第11章 三相异步电动机的起动、制动与调速.pptVIP

第11章 三相异步电动机的起动、制动与调速 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、调速及各种运行状态。 11.1 三相异步电动机的直接起动 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 很低，造成了起动电流相当大而起动转矩并不大的结果。以普通鼠笼式三相异步电动机为例，起动电流 起动转矩 如图所示为三相异步电动机直接起动时的固有机械特性与电流特性，其中 为定子每相电流，而 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。 起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 对于变压器而言，整个交流电网的容量相对于 单个的三相异步电动机来讲是非常大的。但是具体到直接供电的变压器来讲，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，例如 U＞ 10％或更严重。这样一来，影响了几个方面： （1）起动电动机本身，由于电压太低起动转矩下降很多（ ），当负载较重时，可起动不了。 （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。 起动转矩不大有什么影响呢 ？ 很显然，电机的起动是非常吃力的，l.1-1.2的条件下，电动机才能正常起动。一般地说，如果异步电动机轻载和空载起动，直接起动时的起动转矩就够大了，但是如果是重载起动例如 ，且要求起动过程快时，某些异步电动机例如绕线式三相异步电动机， 往往小于1，直接起动的起动转矩就不够大了。 从上面分析看出，三相异步电动机直接起动有些情况下是可行的，而下面两种情况下是不可行的：①变压器与电动机容量之比不足够大；②起动转矩不能满足要求。 不能直接起动的第①种情况下需要减小起动电流，第②种情况下需要加大起动转矩。 即起动必须满足的条件是： 起动电流要足够小；起动转矩要足够大。 起动电流： 从上面两个表达式我们可以看出，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。 11.2 三想鼠笼异步电动机的降压起动 11.2.1 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。显然此时的电抗器起到了分压的作用。三相异步电动机直接起动时，其每相等值电路如图（a）所示，电源电压 直接加在短路阻抗 上。定子边串入电抗X起动时，每相等值电路如图（b）所示， 加在（jX＋ ）上，而 上的电压是 。定子边串电抗起动可以理解为增大定子边电抗值，也可以理解为降低定子实际所加电压，其目的是减小起动 电流。根据等值电路，可以得出 我们知道，三相异步电动机直接起动时转子功率因数很低，这是由于电动机设计时，短路阻抗 所至，一般说来， 因此，串电抗起动时，可以近似把 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，则 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。 工程实际中，往往先给定线路允许电动机起动电流的大小 ，再计算电抗X的大小。计算公式推导如下： 其中短路阻抗为 若定子回路串电阻起动，也属于降压起动，也可以降低起动电流。但由于外串的电阻上有较大的有功功率损耗，特别对中型、大型异步电动机更不经济，因此这里不予介绍。 11.2.2 Y一 起动： 在这里主要是利用了星—三角电压之间 的关系，我们知道在星接中线电压是相电压的 倍，注意这种方法只适用与绕组在起动的时候是星接，而运行的时候是角接