电机与控制教学课件 第3章 三相异步电动机.pptVIP

启动，此时Tst1TN，绕线式异步电机拖动负载转动，转速n沿曲线1上升。为了具有更大的启动加速度，当启动转矩降到Tst2，转速升到b点时，转子回路串接的三相电阻Rc3被短接，电动机立即切换到特性曲线2，运行点从b点平移到c点，转速n再沿曲线2上升。当转速升到d点时，切除电阻Rc2。这样电阻逐段切除，电动机逐段加速，直到在固有特性上的i点稳定运行时，启动过程结束。为了保证启动过程平稳快速，一般使启动转矩的最大值Tst1取（1.5~2)TN，启动转矩最小值Tst2取（1.1~1.2)TN。 从图3-18的人为机械特性可知，改变转子回路串入电阻值，可以改变T－s（即T－n）曲线，显然，要使异步电机启动转矩达到最大转矩，异步电机转子回路的串电阻值Rc′应满足下式，即sm=R2′+Rc′R21+（X1σ+X2σ′）2=1（3-60） 转子回路串电阻可以得到最大启动转矩，由于转子回路没有串电抗，所以启动时功率因数比转子串频敏变阻器高，而且启动电阻可以兼做调速电阻。转子串多级电阻启动，可以增大启动转矩。但是异步电机功率较大时，转子电流很大，当切除一级电阻时，会产生较大转矩冲击，如b→c的转矩变化。如要在启动过程中始终保持较小的转矩冲击，使启动过程平稳，就要增加启动级数，这会导致启动设备更复杂。 （2）转子回路串频敏变阻器启动。 对于容量较大的绕线式电动机，常采用频敏变阻器来替代启动电阻。因为频敏变阻器的等效电阻是随着启动过程的转速升高自动减小。 频敏变阻器实际上是一个三相铁芯线圈，它的铁芯是由钢板或铁板叠成，其厚度大约是普通变压器硅钢片厚度的100倍，3个铁芯柱上绕着连接成Y形的3个绕组，像一个没有二次侧绕组的三相变压器，其结构如图3-19（a）所示。与变压器空载时的原边等效电路类似，频敏变阻器的等效电路是由一个线圈电阻R1、一个电抗Xm和一个反映铁芯铁损的等效电阻Rm串联而成，如图3-19（b）所示。 图3-18绕线转子电动机 串电阻分级启动特性 图3-19频敏变阻器 由于频敏变阻器铁芯钢板很厚，所以反映铁芯铁损的等效电阻Rm比一般电抗器要大，并且铁芯等效电阻Rm与铁芯绕组电流频率的平方成正比。当频敏变阻器铁芯线圈中电流频率增加时，涡流损耗将随之急剧增大，铁芯等效电阻Rm也显著增加，反之亦然。 如果把频敏变阻器接入电动机转子绕组回路，用来启动绕线式异步电动机，可以获得无级启动的效果。具体电路及分析详见第6章。 定子的磁极对数始终是相同的，而总的气隙磁动势则是F1与F2的合成。转子磁动势相对转子的旋转速度为n2=60f2p2=s60f1p=sn1，若定子旋转磁场为顺时针方向，由于nn1，所以感应而形成的转子电动势或电流的相序也必然按顺时针方向排列。由于合成磁动势的转向取决于绕组中电流的相序，所以转子合成磁动势F2的转向与定子磁动势F1的转向相同，也为顺时针方向，因此转子磁动势F2在空间的（即相对于定子）的旋转速度为n2+n=sn1+n=n1（3-22） 由上式可知，无论异步电动机的转速如何变化，定、转子磁动势总是相对静止的。 2.转子绕组各电磁量特点 在前面已提到，当三相异步电动机负载运行时，由于轴上机械负载转矩的增加，原空载时的电磁转矩无法平衡负载转矩，电动机开始降速，磁场与转子之间的相对运动速度加大，转子感应电动势增加，转子电流和电磁转矩增加，当电磁转矩增加到与负载转矩和空载制动转矩相平衡时，电动机就以低于空载时的转速而稳定运行。由此可见，当负载转矩改变时，转子转速n或转差率s随之变化，而s的变化引起了电动机内部许多物理量的变化。 （1）转子绕组感应电动势及电流的频率为f2=pΔn60=spn160=sf1（3-23） 即转子电动势的频率f2与转差率s成正比，所以转子电路和变压器的二次绕组电路具有不同的特点。 （2）转子旋转时转子绕组的电动势E2s为 E2s=4.44f2KW2Φm=4.44sf1Kw2Φm=sE2（3-24） 上式表明，转子电动势大小与转差率成正比。当转子不动时，s=1，E2s=E2，转子电动势达到最大，即转子静止时的电动势；当转子转动时，E2s随s的减小而减小。E2为转子电动势的最大值（也称堵转电动势）。 （3）转子电抗X2s为 X2s=2πf2L2=2πsf1L2=sX2（3-25）式中L2——转子绕组的每相漏电感； X2——转子静止时的每相漏电抗，X2=2πf1L2。