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1、第七章第七章 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动第一节第一节 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性 三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速与电磁转矩之间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所间的关系，由于电机的转速与转差率之间存在一定的关系，所以异步电动机的机械特性通常用以异步电动机的机械特性通常用 表示。表示。一、机械特性的三种表达式一、机械特性的三种表达式（一）物理表达式（一）物理表达式随电机转差率随电机转差率S S变化变化（二）参数表达式（二）参数表达式根据异步机的简化等效电路，可得根据异步机的
2、简化等效电路，可得代入上式得代入上式得 2固定固定、时时 可以将之间的关系画成曲线，可以将之间的关系画成曲线， 称为称为曲线曲线 （1 1）额定工作点）额定工作点B B 3（2 2） 起动点起动点A A（3 3） 理想空载转速点理想空载转速点H H起动转矩倍数：起动转矩倍数： 4（4 4） 最大转矩点最大转矩点P P转矩过载系数：转矩过载系数： 5（三）实用表达式（三）实用表达式将式将式代入上式得代入上式得: :6在将式在将式代入上式并简化得代入上式并简化得: :忽略忽略简化：简化：7二、固有机械特性二、固有机械特性 三相异步电动机在额定电压、额定频率不变，定、转子回三相异步电动机在额定电压、
3、额定频率不变，定、转子回路不接入任何电路元件条件下的机械特性称为固有机械特性。路不接入任何电路元件条件下的机械特性称为固有机械特性。 8三、人为机械特性三、人为机械特性（一）改变定子电压的人为机械特性（一）改变定子电压的人为机械特性9（二）定子回路串接三相对称电阻的人为机械特性（二）定子回路串接三相对称电阻的人为机械特性10( (三三) ) 定子电路串联对称电抗定子电路串联对称电抗11（四）转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性（四）转子回路串入三相对称电阻的人为机械特性12第二节第二节 三相异步电动机的启动三相异步电动机的启动一、异步电动机的启动性能一、异步电动机的启动性能1 1生产机械对电
4、动机启动的主要要求生产机械对电动机启动的主要要求（1 1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动 （2 2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。 （3 3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。生产机械的冲击。（4 4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。（5 5）启动过程中的功率损耗越小越好。）启动过程中的功率损耗越小越好。132 2异步电动机的启动特性异步电动机的启动特
5、性（1 1）启动电流大：）启动电流大： 一般启动电流一般启动电流I Istst 可达额定电流可达额定电流I IN N 的的5 57 7倍；倍；（2 2）启动转矩小：）启动转矩小： 一般一般T Tstst = (0.8 - 1.5)T = (0.8 - 1.5)TN N 。 双笼异步电动双笼异步电动机的机械特性机的机械特性14二、三相笼型异步电动机的启动二、三相笼型异步电动机的启动 （一）直接起动（一）直接起动 直接起动的方法就是将额定电源电压直接接到笼型异步电直接起动的方法就是将额定电源电压直接接到笼型异步电动机的定子绕组上。动机的定子绕组上。 异步电动机直接起动时对电网的影响还取决于供电电网
6、容量异步电动机直接起动时对电网的影响还取决于供电电网容量的大小。一般直接起动只能在的大小。一般直接起动只能在 以下的小功率电动机中使用。以下的小功率电动机中使用。当电动机功率大于当电动机功率大于 时，可用下面经验公式计算起动电流时，可用下面经验公式计算起动电流倍数是否满足直接起动的要求，即倍数是否满足直接起动的要求，即15（二）降压启动（二）降压启动1. 1. 星星- -三角形启动三角形启动（Y Y） 在正常运行时是接成在正常运行时是接成形形 16即即2.2.自耦变压器降压启动自耦变压器降压启动17自耦变压器从电网汲取的电流：自耦变压器从电网汲取的电流： 其中：其中：电压降低到：电压降低到：
7、起动转矩降低到：起动转矩降低到： 自耦变压器二次侧一般有三个抽头，分别为一次侧电压的自耦变压器二次侧一般有三个抽头，分别为一次侧电压的 和和 即：即：18三、转子回路串电阻启动三、转子回路串电阻启动 在转子回路中串联适当的电阻在转子回路中串联适当的电阻, ,既能限制起动电流，又既能限制起动电流，又能增大起动转矩。能增大起动转矩。 为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻。动电阻。 绕线式异步电机可以采用转子电路串接三相对称电阻或绕线式
8、异步电机可以采用转子电路串接三相对称电阻或频敏变阻器的起动方法，这种起动方法不仅可以减小起动电频敏变阻器的起动方法，这种起动方法不仅可以减小起动电流，还可以增加起动转矩，使起动性能大为改善，这是笼型流，还可以增加起动转矩，使起动性能大为改善，这是笼型异步电动机所不具有的特点。下面介绍绕线式异步电机的这异步电动机所不具有的特点。下面介绍绕线式异步电机的这两种起动方法。两种起动方法。（一）转子串电阻分级起动（一）转子串电阻分级起动 在绕线式异步电机转子回路串多级电阻，起动时逐级切在绕线式异步电机转子回路串多级电阻，起动时逐级切除转子串接电阻的起动过程。除转子串接电阻的起动过程。 19 20（二）转
9、子回路串频敏变阻器起动（二）转子回路串频敏变阻器起动 把频敏变阻器接入电动机转子绕组回路，用来起动绕线式异把频敏变阻器接入电动机转子绕组回路，用来起动绕线式异步电动机，可以获得无级起动的效果。步电动机，可以获得无级起动的效果。 铁心等效电阻铁心等效电阻 与铁心绕组电流频率的平方成正比。与铁心绕组电流频率的平方成正比。 21第三节第三节 三相异步电动机的电气制动三相异步电动机的电气制动阻止电动机转动阻止电动机转动, ,使之减速或停车的措施称为制动。使之减速或停车的措施称为制动。 电气制动有以下几种方式电气制动有以下几种方式: :一、能耗制动一、能耗制动22能耗制动时的机械特性为能耗制动时的机械特
10、性为 23二二. . 反接制动反接制动 当异步电动机带动负载稳定运行在电动状态时，突然改变当异步电动机带动负载稳定运行在电动状态时，突然改变定子电源相序，使异步电机的旋转磁场瞬间与转速相反，电定子电源相序，使异步电机的旋转磁场瞬间与转速相反，电动机便进入了反接制动状态。动机便进入了反接制动状态。 对于绕线式异步电机，为了限制反接制动时过大的电流冲对于绕线式异步电机，为了限制反接制动时过大的电流冲击，电源相序反接的同时在转子电路中串接较大电阻，对于笼击，电源相序反接的同时在转子电路中串接较大电阻，对于笼型异步电机可在定子回路中串入电阻。型异步电机可在定子回路中串入电阻。 241 1、反抗性负载、
11、反抗性负载 当：当：异步电机将准确停车在异步电机将准确停车在D D点点 当：当：异步电机将准确停车在异步电机将准确停车在C C点点 2 2、位能性负载、位能性负载当异步电机拖动位能性负载反接制动到当异步电机拖动位能性负载反接制动到C C点时，运点时，运行点沿曲线行点沿曲线2 2从从 最后稳定运行到最后稳定运行到E E点点 异步电机工作在反向回馈制动状态。关于回馈制动状异步电机工作在反向回馈制动状态。关于回馈制动状态要在后面专题分析。态要在后面专题分析。25三、回馈制动三、回馈制动 异步电机的转速超过同步转速时，便进入回馈制动运行状态。异步电机的转速超过同步转速时，便进入回馈制动运行状态。 （一
12、）正向回馈制动（一）正向回馈制动 正向回馈制动是指异步电动机在正向电动机运转时，超过同正向回馈制动是指异步电动机在正向电动机运转时，超过同步转速而进入回馈制动状态（步转速而进入回馈制动状态（象限）。正向回馈一般发生在象限）。正向回馈一般发生在电传动机车牵引车辆下坡、电动机正向运行时降低定子电流频电传动机车牵引车辆下坡、电动机正向运行时降低定子电流频率或增加定子绕组的极对数等情况下。率或增加定子绕组的极对数等情况下。 当异步电机在固有特性上当异步电机在固有特性上A A点运行，从曲线上看：点运行，从曲线上看： 运行点从曲线运行点从曲线1 1的的A A点平移至曲线点平移至曲线2 2的的B B点，电磁
13、转矩变负。在电磁点，电磁转矩变负。在电磁转矩和负载转矩的共同作用下，电机很快减速，运行点沿转矩和负载转矩的共同作用下，电机很快减速，运行点沿 最终稳定运行在最终稳定运行在 点。点。 在正向回馈制动过程中，转差率在正向回馈制动过程中，转差率 26电动机输出的机械功率为电动机输出的机械功率为这时的三相异步电动机实际上是一台发电机，它把系统减小这时的三相异步电动机实际上是一台发电机，它把系统减小的动能转变为电能送入交流电网。的动能转变为电能送入交流电网。27( (二二) )反向回馈制动运行反向回馈制动运行 当三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载，并且电源为负相当三相异步电动机拖动位能性恒转矩负载，并且
14、电源为负相序时，电动机会高速运行于第序时，电动机会高速运行于第象限，此时电磁转矩为象限，此时电磁转矩为 转速为转速为 , ,如图中的如图中的B B点。点。 28反向回馈制动时的同步转速为反向回馈制动时的同步转速为 , , 电机转速为电机转速为 , , 因此转差率为因此转差率为因此，反向回馈制动运行时，电动机的功率关系与正向回因此，反向回馈制动运行时，电动机的功率关系与正向回馈制动过程是一样的，电动机是一台发电机，它把从负载馈制动过程是一样的，电动机是一台发电机，它把从负载位能减少而输入的机械功率转变为电功率，然后回送给电位能减少而输入的机械功率转变为电功率，然后回送给电网。从节能的观点看问题，反向回馈制动下放重物比能耗网。从节能的观点看问题，反向回馈制动下放重物比能耗制动下放重物要好。制动下放重物要好。29
