相繞組脫離三相電源， 由直流電流過定子繞組，在氣隙中形成恒定磁場。,過程分析：,由于慣性， 轉(zhuǎn)子仍以n速度旋轉(zhuǎn),在制動轉(zhuǎn)矩和負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下， 轉(zhuǎn)子減速至n0。,能耗制動可使反抗性負(fù)載準(zhǔn)確停機(jī)， 使位能性負(fù)載勻速下放。 注意：恒定磁場獲得， 需通過定子繞組的改接,風(fēng)扇電機(jī),

13、罩極式排氣扇電機(jī),冰箱電機(jī),電動縫紉機(jī)電機(jī),電容分相電機(jī),單相異步電動機(jī),單相異步電動機(jī)由單相電源供電，使用方便，廣泛應(yīng)用于家電、電動工具、醫(yī)療器械中。,單相異步電動機(jī),與同容量的三相異步電動機(jī)比較，單相異步電動機(jī)的體積大、運(yùn)行性能較差，單相電機(jī)只做成小容量的。 單相異步電動機(jī)通常在定子上有2相繞組，轉(zhuǎn)子是普通的鼠籠轉(zhuǎn)子。 單相異步電動機(jī)類型： (1)單相電阻分相起動異步電動機(jī)； (2)單相電容分相起動異步電動機(jī)； (3)單相電容運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)； (4)單相電容起動與運(yùn)轉(zhuǎn)異步電動機(jī)； (5)單相罩極式異步電動機(jī)。,單相電機(jī)機(jī)械特性,一相定子繞組通電時(shí)的機(jī)械特性： 一相定子繞組通電時(shí)電機(jī)中的電磁轉(zhuǎn)矩為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的疊加。,合成T=f(s