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第五章 三相异步电动机的电力拖动 电气工程系 胡幸鸣 第一节 三相异步电动机的电磁转矩表达式 二、电磁转矩的参数表达式 第二节 三相异步电动机的机械特性 第二节 三相异步电动机的机械特性 第三节 三相异步电动机的起动 第三节 三相异步电动机的起动 二、三相笼型异步电动机的起动 二、三相笼型异步电动机的起动 2 ．减压起动 2 ．减压起动 2 ．减压起动 2 ．减压起动 3.软起动 4．改善起动性能的笼型异步电动机 4．改善起动性能的笼型异步电动机 4．改善起动性能的笼型异步电动机 三、三相绕线转子异步电动机的起动 三、三相绕线转子异步电动机的起动 三、三相绕线转子异步电动机的起动 三、三相绕线转子异步电动机的起动 第四节 三相异步电动机的制动 一、能耗制动 二、反接制动 二、反接制动 2．倒拉反接制动(正接反转) 2．倒拉反接制动(正接反转) 三、回馈制动(再生发电制动) 三、回馈制动(再生发电制动) 三、回馈制动(再生发电制动) 第五节 三相异步电动机的调速 一、笼型异步电动机的变极调速 二、变频调速 三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速 三、绕线转子异步电动机转子串电阻调速 四、绕线转子异步电动机的串级调速 四、绕线转子异步电动机的串级调速 四、绕线转子异步电动机的串级调速 五、绕线转子异步电动机的斩波调速 为了改善绕线转子异步电动机转子串电阻调速中低速时效率低的缺点，将消耗在外串电阻上的大部分sPem送回到电网，提高系统的运行效率。串级调速就是根据这一指导思想而设计出来的。 1． 串级调速原理 串级调速是指在转子上串入一个和转子同频率的附加电动势Ef去代替原来转子所串的电阻。 (1) Ef与E2s反相时 (2) Ef与E2s同相时 若平滑地调节Ef，则就能平滑地调低速度 若平滑地调节Ef，则就能平滑地调高速度 晶闸管串级调速原理图 2． 串级调速的实现 为获得一个大小、相位可调，其频率与异步电动机转子频率相等的附加电动势。在工程上是先将转子电动势通过整流装置变成直流电动势，然后串入一个可控的附加直流电动势去和它作用，从而避免了随时变频的麻烦。 (2) 双笼型异步电动机 起动笼（上笼）? 导条截面较小（电阻率较大的黄铜或铝青铜等制成）电阻较大。起动时的集肤效应使下笼电抗大，电流主要流过上笼，起动电流减小，起动转矩增大，可重载起动。 运行笼?（下笼） 导条的截面积较大（电阻率较小的紫铜制成），电阻较小。运行时集肤效应消失，电流主要流过下笼。? 双笼型异步电动机转子槽型及机械特性 对于需要大、中容量电动机带动重载起动的生产机械或者需要频繁起动的电力拖系统，不仅要限制起动电流而且还要足够大的起动转矩。这就需要用三相绕线转子异步电动机转子串电阻或串频敏变阻器来改善起动性能。 转子串电阻三级起动图 转子串电阻三级起动特性 1．转子串电阻起动 起动时，转子串入全部电阻，( r2+Rst)↑，Ist ↓，Tst ↑。常用分级切除电阻(称分级起动)，使起动较平稳。 切换转矩 最大起动转矩 负载转矩 如三级起动 起动过程：a?b?c?d?e?f?g最后将稳定运行于固有机械特性的h点。 可见串电阻起动，在逐级切除电阻的瞬时，转矩从Tst2跃至Tst1，使起动不够平稳。当不需频繁起动或调速时，可用频敏变阻器起动。 2. 转子串频敏变阻器起动 30～50mm厚钢片叠压成铁心，铁损大 起动时，s=1即f2=f1最高，频敏变阻器铁耗pFem最大，对应的等效电阻Rmp也很大。使Ist ↓ ，Tst ↑，获得较好的起动性能。随着n ↑ ，s↓，f2↓ , 因pFem ?f 2 ↓，Rmp ↓ (这时sXmp也↓)，即随n ↑，自动且连续地减小起动电阻值。当转速接近额定值时，sN很小即f2极低，所以Rmp及sXmp都很小，相当于将起动阻抗全部切除。 可见，绕线转子异步电动机转子串频敏变阻器起动，具有转子串电阻起动即减小起动电流又增大起动转矩的优点，同时还具有等效起动电阻随转速升高自动且连续地减小的优点，所以起动的平滑性优于转子串电阻分级起动。 注意： 无论是绕线转子串电阻起动还是串频敏变阻器起动，起动快完毕时，都应把电刷提起且将三只集电环短接，以减小运行中的电刷摩擦损耗，使电动机运行于固有特性上。 当电动机停止运行时，应把电刷重新放下，且把起动电阻全部接入或频敏变阻器接入，以便下次起动时用。 制动目的：快速停车、反向或限速 制动特点：产生一个与电动机转向相反的电磁转矩 (Ⅱ、Ⅳ象限) 制动要求：限制制动电流，产生较大制动转矩 制动方法：能耗制动、反接制