技能培训专题 感应电动机（四）

1页（2）自耦降压起动自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低。起动时，先把开关Q2扳到“起动”位置，当转速接近额定值时，将Q2扳向“工作”位置，切除自耦变压器。采用自耦降压起动，也同时能使起动电流和起动转矩减小。正常运行作星形联接或容量较大的鼠笼式异步电动机，常用自耦降压起动。（3）定子串电阻或电抗降压起动:起动电流在电阻或电抗上产生压降，使电动机定子绕组上的电压降低，从而限制起动电流。特点：起动平稳，运行可靠，构造简单。若用电阻降压起动，还能提高起动阶段的功率因数。起动过程能量损耗大。但一般只用在轻载起动场合。电抗降压用于高电压电动机；电阻降压用于低压电动机27.6.2.3绕线式转子感应电动机起动方法：转子串电阻：既可限制起动电流，又能增大起动转矩，减少起动时间。有较好的起动性能，适合于功率较大的重载起动。转子串频敏变阻器起动：频敏变阻器的特点是其电阻随转速上升而自动减小。使电动机能平稳起动。特点：结构简单，价格便宜，制造容易，运行可靠，维护方便，能自动操作等。能克服串电阻起动中，当功率较大，而起动电流较大时，转矩变化较大引起机械冲击的缺点。27.7感动电动机的调速调速就是在同一负载下能得到不同的转速，以满足生产过程的要求。调速的方法pfSnSnnnnS60)1()1(000可见，可通过三个途径进行调速：2页改变电源频率f，（变频调速）改变磁极对数p，（变极调速）改变转差率S前两者是鼠笼式电动机的调速方法，后者是绕线式电动机的调速方法。27.7.1变极调速异步电动机的转速决定干同步转速pfn600，在电源频率f不变的情况下，改变定子绕组的极对数p，同步转速1n就会攻变。如果极对数增加一倍，同步转速就下降—半，电动机的转速相应地也大约下降一半。显然，用这种方法来调速，只能做到一级一级跳跃式地改变转速，不是平滑调速。这种调速方法是用改变定子绕组的接法来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等27.7.2变频调速当电源的频率1f改变时，同步转速1n与频率成正比变化，电动机的转速n也随之而变。变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：效率高，调速过程中没有附加损耗；应用范围广，可用于笼型异步电动机；调速范围大，特性硬，精度高；3页技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。27.7.3不改变同步转速的调速方法27.7.3.1改变电源电压调速当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。27.7.3.2转子串电阻调速绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。27.7.3.3转子串附加电动势调速串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70％－90％的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产；晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。27.8感应电动机的发热、允许温升及冷却方式27.8.1感应电动机的发热电机的各种损耗是电机发热的热源。电机内部的主要损耗有1.基本铜损耗2.基本铁损耗4页电机定、转子铁心齿部和轭部里，通过交变磁通引起的铁损耗，它包括磁滞损耗与涡流损耗两部分，3．机械损耗机械损耗包括轴承、电刷的摩擦损耗，以及风扇消耗的损耗和转子旋转时冷却介质摩擦的通风损耗。机械损耗与转速有关。4．附加损耗附加损耗又称杂散损耗，是指由于谐波磁动势、漏磁通引起的附加铁损耗和附加铜损耗。以上损耗一部分与电机负载大小无关（如铁损耗、机械损耗和部分附加损耗），故称不变损耗或空载损耗，另一部分与电机负载大小，电流大小有关（如铜耗和部分附加损耗），故称可变损耗。因此在定额下运行，电机输出功率越大，损耗越大，温升越高，为了保证电机各部分绝缘材料的温度不超过极限允许温度，必须规定电机的输出功率为一合理的数值，即电机的额定容量。27.8.2感应电动机的允许温升在额定情况下运行，各种功率损耗也都有一定的数值。损耗将使电机发热，如在每单位时间内损耗产生的热量大于发散的热量，电机的温度将升高，直到双方达到热平衡为止，此时电机温度比环境温度或冷却介质温度高，它们之间相差的温度度数称为电机的温升。电机的温升，不仅取决于损耗的大小，而且与电机的运行情况有关，即使有同样的损耗，长时间运行的电机与短时间运行的电机温升不同，故所定的定额也不同，依据我国有关技术标准的规定，电机的工作制可分为连续、短时、周期和非周期几种。此外，定额的规定和电机的结构型式（如开启式还是封闭式等）、冷却方式、冷却介质等有关，定额还与周围环境（如环境温度、海拔等）有关，运行条件如与规定的不同，则定额应进行修正。27.8.3感应电动机的冷却方式27.8.3.1冷却介质空气氢气其他气体以及水、油等液体，液体好过气体27.8.3.2冷却方式电机的冷却方式电机的冷却方式直接影响到电机的散热，所以改善电机的冷却方式可以降低温升，提高使用寿命。通风冷却又称表面冷却是冷却介质通过机壳、铁心、绕组的绝缘表面，间接将热量带走，这种冷却方法结构较简单，故被广为采用，特别是中、小型电机普遍采用此法。通风冷却又可分为5页1、自冷式。电机没有任何特殊的冷却装置，依靠表面的辐射和空气的自然对流进行冷却。这种方法仅适用于数十瓦的微型电机。2、自扇冷式。内部自扇冷式电机在转子轴上安装有风扇设备，风扇随转子转动，驱使气流吹拂电枢表面从轴向和径向的通风槽中通过，这种方式适用于开启式电机。另一种外部自扇式电机装有内外两层风扇，除了在转轴上装有风扇外，在轴伸的一端装有外风扇，借助外风扇作用将机壳上的热量发散到周围空气中去，这种方式适用于封闭式电机，3、它扇冷式。电机用以冷却空气的风扇不是由电机本身驱动的，而是由另外动力装置独立驱动。如果冷空气直接取自外界，在通过电机后复行放出，则为开启式通风系统，如以一定量的气流在封闭系统内循环，使这一循环气流依次通过电机和冷却器，把电机内部发出的热量传至冷却器而被带走，则为封闭式系统27.9感应电动机的运行与维护27.9.1感应电动机的运行基本原则不能带负荷拉开关27.9.2感应电动机的维护27.9.2.1常规维护27.9.2.2感应电动机初发故障在线检测例：有一台三相异步电动机，55KW，380V，三角形连接，额定电流104A，额定转速980r/min，起动电流倍数6.5，起动转矩倍数1.8。电网要求所供的起动电流不超过300A，起动时负载转矩不能低于290Nm，试问：（1）能否用星形－三角形起动；（2）用自耦变压器起动，该变压器副方电压抽头为73％，64％和55％等三组，应选那种抽头。解：额定转矩为6页负载要求要求起动转矩倍数电网要求起动电流倍数（1）星形－三角形起动电网供给的起动电流星形－三角形起动时起动转矩故可采用星形－三角形起动（2）自耦变压器初级侧电流，即电网供给的起动电流73％电压抽头：变比为，7页64％电压抽头：变比为，55％电压抽头：变比为，自耦变压器起动时起动转矩73％电压抽头时64％电压抽头时55％电压抽头时故自耦变压器起动选择64％电压抽头，方能较好地满足电网和负载的起动要求1.★三相绕线式感应电动机，转子开路时，在定子上加额定电压，从转子滑环上测得电压为V100，转子绕组Y接法，每相电阻6.02R，每相漏抗2.32X，当min/1450rn时，求转子电流的大小和频率、全机械功率。解转差率033.015001450150011nnns开路时，转子相电势VVE74.57310028页当min/1450rn时，转子电流频率为HzHzsff67.150033.012转子电流2222222222jXsREjsXRsEjXREIsAAj33.911.32.3033.06.033.57全机械功率WWssRIP510033.0033.016.011.331322222.已知三相铝线感应电动机的数据为kWPN10，VUN380，定子接法，AIN36.11，Hz50，定子铝耗（75）WpCu5571，转子铝耗(75)WpCu3142，铁耗WpFe276，机械损耗Wp77，附加损耗Wpad200。试计算此电动机的额定转速、负载制动转矩、空载的制动转矩和电磁转矩。解同步转速为min/1500min/25060601rrpfn全机械功率为kWkWppPPad28.10)2.0077.010(2电磁功率为kWkWpPPCuem59.10)314.028.10(2额定负载试的转差率02965.059.10314.02emCuNPps额定转速min/1456min/1500)02965.01()1(1rrnsnNN负载制动转矩mNmNPT61.6560145621010322空载制动转矩mNmNppTad817.16014562200770电磁转矩mNmNTTTem42.67)817.16.65(02