异步电动机起动和制动

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1、第八章第八章 三相异步电动机的起动和制动三相异步电动机的起动和制动8.1 8.1 三相笼型转子三相笼型转子异步电动机的起动异步电动机的起动 8.1.1 直接起动（全压起动）起动的瞬间起动的瞬间n=0n=0，s=1s=1，相当于堵转状态，相当于堵转状态I I2 2很大，导很大，导 致致I I1 1也很大。也很大。I Is s= =k kI II IN N=(4-7)=(4-7)I IN N，K KI I是起动电流倍数；是起动电流倍数；起起 动的瞬间动的瞬间m m、coscos 2 2都较小，起动转矩都较小，起动转矩TsTs并不大，并不大，T Ts s=K=KT TT TN N=( 0.9=( 0

2、.9-1-1. .3 3) ) T TN N曲线如图。曲线如图。大的起动电流对电机本身影大的起动电流对电机本身影 响不大，主要是考虑对电网响不大，主要是考虑对电网 的冲击，电压降不能超标。的冲击，电压降不能超标。1 1、定子绕组串电阻或电抗起动、定子绕组串电阻或电抗起动 低压电动机用串电阻，高压电动机用串电抗。低压电动机用串电阻，高压电动机用串电抗。8.1.2 降压起动适用于正常适用于正常 运行时定子绕运行时定子绕 组接成三角形情况，即星组接成三角形情况，即星 接起动，角接运行。接起动，角接运行。2 2、定子绕组星定子绕组星 - - 三角形切换起动三角形切换起动vv每相起动电流每相起动电流vv

3、每相起动电压每相起动电压vvY Y一一D D 起动时，对供电变压器造成冲击的起动起动时，对供电变压器造成冲击的起动 电流则降低到直接起动时的电流则降低到直接起动时的1 13 3。vvY Y一一D D 起动方法用于轻载的情况。在轻载起动条件起动方法用于轻载的情况。在轻载起动条件 下，应该优先采用。下，应该优先采用。vvY Y一一D D 起动时起动转矩为直接起动时起动转矩的起动时起动转矩为直接起动时起动转矩的1/31/33 3、自耦变压器（起动补偿器）降压起动自耦变压器（起动补偿器）降压起动 经过自耦变压器降压经过自耦变压器降压 后的起动电流与直接后的起动电流与直接 起动的电流比起动的电流比 自耦

4、变压器起动时自耦变压器起动时 ，一次和二次绕组的，一次和二次绕组的 电流比电流比 自耦变压器起动时，自耦变压器起动时， 从电网输入的电流与直从电网输入的电流与直 接起动的电流比接起动的电流比起动转矩为起动转矩为 ：采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，电采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，电 压降低到压降低到KK倍，起动电流与起动转矩降低到倍，起动电流与起动转矩降低到KK2 2倍。倍。实际上起动用的自耦变压器，备有几个抽头供选用。例实际上起动用的自耦变压器，备有几个抽头供选用。例 如如QJ 2QJ 2型有三种抽头，分别为型有三种抽头，分别为 55%55%、64%64%、73%73

5、%（出（出 厂时接在厂时接在73%73%抽头上）；抽头上）；QJ 3QJ 3型也有三种抽头，分别为型也有三种抽头，分别为 4040、 60%60%、80%80%（出厂时接在（出厂时接在 6060抽头上）等。抽头上）等。 优点：适合于不同负载的起动优点：适合于不同负载的起动 。缺点：设备投资大，占地面积大，还需维修缺点：设备投资大，占地面积大，还需维修 。8.2 8.2 高起动转矩三相笼型转子高起动转矩三相笼型转子异步电动机异步电动机 8.2.1 高转差率鼠笼异步电动机高转差率鼠笼异步电动机制造时转子绕组的电阻率大，使转子电阻增大；具有堵制造时转子绕组的电阻率大，使转子电阻增大；具有堵 转转矩大

6、、堵转电流小、转差率高和机械特性软等特点，适转转矩大、堵转电流小、转差率高和机械特性软等特点，适 用于传动飞轮转矩大和不均匀冲击负载以及正、反转的工作用于传动飞轮转矩大和不均匀冲击负载以及正、反转的工作 场合。如锤击机、剪刀机、冲场合。如锤击机、剪刀机、冲压机和锻冶机等设备。压机和锻冶机等设备。 8.2.2 深槽式鼠笼异步电动机深槽式鼠笼异步电动机8.2.2 双鼠笼异步电动机双鼠笼异步电动机外笼导条细外笼导条细，采用黄铜制作，采用黄铜制作 ，电阻率大，为，电阻率大，为 起动笼；内笼导起动笼；内笼导 条粗，采用紫铜条粗，采用紫铜 制作，电阻率小制作，电阻率小 ，为运行笼。，为运行笼。8.3 8.

7、3 绕线式三相绕线式三相异步电动机的起动异步电动机的起动 8.3.1 8.3.1 转子串频敏变阻器起动转子串频敏变阻器起动接线原理图如图。接线原理图如图。起动开始，开关起动开始，开关KK 断开，电动机转子串入频敏变阻器起动。断开，电动机转子串入频敏变阻器起动。 电机转速达到稳定值后，开关电机转速达到稳定值后，开关KK接通，切接通，切 除频敏变阻器，电动机进入正常运行。除频敏变阻器，电动机进入正常运行。频敏变阻器铁芯由厚钢板叠成，三个频敏变阻器铁芯由厚钢板叠成，三个 铁芯柱上绕着三相绕组接成星形，等效电铁芯柱上绕着三相绕组接成星形，等效电 路如图：路如图：即限制了起动电流，又增大了起动转矩即限制

8、了起动电流，又增大了起动转矩 。可实现恒转矩起动。特性：可实现恒转矩起动。特性：8.3.2 8.3.2 转子串电阻分级起动转子串电阻分级起动最大起动转矩最大起动转矩T T1 1和和切换切换转矩转矩T T2 2的的 选择选择: :为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线式为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩、绕线式 异步电动机可以采用逐级切除起动电阻的转子串电阻分级起动异步电动机可以采用逐级切除起动电阻的转子串电阻分级起动 。起动过程起动过程 ：K K1 1、K K2 2、K K3 3都断开都断开 合电源，起动过程合电源，起动过程 中中T T控制在控制在T T1 1到到T T2 2

9、之之 间来确定各级电阻间来确定各级电阻 值和切除电阻的时值和切除电阻的时 间。间。 起动电阻的计算起动电阻的计算所以8.4 8.4 三相三相异步电动机各种运转状态异步电动机各种运转状态8.4.1 8.4.1 电动运转状态电动运转状态 电动运转状态：T与n同向 。正向电动特性在第 象限，反向电动在象限。8.4.2 8.4.2 回馈制动回馈制动1 . 1 . 回馈制动特点回馈制动特点 回馈制动状态的特点是电动机转速高于同步速度。回馈制动状态的特点是电动机转速高于同步速度。v轴上输出的机械功率v定子到转子的电磁功率v异步电机发电运行的自励v正向回馈制动v反向回馈制动v下放重物当三相异步电动机拖动位能

10、当三相异步电动机拖动位能 性恒转矩负载，电源为负相序（性恒转矩负载，电源为负相序（A A 、 C C、 B B）时，电动机运行于时，电动机运行于 第第 IVIV象限，电磁转矩象限，电磁转矩T T0 0，转速转速 n n 0, 0,称为反向回馈制动运行。称为反向回馈制动运行。8.4.3 8.4.3 能耗制动状态能耗制动状态 当当K K1 1断开，电动机脱离电网时，立即断开，电动机脱离电网时，立即 将将K K2 2接通，则在定子两相绕组内通入直流接通，则在定子两相绕组内通入直流 电流，在定子内形成一固定磁场。当转子电流，在定子内形成一固定磁场。当转子 由于惯性而仍在旋转时，导体切割磁场的由于惯性而

11、仍在旋转时，导体切割磁场的 方向与电动时相反，在转子中产生感应电方向与电动时相反，在转子中产生感应电 动势及转子电流反向。转矩的方向与转速动势及转子电流反向。转矩的方向与转速 的方向相反，即为制动转矩。系统储存的的方向相反，即为制动转矩。系统储存的 动能转化为电能消耗在转子总电阻上。动能转化为电能消耗在转子总电阻上。 机械特性通过原点，机械特性通过原点，U U1 1=0=0，n=0n=0，I I2 2=0=0，T=0T=0 当通过定子的直流大小不变时，其最大转矩当通过定子的直流大小不变时，其最大转矩 不变，如果转子回路的电阻增大，最大转矩所不变，如果转子回路的电阻增大，最大转矩所 对应的的转速

12、增加，特性对应的的转速增加，特性1 1、3 3。 转子回路的电阻大小不变时，如果增加通过转子回路的电阻大小不变时，如果增加通过 定子的直流，则最大转矩增大，最大转矩所对定子的直流，则最大转矩增大，最大转矩所对 应的的转速不变，特性应的的转速不变，特性1 1、2 2。1、能耗制动的原理2、定子等效电流3、转差率和等效电路将转子电路的频率、相数、有效匝数都折算到定子侧， 可得到等效电路。其各量是等效电流I1建立的磁势作用的 结果，并不是电机实际运行是的量。 4、能耗制动的机械特性 由不计铁耗电流的电流相 量图得：转速反向的反接制动 时的异步电动机特性异步电动机转速反向 反接制动电路图1 1转速反向

13、的反接制动转速反向的反接制动 转子总机械功率 为负此时的转差率电磁功率 :为正转子电路的损耗 为两者之和， 因此能量损耗较大 。8.4.38.4.3反接制动状态反接制动状态异步电动机定子两相反 接的电路图与机械特性2 2电源反接的反接制动电源反接的反接制动 为了迅速停车或反向，可将定子两相反接，工作点由A 转移到B此时转差率为 电源反接时电源反接时 ，电动机的转矩为，电动机的转矩为T T，与负载转矩共同作用，与负载转矩共同作用 下，电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的下，电动机转速很快下降，这相当于图中机械特性的BCBC段。段。在转速为零的C 点，如不切断电源， 电动机即反向起动， 进入反向的电动状态 （对应于特性CD段） ，加速到D点时，电 动机将稳定运转，实 现了电动机的反转过 程。功率关系与前同功率关系与前同 。