三相异步电动机的起动-方法

11-1三相异步电动机的起动方法1.电动机的起动指标(1)起动转矩足够大Tst＞TLTst≥(1.1~1.2)TL(2)起动电流不超过允许范围。异步电动机的实际起动情况起动电流大：Ist=scIN=(5.5～7)IN起动转矩小：Tst=stTN=(1.6～2.2)TN第11章三相异步电动机的起动及起动设备的计算不利影响①大的Ist使电网电压降低，影响自身及其他负载工作。②频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。2.笼型异步电动机的直接起动(1)小容量的电动机（PN≤7.5kW）(2)电动机容量满足如下要求：IstINsc=≤14〔〕3+电源总容量(kV·A)电动机容量(kW)4.3三相异步电动机的起动3.笼型异步电动机的减压起动(1)定子串联电阻或电抗减压起动M3~3~RSS1FUS2起动运行M3~XSS1FUS23~11-1三相异步电动机的起动(2)自耦变压器减压起动TA3~UNS1FUS2M3~11-1三相异步电动机的起动(2)自耦变压器减压起动3~UNS1FUS2TAM3~起动4.3三相异步电动机的起动(2)自耦变压器减压起动TA3~UNS1FUS2M3~运行11-1三相异步电动机的起动适用于：正常运行为△联结的电动机。(3)星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W211-1三相异步电动机的起动适用于：正常运行为△联结的电动机。(2)星形－三角形减压起动（Y－起动）3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2Y起动4.3三相异步电动机的起动适用于：正常运行为△联结的电动机。(2)星形－三角形减压起动（Y－起动）运行S23~UNS1FUU1U2V1V2W1W2定子相电压比U1PYU1P△UN3UN==13定子相电流比I1PYI1P△U1PYU1P△==13起动电流比IstYIst△I1PY3I1P△==134.3三相异步电动机的起动Y型起动的起动电流IstY=Ist13起动转矩比TstYTst△U1PYU1P△==13()2TstY=Tst13Y型起动的起动转矩11-1三相异步电动机的起动频敏变阻器频率高：损耗大，电阻大。频率低：损耗小，电阻小。转子电路起动时f2高，电阻大，Tst'大，Ist'小。转子电路正常运行时f2低，电阻小，自动切除变阻器。4.绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动频敏变阻器11-1三相异步电动机的起动11-2.改善起动性能的三相笼型异步电动机(1)深槽异步电动机槽深h与槽宽b之比为：h/b=8~12漏电抗小↑漏电抗大增大↑电流密度起动时，f2高，漏电抗大，电流的集肤效应使导条的等效面积减小，即R2，使Tst。运行时，f2很低，漏电抗很小，集肤效应消失，R2→。11-2改善起动性能的三相笼型异步电动机2.双笼型异步电动机电阻大漏抗小电阻小漏抗大上笼（外笼）下笼（内笼）起动时，f2高，漏抗大，起主要作用，I2主要集中在外笼，外笼R2大→Tst大。外笼——起动笼。运行时，f2很低，漏抗很小，R2起主要作用，I2主要集中在内笼。内笼——工作笼。11-2改善起动性能的三相笼型异步电动机Rst1Rst23~M3~S1S2S(1)起动过程11-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动①串联Rst1和Rst2起动（特性a）总电阻R22=R2+Rst1+Rst2n0TnOa(R22)TLT2a1a2T1切除Rst211-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动(1)起动过程b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2②合上S2，切除Rst2（特性b）总电阻R21=R2+Rst15.绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动3~M3~S1S2Rst1Rst2S切除Rst111-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动③合上S1，切除Rst1（特性c）总电阻:R211-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动c(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2(1)起动过程p3~M3~S1S2Rst1Rst2S11-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动(2)起动级数未定时起动电阻的计算①选择T1和T2起动转矩：T1=(0.8~0.9)TM切换转矩：T2=(1.1~1.2)TL②起切转矩比=T1T2③求出起动级数m根据相似三角形的几何关系来推导。11-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动T1n0－nc1TMn0－nMc==sc1sMcc(R2)b(R21)n0TnOa(R22)T2T1a1a2TLb1b2c1c2pT2n0－nc2TMn0－nMc==sc2sMc同理可得：T1TM=sa1sMa=sb1sMb=sc1sMcT2TM=sa2sMa=sb2sMb=sc2sMc因为sa2=sb1，sb2=sc1sM∝R2=T1T2=sMasMb=R22R21所以=T1T2=sMbsMc=R21R211-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动因此有下面的关系R21=βR2R22=βR21=β2R2对于m级起动，有R2m=βmR2式中R2m=R2＋Rst1＋Rst2＋···＋Rstm于是得到下式：β=R2mR2m因为sMcsMasc1=sa1=R2R22=1×R2R2211-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动对于m级起动，则有sc1=R2R2m在固有特性c上，有关系T1TN=sc1sN=TNsNT1m因此可得β=R2mR2mm=TNsNT1lgβlg④重新计算，校验是否在规定范围内。11-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动⑤求转子每相绕组的电阻R2R2=sNU2N√3I2N⑥计算各级总电阻和各级起动电阻R21=βR2R22=βR21…R2m=βR2(m－1)=β2R2=βmR2Rst1=R21－R2Rst2=R22－R21…Rstm=R2m－R2(m－1)11-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动(3)起动级数已定时起动电阻的计算①T1=(0.8~0.9)TM②③β=TNsNT1mT2=T1，验算：T2=(1.1~1.2)TL，若不满足，重新调整，直到满足要求。④⑤计算各级总电阻和各级起动电阻。R2=sNU2N3I2N11-3绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动由异步电动机的转速公式s)(pfs)(nn160111可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：（1）改变定子极对数调速。p（2）改变电源频率调速。1f（3）改变转差率调速。s十二章异步电动机调速一、变极调速变极调速是改变定子绕组的极对数实现的，只用于笼型电动机。以4极变2极为例：U相两个线圈，顺向串联，定子绕组产生4极磁场：反向串联和反向并联，定子绕组产生2极磁场：Y→反并YY，2p-p∆→YY，2p-p注意：当改变定子绕组接线时，必须同时改变定子绕组的相序二、变频调速改变三相异步电动机电源频率，可以改变旋转磁通势的同步转速，达到调速的目的。额定频率称为基频，变频调速时，可以从基频向上调，也可以从基频向下调。变频调速的优点是无级变速，变速范围大，且具有较硬的机械特性。变频调速的缺点是有一套专门的变频电源，调速系统较为复杂，设备投资较高。s)(pfs)(nn160111•1.从基频向下变频调速•我们知道，三相异步电动机每相电压：•降低电源频率时，必须同时降低电源电压。降低电源电压有两种控的制方法。•⑴保持=常数：mNkNfEU1111144.411fEsrxsrEfpmnsrImPTM22222221112221126022222221111112222221111222rxssrsrfEpfmpfmxsrsrfEpfm上式是保持气隙每极磁通为常数变频调速时的机械特性方程式。下面根据该方程式，具体分析一下最大转矩Tm及相应的转差率sm。最大转矩处，对应的转差率为sm，即：0dsdT22xrsm222111112xxfEpfmTm常数2211121221LfEpm最大转矩处的转速降落为：常数pLrpfxrnsnmm60260221221当改变频率时，若保持=常数，最大转矩常数，与频率无关，并且最大转矩对应的转速降落相等，也就是不同频率的各条机械特性是平行的，硬度相同。根据上式画出保持恒磁通变频调速的机械特性，如图所示。这种调速方法机械特性较硬，在一定的静差率要求下，调速范围宽，而且稳定性好。由于频率可以连续调节，因此变频调速为无级调速，平滑性好。另外，电动机在正常负载运行时，转差率s较小，因此转差功率较小，效率较高。经分析，恒磁通变频调速是属于为恒转矩调速方式。即当：时，11fEmT2.从基频向上变频调速：升高电源电压是不允许的，因此升高频率向上调速时，只能保持电压为UN不变，频率越高，磁通Φm越低，是一种降低磁通升速的方法，类似他励直流电动机弱磁升速情况。保持不变升高频率时，电动机电磁转矩221221122112xxsrrfsrpUmT22121111211221xxrrffpUmTm212112111221fxxfpUm212221212xxrxxrrSm1211212fLLfr因此，频率越高时，越小，也减小，最大转矩对应的转速降落为mTmS根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近似平行，如图所示。常数pfLLfrnsnmm121221602根据电磁转矩方程式画出升高电源频率的机械特性，其运行段近似平行，如图所示。综上所述，三相异步电动机变频调速具有以下几个特点：①从基频向下调速，为恒转矩调速方式；从基频向上调速，近似为恒功率调速方式；②调速范围大；③转速稳定性好；④运行时小，效率高；⑤频率可以连续调节，变频调速为无级调速。三、变转差率调速1.绕线转子电动机的转子串接电阻调速绕线转子电动机的转子回路串接对称电阻时的机械特性为从机械特性看，转子串电阻时，同步速和最大转矩不变，但临界转差率增大。当恒转矩负载时，电机的转速随转子串联电阻的增大而减小。2.绕线转子电动机的串级调速在绕线转子电动机的转子回路串接一个与转子电动势同步频率的附加电动势。s2EadEadE通过改变的幅值和相位，也可实现调速，这就是串级调速。改变电动机的电压时，机械特性为3.改变定子电压调速调压调速既非恒转矩调速，也非恒功率调速，它最适用于转矩随转速降低而减小的负载，如风机类负载，也可用于恒转矩负载，最不适用恒功率负载。