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1、1第第6章章 三相异步电动机的电力拖动三相异步电动机的电力拖动6.1 6.1 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性6.1.1 三相异步电动机机械特性的三种表达式机械特性是指电压与频率一定的情况下转速与电磁转矩之间的关系曲线n=f(T)，它是异步电动机最重要的特性。2（1）物理表达式（2）参数表达式（3）实用表达式34567图6.1 异步电动机的机械特性86.1.2 三相异步电动机的固有机械特性及人为机械特性(1)固有机械特性1)启动点A2)额定工作点B3)同步速点H4)最大转矩点9(2)人为机械特性1)降低U12)定子回路串接三相对称电阻3)定子回路串接三相对称电抗4)转子回路串入
2、三相对称电阻1011图6.2 异步电动机的固有机械特性12图6.3 异步电动机降低U13图6.4 异步电机定子回路串电阻的人为机械特性14图6.5 异步电机定子回路串电抗接线图及人为机械特性15图6.6 转子串接对称电阻时的人为机械特性166.2 6.2 三相鼠笼式异步电动机的启动方法三相鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法，有直接启动与降压启动两类。176.2.1 直接启动直接启动也称全压启动，启动时通过一把三相闸刀或接触器，将电动机的定子绕组直接接通额定电压的电源。186.2.2 降压启动降压启动是通过启动设备使定子绕组在启动开始时承受降低了的电压，待电机转速上升到一定值时
3、，再使定子绕组承受额定电压而稳定运行。（1）定子串电阻或电抗降压启动（2）自耦变压器降压启动（3）星三角（Y）启动（4）自耦变压器降压启动192021图6.7 鼠笼式异步电动机定子22图6.8 鼠笼式异步电动机定子串电抗23图6.9 异步电动机用自耦变压器降压启动原理图24图6.10 自耦变压器的一相绕组25图6.11 异步电动机星三角26图6.12 Y形和形接法时的电压和电流27286.2.3 软启动随着电力电子技术的发展，异步电动机的一种新的启动方法软启动应运而生。软启动的基本原理是在交流电源和电动机之间接入晶闸管电路29图6.13 异步电动机软启动器主电路原理图306.2.4 高启动性能
4、的三相鼠笼式异步电动机为了改善鼠笼式异步电动机的启动性能，可以改变转子槽形，利用“集肤效应”使启动时转子电阻增大，从而增大启动转矩并减小启动电流，在正常运行时转子电阻又能自动变小，基本上不影响运行性能。31（1）深槽式异步电动机（2）双鼠笼式异步电动机32图6.14 深槽转子导条中沿槽高方向电流的分布33图6.15 双鼠笼转子的结构与漏磁通34图6.16 双鼠笼式异步电动机的机械特性356.3 6.3 三相绕线式异步电动机的启动方法三相绕线式异步电动机的启动方法三相鼠笼式异步电动机直接启动时，启动电流很大，降压启动时，启动转矩又变小，当大、中容量的电动机需要重载启动时，既要启动转矩大，又要启动
5、电流小，鼠笼式异步电动机就无法满足要求，这时应采用三相绕线式异步电动机，在转子回路串电阻或频敏变阻器启动，既能降低启动电流，又能增大启动转矩，一举两得。36图6.17 绕线式异步电动机转子串接电阻启动376.3.1 转子回路串电阻启动绕线式异步电动机转子回路串电阻启动，线路如图6.17所示，启动时，三相转子绕组通过滑环和电刷串接对称电阻，然后将定子绕组接通电源使电动机启动，随电动机转速的上升分段减小电阻，直至电阻完全切除。待转速稳定后可将滑环短接而稳定运行。38图6.18 异步电动机的转子电路及启动特性图394041426.3.2 转子串频敏变阻器启动绕线式异步电动机转子回路串电阻启动，每级都
6、要同时切除一段三相电阻，所需开关和电阻器较多，控制线路复杂，当级数较多时，设备更为复杂和庞大，不仅增大投资，且维护麻烦。如果采用频敏变阻器，就可克服上述缺点。43图6.19 频敏变阻器的结构示意图44图6.20 转子串频敏变阻器时的等效电路45图6.21 转子串频敏变阻器时的机械特466.4 6.4 三相异步电动机的调速方法三相异步电动机的调速方法6.4.1 变极调速（1）变极原理（2）典型的变极线路及其机械特性（3） YY变极调速（4）多速电动机47图6.22 定子绕组改接以改变定子极对4849图6.23 常用的两种三相绕组的改接方法50图6.24 Y-YY变极调速的机械特性51图6.25
7、异步电动机-YY接的机械特性526.4.2 变频调速（1）变频电源（2）从基频向下调速5354图6.26 Uf1=常数向下变频调速时的机械特性55图6.27 Ef1=常数向下变频调速时的机械特性56图6.28 U1=UN向上变频调速时的机械特性576.4.3 改变转差率调速(1)转子回路串电阻调速(2)串级调速1)串级调速原理2)串级调速的机械特性3)晶闸管串级调速系统（3)调压调速（4）电磁转差离合器调速58图6.29 绕线式异步电动机转子回路串电阻调596061图6.30 串级调速时的机械特性62图6.31 晶闸管串级调速系统63图6.32 改变异步电动机定子电压64图6.33 转子电路电
8、阻较高时改变65图6.34 异步电动机改变定子电压66图6.35 异步电动机改变定子电压67图6.36 电磁转差离合器调速68图6.37 电磁转差离合器转矩的产生69图6.38 电磁转差离合器机械特性706.5 6.5 三相异步电动机的制动运行三相异步电动机的制动运行三相异步电动机的电磁转矩T与转速n方向相同时，电动机处于电动状态，此时，电机从电网吸收电能并转换为机械能向负载输出，电机运行于机械特性的一、三象限。电动机在拖动负载的工作中，只要电磁转矩T与转速n的方向相反，电动机就处于制动运行状态，此时电机运行于机械特性的二、四象限。716.5.1 能耗制动一个固定磁场，转子因惯性继续旋转，转子
9、导体切割此磁场，感应产生电动势及转子电流。根据左手定则可以确定此时转子导体所受电磁转矩的方向与转速的方向相反，为制动转矩，电动机进入制动状态。电动机迅速减速，将转子的动能转变为电能消耗在转子回路中，制动是靠消耗动能来实现的，故称为能耗制动。72图6.39 异步电动机能耗制动的电路图及机械特性73746.5.2 反接制动异步电动机的反接制动分定子两相反接制动和转速反向反接制动两种。(1)定子两相反接制动(2)转速反向反接制动75图6.40 定子两相反接制动的电路图与机械特性76图6.41 转速反向反接制动电路图77图6.42 转速反向反接制动时的机械特征7879806.5.3 回馈制动当异步电动机在外力的作用下，使其转速n高于同步转速n1，即nn1时，电动机就进入回馈制动状态。其工作原理可简单分析说明如下81图6.43 回馈制动时的相量图82图6.44 回馈制动时的机械特性83图6.45 回馈制动的电路图846.6 6.6 绕线式异步电动机调速及制动电阻的计算绕线式异步电动机调速及制动电阻的计算调速及制动电阻的计算，目的是要确定一个大小适当的电阻Rf，在绕线式异步电动机调速及制动时串入转子电路，以保证获得运行所需要的调速及制动特性。85
