电机与拖动基础8章讲解.ppt

第8章 三相异步电动机的启动与制动 我们知道异步电动机的作用就是拖动负载工作，那么关于它的起动、制动和调速问题就是我们关心的重点。 在三相异步电动机电力拖动系统中，电动机转速、电磁转矩、负载转矩等物理量的正方向，都按电动机惯例规定。本章讨论三相异步电动机的起动、制动及各种运行状态。 8.1 三相异步电动机的直接启动 对于电动机来说最简单、最直接的起动方法就是我们大家能最先想到的直接起动法。由前面所介绍的机械特性出发，我们知道如果在额定电压下直接起动三相异步电动机，由于最初起动瞬间主磁通约减少到额定值的一半，功率因数cos2 很低，造成了起动电流相当大而起动转矩并不大的结果。 普通鼠笼式三相异步电动机，启动电流 Is=KI IN=(4~7)IN ,启动转矩 Ts=KTTN=(0.9~1.3)TN 一般地说，容量在7.5kw以下的小容量鼠笼式异步电动机都可直接起动。启动电流较大有什么影响呢？ 1、首先对于绕组来说是非常不利的，如果电机是属于频繁起动的，频繁出现短时大电流会使电动机内部发热较多而过热。 2、变压器容量却是有限的。若变压器额定容量相对不够大时，电动机短时较大的起动电流，会使变压器输出电压短时下降幅度较大，超过了正常规定值。1）使当电动机负载较重时，启动不了。2）影响由同一台配电变压器供电的其他负载，比如说电灯会变暗，数控设备可能失常，重载的异步电动机可能停转等。 启动必须满足的条件是：启动电流要足够小；启动转矩要足够大。 启动电流和启动转矩： 降低起动电流的方法有：①降低电源电压；②加大定子边电抗或电阻；③加大转子边电阻或电抗。加大起动转矩的方法只有适当加大转子电阻，但不能过份，否则起动转矩反而可能减小。 而直接起动的最大优点就是不需要专门的起动设备。 8.2 三想鼠笼异步电动机的降压启动 8.2.1 定子串接电抗器起动： 三相异步电动机定子串电抗器起动，起动时电抗器接入定子电路；起动后，切除电抗器，进入正常运行。 串电抗起动时，可以近似把 Zk看成是电抗性质。设串电抗时电动机定子电压与直接起动时电压比值为u。 显然，定子串电抗器起动，降低了起动电流，但起动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器起动，只能用于空载和轻载。 8.2.2 Y一起动 在这里主要是利用了Y一电压之间的关系，我们知道在Y接中线电压是相电压的3倍，注意这种方法只适用与绕组在起动的时候是Y接，而运行的时候是接。 直接启动时每相起动电压为 每相启动电流 启动线电流 Y一启动时每相启动电压为 每相启动电流 启动线电流 8.2.3 自耦变压器（启动补偿器）降压启动 利用了自耦变压器有抽头可供选用，可以实现不同要求的降压。 电动机启动电压与直接启动时电压的关系 降压启动转矩与直接启动转矩的关系 自耦变压器一次电流与启动电流的关系 降压启动自耦变压器一次电流与直接启动时电流的关系 降压启动电流与直接启动时电流的关系 采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，电压降低到 倍，起动电流与起动转矩降低到 倍。 实际上起动用的自耦变压器，备有几个抽头供选用。例如QJ2型有三种抽头，分别为55%（即=55%）、64%、73%（出厂时接在73%抽头上）；QJ3型也有三种抽头，分别为40％、 60%、80%（出厂时接在 60％抽头上）等。这也是我们前面所讲的优点，但是，自耦变压器体积大，价格高，也不能带重负载起动。自耦变压器降压起动在较大容量鼠笼异步电动机上广泛应用。 前面所介绍的几种鼠笼式异步电动机降压起动方法，主要目的都是减小起动电流，但同时又都程度不同地降低了起动转矩，因此只适合空载或轻载起动。对于重载起动，尤其要求起动过程很快的情况下，则需要起动转矩较大的异步电动机。加大起动转矩的方法是增大转子电阻。对于绕线式异步电动机，则可在转子回路内串电阻。对于鼠笼式异步电动机，只有设法加大鼠笼本身的电阻值，这类电动机有高转差率鼠笼式异步电动机、双鼠笼式异步电动机和深槽式鼠笼异步电动机。下面介绍绕线式三相异步电动机的起动。 8.4 三相绕线式异步电动机的启动 前面我们已经分析了绕线式异步电动机的相关特性知识,从中我们知道通过给绕线式异步电动机的转子侧串电阻可以很好的改善电机的起动性能。 8.4.1 转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器励磁阻抗： 频敏变阻器与一般变压器励磁阻抗不完全相同，主要表现在以下两点： （1）频率为50Hz的电流通过时，阻抗比一般变压器励磁阻抗小得多。这样串在转子回路中，既限制了起动电流，又不致使起动电流过小而减小起动转矩。 （2）频率为50Hz的电流通过时, RpXp，其原因是：频敏变阻器中磁密取得高，铁心处于饱和状态，励磁电流越