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1、三相异步电动机的起动及调速 内容提要：起动方法/调速方法13-1 对起动的要求/起动方法选择一、对异步电动机起动的要求 起动过程是指电动机从静止到达到正常工作转速(额定转速)的过程。 起动过程中电流一般较大，为了避免电机在起动过程中损坏和降低起动电流对电网 的影响，一般希望起动过程越快越好。三相异步电动机的电流公式I2=U1/sqrt(R1+R2/s)2+(X1s+X2s)2额定运行时，s=sN=0.020.06,若取 s=0.05,则 R2/s=20R2；起动时，s=l,R2/s=R2, 可见起动时，电动机的阻抗显著减小，电流显著增大。Ist=I2=Ul/sqrt(Rl+R2)2+(Xls+
2、X2s)2 起动电流大约为额定电流的4-7 倍。 尽管起动电流很大，但起动转矩并不大。T=CTFlI2cosj2起动转矩不大的原因：(1)起动电流大，阻抗压降大，感应电势小，磁通F1也小； s=1 时:cosj2=R2/sqrt(R22+X2s2),很小。Tst=(1-2)TN对起动过程的要求：(1)Tst足够大；Ist不能太大。 不同的起动方法就是在保证一定转矩的情况下，采取不同的措施限制起动电流。二、决定异步电动机起动方法的原则 具体情况具体分析。电网容量+电机容量+具体应用场合。电动机容量相对于电网容量很小时，可以直接起动；如果生产机械对转矩要求不大， 则只考虑限制电流；如生产机械对转矩
3、要求较高，则既要限制电流，又要保证需要的转矩起动方法有：笼形异步电动机的直接起动/笼形异步电动机的降压起动/绕线式异步 电动机的起动。13-2 鼠笼式异步电动机直接起动利用闸刀或者接触器把电动机直接接到具有额定电压的电源上。设备和操作简单，在电网容量相对较大的情况下采用。 频繁起动电动机：电动机容量/供电变压器容量20%允许直接起动； 不频繁起动电动机：电动机容量/供电变压器容量30%允许直接起动； 如果没有独立的供电变压器，则限制电网电压降不能超过5%。13-2 鼠笼式异步电动机降压起动 若电源供电变压器的容量不够大时，就采取降压起动。由于转矩也随着电压下降而 平方地下降，所以这种方法适合于
4、对转矩要求不高的场合。一、定子绕组串电阻或者电抗器起动在定子绕组的电路中串入一个三相电阻器或者电抗器来分担一部分电源电压，使得 电机绕组的实际电压降低，达到降低起动电流的目的。串电阻器起动时，要消耗较大的功率；串电抗器起动时，当K2短接起动电抗器时 换产生较大的短路电流，所以串电抗适合于起动转矩要求不大且起动不频繁的场合。k=UN/Ust； Ist/Ist=1/k； Tst/Tst=1/k2二、星-三角(Y/D)起动适合于正常运行为D接法的电动机。k=UN/Ust=sqrt(3)； Ist/Ist=1/3； Tst/Tst=1/3三、应用自耦变压器(起动补偿器)起动k=UN/Ust； Ist/
5、Ist=1/k2； Tst/Tst=1/k2QJ2 型自耦变器有不同的降压抽头， 1/k=0.73,0.64,0.55 以备选择。13-4 绕线式异步电动机的起动 降压起动在限制起动电流的同时，大大降低了起动转矩。在需要较大起动转矩的应 用场合，人们不得不选择价格昂贵的绕线式异步电动机。绕线式异步电动机的特点是可以在转子回路中接入附加电阻，以改善其起动和调速 性能。如果R2+Rst=sqrtR12+(Xls+X2s)2,则获得最大起动转矩。一、串电阻分级起动(1) 1C闭合，2C,3C,4C断开，额定电压，串入电阻(R+R+R)，起动点在3的a点， 起动转矩 T2R1,这时， Tmax变化不大
6、。当f1较低时X1s+X2s较小，随着f1的降低，Tmax变化较大。在低速时甚 至拖不动负载。二、从基频向上变频调速升高电源电压时不允许的，在频率上调时，只能保持电压不变 频率越大，磁通就越小，类似于直流电动机的弱磁增速。T=PM/W1=m1pU12R2/s/2pf1(R1+R2/s)2+(X1s+X2s)2 =m1p2U1R2/s/(2pf1)/(R1+R2/s)2+(X1s+X2s)2 频率较高时R1可以忽略，sm=R2/sqrtR12+(X1s+X2s)2R27(Xls+X2s)*l/flTmax= l/2mlpUl2/(2pfl)/Rl+sqrtRl2+(Xls+X2s)2 1/2m1
7、pU12/(2pf1)/(X1s+X2s*1/f12频率越高时，越小，也越小，最大转矩时的转差Dnm=smn1=C/f160f1/p=常数 机械特性运行段近似平行。变频调速的特点：(1) 从基频向下调时，为恒转矩调速方式；从基频向上调时，为近似恒功率调速方式(2) 调速范围大。(3)调速稳定性好。(4)无级调速。13-8 绕线异步电动机的调速 一、转子回路串电阻调速给绕线式异步电动机的转子回路串入调节电阻Rtj,其机械特性曲线T=f(s)形状将 发生变化。最大转矩的位置随所串电阻的增大而下移。若电动机驱动恒转矩负载，本来工作于a点，串入调节电阻Rtj后，工作点会移动 到b点。由于ab点的电磁转
8、矩相等，所以R2/sa=(R2+Rtj)/sbR2/sa=(R2+Rtj)/sb 串入电阻前后的两个稳态，电动机的阻抗没有发生变化，所以电流不变，转矩也不 变。由于PM=TW1，所以电磁功率也保持不变。而总的机械功率PW=TW随着转速下降而减 小。所减少的功率消耗在了调节电阻上。一、转子回路接入附加电势调速(串级调速)(1) 原理串电阻调速时，调节电阻中消耗较大的能量。串附加电势可以克服这一缺憾。I2=(sE2+Ed)/(R2+jsX2s)若Ed与sEd相位相反，则串入Ed后,I2下降，电磁转矩T也下降，如果负载转矩 T2不变，则电动机将减速，s增大，电流I2和电磁转矩T回升，直到T=T2。电动机则在新 的转差率s下稳定运行。由于转子电势的频率势变化的，所以要获得与转子电势频率相同的附加电势，装置 比较复杂。(2) 可控硅串级调速系统(略)(3) 串级调速特点： 效率高、机械特性硬/
