三相異步電動機(jī)的啟動與制動

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1、 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 啟 動 與 制 動 三 相 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動三 相 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) 降 壓 起 動 高 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 的 三 相 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī)繞 線 式 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 啟 動 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 本 章 小 結(jié) 本 章 內(nèi) 容 8.1 三 相 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動2r 三 相 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動 是 指 電 動 機(jī)直 接 加 額 定 電 壓 ， 定 子 回 路 不 串 任 何 電 器元 件 時 的 起 動 。 三 相 異 步 電 機(jī) 的 起

2、 動 要 滿足 生 產(chǎn) 機(jī) 械 對 異 步 電 動 機(jī) 起 動 性 能 的 要 求起 動 轉(zhuǎn) 矩 要 大 ， 以 保 證 生 產(chǎn) 機(jī) 械 的 正 常 起動 。 縮 小 起 動 時 間 ； 起 動 電 流 要 小 。 以 減小 對 電 網(wǎng) 的 沖 擊 。 8.1 三 相 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動2r 由 三 相 異 步 電 動 機(jī) 機(jī) 械 特 性 的 物 理 表達(dá) 式 知 道 ， 在 額 定 電 壓 下 直 接 起 動 三 相 異步 電 動 機(jī) 。 即 轉(zhuǎn) 差 率 S 1， 主 磁 通 額定 磁 通 的 1/2， 功 率 因 數(shù) cos 很 小 ， 造 成 了起 動 電 流 相 當(dāng) 大

3、 而 起 動 轉(zhuǎn) 矩 并 不 大 的 結(jié) 果 。例 如 ， 對 于 普 通 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) ， 起 動電 流 （ 4 7） IN （ 為 起 動 電 流 倍 數(shù) ）起 動 轉(zhuǎn) 矩 TN（ 0.9 1.3） 對 于 繞 線 式三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 轉(zhuǎn) 矩 T S TN 。 8.1 三 相 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動2r 起 動 電 流 過 大 ， 對 電 網(wǎng) 沖 擊 大 。 使 電 網(wǎng) 電 壓 降 低 ，對 電 機(jī) 前 端 供 電 變 壓 器 影 響 大 。 使 得 變 壓 器 輸 入 電 壓幅 度 下 降 ， 超 過 了 額 定 值 的 允 許 偏 差

4、 10%或 更 嚴(yán)重 。 這 樣 ， 一 方 面 影 響 了 異 步 電 機(jī) 本 身 ， 由 于 Tst與 電壓 U的 平 方 成 正 比 ， 導(dǎo) 致 Tst下 降 更 多 ， 當(dāng) 重 載 時 電 機(jī)將 不 能 起 動 ； 另 一 方 面 ， 影 響 由 同 一 臺 供 電 變 壓 器 供電 的 其 它 負(fù) 載 ， 如 電 燈 會 變 暗 ， 用 電 設(shè) 備 失 常 ， 重 載的 異 步 電 機(jī) 可 能 停 轉(zhuǎn) 等 。 下 面 兩 種 情 況 不 能 直 接 啟 動 。 變 壓 器 與 電 機(jī) 容 量之 比 不 足 夠 大 。 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 不 能 滿 足 要 求 。 8.1 三 相 異 步

5、 電 動 機(jī) 直 接 起 動2r 綜 上 所 述 ， 三 相 異 步 電 機(jī) 直 接 起 動 的 情 況只 適 應(yīng) 于 供 電 變 壓 器 容 量 較 大 ， 電 動 機(jī) 容 量 小于 的 小 容 量 鼠 籠 式 異 步 電 機(jī) 。 對 于 大 容量 鼠 籠 式 異 步 電 機(jī) 和 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī) 可 采 用如 下 方 法 ： （ 1） 降 低 定 子 電 壓 ； （ 2） 加 大 定子 端 電 阻 或 電 抗 ； （ 3） 對 于 繞 線 式 異 步 電 機(jī)還 可 以 采 用 加 大 轉(zhuǎn) 子 端 電 阻 或 電 抗 的 方 法 。 對于 鼠 籠 式 異 步 電 機(jī) ， 可 以

6、 結(jié) 構(gòu) 上 采 取 措 施 ， 如增 大 轉(zhuǎn) 子 導(dǎo) 條 的 電 阻 ， 改 進(jìn) 轉(zhuǎn) 子 槽 形 。 8.1 三 相 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動2r 為 方 便 起 見 ， 列 出 起 動 電 流 和 起 動 轉(zhuǎn) 矩 的 表 達(dá) 式 為 2 21221 121 )()( XXRR UII ss 2212211 221 )()(2 3 XXRRf RpUTs v總 結(jié) 直 接 起 動 即 全 壓 起 動 。 全 壓 起 動 條 件 ： 1） 異 步 電 動 機(jī) 功 率 低 于 7.5KW2） ：直 接 起 動 時 的 影 響 ：（ 1） 起 動 電 流 較 大 ， 可 達(dá) 額 定 電

7、流 的 4 7 倍 ， 甚 至 達(dá) 到 8 12倍 。（ 2） 過 大 的 起 動 電 流 造 成 電 機(jī) 過 熱 ， 影 響 電 動 機(jī) 的 壽 命 。（ 3） 過 大 的 起 動 電 流 使 電 動 機(jī) 受 到 電 動 力 的 沖 擊 ， 繞 組 變 形 可 能 造 成短 路 而 燒 毀 電 動 機(jī) 。（ 4） 過 大 的 起 動 電 流 會 使 電 網(wǎng) 線 路 電 壓 降 增 大 ， 對 同 一 線 路 中 的 其 他電 器 設(shè) 備 造 成 影 響 。 A)kVA)kV34111 起 動 電 動 機(jī) 容 量 （電 源 總 容 量 （NstI IIK 8.2 三 相 鼠 籠 式 異 步 電

8、 動 機(jī) 降 壓 起 動1.定 子 串 接 電 抗 器 或 電 阻 起 動(1)接 線 原 理 圖 三 相 鼠 籠 式 異 步 電 機(jī) 在 定 子回 路 中 串 接 電 抗 器 （ 可 改 接 電 阻器 ， 但 能 耗 較 大 ， 適 用 于 較 小 容量 電 機(jī) ） 降 壓 起 動 的 接 線 原 理 圖如 圖 所 示 。 三 相 異 步 電 機(jī) 定 子 串電 抗 起 動 。 即 開 關(guān) 2K接 到 “ 起 動” 端 ， 使 起 動 時 電 抗 器 接 入 定 子回 路 ； 起 動 后 ， 切 除 電 抗 器 ， 即開 關(guān) 2K接 到 “ 運(yùn) 行 ” 端 。 圖 8. 鼠 籠 式 異 步 電

9、 動 機(jī)的 串 電 抗 器 起 動 8.2 三 相 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) 降 壓 起 動(2)起 動 電 流 和 起 動 轉(zhuǎn) 矩 的 分 析 與 計 算三 相 異 步 電 動 機(jī) 定 子 串 電 抗 器 X起 動 時 的簡 化 等 值 電 路 由 如 圖 （ a） 的 直 接 起 動 變 為 圖 （ b） 。 （ a） （ b） 8.2 三 相 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) 降 壓 起 動 2r 式 中 的 短 路 阻 抗 在 電 動 機(jī) 設(shè) 計 后 ， 電 抗 器 因 此 ， .且 分 析 中 ， 因 誤 差 不 大 ， 則 不 考 慮 阻抗 角 的 作 用 。 21 22122

10、1 221 )(2 3)(2 3 XXf RpUXXRf RpUT kkks )(11 jXZIU ks ksZIU 11 kk ZX kkk jXRZ kk ZX 9.0 2r 設(shè) 串 電 抗 時 ， 電 動 機(jī) 定 子 電 壓 與 直 接 啟 動 時 電 壓 比 值為 ， 則 XZ ZuUU k k11 XZ ZuUUII k kSS 1111 22211 )()( XZ ZuUUTT k kSS u 2r 工 程 實(shí) 際 中 ， 往 往 先 給 定 線 路 允 許 電 動 機(jī) 啟 動 電 流 的 大小 ， 在 計 算 電 抗 X的 大 小 。 計 算 公 式 推 導(dǎo) 如 下 ：XZ Zu

11、II k kSS 11 kk ZuXuZ kZuX u1 NINk IKUZ 3I3U SN sI 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 2. 星 形 三 角 形 (Y )降 壓 起 動 方 法 ： 起 動 時 定 子 繞 組 接 成 Y形 ， 運(yùn) 行 時 定 子 繞 組 則接 成 形 ， 其 接 線 圖 如 圖 示 。 對 于 運(yùn) 行 時 定 子 繞 組 為 Y形的 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 則 不 能 用 Y 起 動 方 法 。sT 適 用 于 正 常 運(yùn) 行時 接 成 的 電 機(jī) ，是 普 通 機(jī) 床 上 常 用的 起 動 方 法 起 動 ： Y 正 常 運(yùn) 行 ：

12、(a) 直 接 起 動 ( 形 接 法 ) (b) Y- 起 動 (Y形 接 法 ) 圖 8.4 Y 起 動 電 流 分 析 圖 (a) 直 接 起 動 ( 形 接 法 ) (b) Y- 起 動 (Y形 接 法 ) k NkNpl ZUZUII 11 333 起 動 時 31lYlII 1NUU ststYststY TTII 3131 ，起 動 時 Y: 13 131 NY UUU kNYpYl ZUII 131 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 Y 起 動 時 ， 起 動 電 流 與 直 接 起 動 時 的起 動 電 流 的 關(guān) 系 (注 ： 起 動 電 流 是 指

13、線 路 電 流而 不 是 指 定 子 繞 組 的 相 電 流 )： 電 動 機(jī) 直 接 起 動 時 ， 定 子 繞 組 接 成 形 ， 如圖 8.4(a)所 示 ， 每 相 繞 組 所 加 電 壓 大 小 為 U1=UN，即 為 線 電 壓 ， 每 相 繞 組 的 相 電 流 為 ，則 電 源 輸 入 的 線 電 流 為 Is= 。sI5I I 3I sT 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 Y形 起 動 時 每 相 繞 組 所 加電 壓 為 ， 電 流 則 所 以 可 見 ， Y 起 動 時 ， 對 供 電 變 壓 器 造 成 沖 擊 的 起 動電 流 是 直 接 起 動

14、 時 的 1/3。 1 1 N3 3U U U s s /3I I sT 313/ 1 NNUUUUII IIIs 31 IIIIss 331 2 2s s 1 1 1 3T T U U 即 s s 3T T 直 接 起 動 時 起 動 轉(zhuǎn) 矩 為 ， Y 起 動 時 起動 轉(zhuǎn) 矩 為 ， 則 Y 起 動 時 起 動 轉(zhuǎn) 矩 也 是 直 接起 動 時 的 1/3。 Y 起 動 比 定 子 串 電 抗 器 起 動 性 能 要 好 ，可 用 于 拖 動 T L 的 輕 載起 動 。 s s s1.1 (1.1 3) 0.3T T T (a) 直 接 起 動 ( 形 接 法 ) (b) Y- 起 動

15、 (Y形 接 法 ) sTsT Y 起 動 方 法 簡 單 ， 價 格 便宜 ， 因 此 在 輕 載 起 動 條 件 下 ， 應(yīng) 優(yōu)先 采 用 。 我 國 采 用 Y 起 動 方 法的 電 動 機(jī) 額 定 電 壓 都 是 380V， 繞 組是 接 法 。 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 3. 自 耦 變 壓 器 (起 動 補(bǔ) 償 器 )起 動 方 法 ： 自 耦 變 壓 器 也 稱起 動 補(bǔ) 償 器 。 起 動 時 電 源 接自 耦 變 壓 器 原 邊 ， 副 邊 接 電動 機(jī) 。 起 動 結(jié) 束 后 電 源 直 接加 到 電 動 機(jī) 上 。 三 相 籠 型 異 步 電

16、 動 機(jī) 采用 自 耦 變 壓 器 降 壓 起 動 的 接線 如 圖 8.5所 示 ， 其 起 動 的 一相 線 路 如 圖 8.6所 示 。 圖 8.5 自 耦 變 壓 器 降 壓 起 動 接 線 圖 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 設(shè) 自 耦 變 壓 器 變 比 為 1， 則 直 接 起 動 時定 子 繞 組 的 電 壓 UN、 電 流 Is與 降 壓 起 動 時 承 受 的 電 壓 電流 關(guān) 系 為 2 1K N N 12NNUUN 12NNUUII Nss 圖 8.6 自 耦 變 壓 器 降 壓 起 動 的 一 相 線 路 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動

17、 機(jī) 的 起 動 而 起 動 電 流 是 指 電 網(wǎng) 供 給 線 路 的 電 流 ， 即 自 耦變 壓 器 原 邊 電 流 ， 與 副 邊 起 動 時 電 流 關(guān) 系為 。 因 此 ， 降 壓 起 動 電 流 與直 接 起 動 電 流 關(guān) 系 為 (K 1) sIs s 1 2 1I I N N K sI sI sI 2s sI K I 212 )( NNIIss 8.2 三 相 籠 型 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 而 自 耦 變 壓 器 降 壓 起 動 時 轉(zhuǎn) 矩 Ts與 直 接 起 動時 轉(zhuǎn) 矩 Ts的 關(guān) 系 為 即 (K 1) 可 見 ， 采 用 自 耦 變 壓 器 降 壓 起 動

18、 ， 起 動 電 流和 起 動 轉(zhuǎn) 矩 都 降 K2倍 。 自 耦 變 壓 器 一 般 有 2 3組抽 頭 ， 其 電 壓 可 以 分 別 為 原 邊 電 壓 U1的 80%、65%或 55%、 64%、 73%。 該 種 方 法 對 定 子 繞 組 采 用 Y形 或 形 接 法 的電 機(jī) 都 可 以 使 用 ， 缺 點(diǎn) 是 設(shè) 備 體 積 大 ， 投 資 較 貴 。 2 2 2s s NT T U U K 2s sT K T 主 要 性 能 指 標(biāo)起 動 方 法 起 動 電 壓比 值 起 動 電 流 比值 起 動 轉(zhuǎn) 矩比 值 起 動 設(shè) 備 應(yīng) 用 場 合直 接 起 動 1 1 1 最 簡

19、 單 電 機(jī) 容 量 小于 7.5 定 子 串 電 抗 起 動 一 般 任 意 容 量 ，輕 載 起 動 起 動 簡 單 正 常 運(yùn) 行 為 形 ， 電 機(jī)可 頻 繁 起 動自 耦 變 壓 器 較 復(fù) 雜 較 大 容 量 電機(jī) ， 較 大 負(fù)載 不 頻 繁 起動 延 邊 三 角 形 起 動 0.66 0.5 0.5 簡 單 專 門 設(shè) 計 的電 機(jī) ， 較 大負(fù) 載 可 頻 繁起 動u uu 1/3 1/3u2 u2u2 表 8.1 三 相 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) 降 壓 起 動 方 法 的 比 較31 例 ： 一 臺 三 相 鼠 龍 異 步 電 機(jī) ， 接 ， ， ， ， ， 啟 動

20、 電 流 倍 數(shù) ， 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 倍 數(shù) ， 過 載 倍數(shù) 。供 電 變 壓 器 要 求 啟 動 電 流 =150A， 負(fù) 載 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 為 73.5N.m。 請 選 擇 一 個 合 適的 降 壓 啟 動 方 法 ， 寫 出 必 要 的 計 算 數(shù) 據(jù) 。 （ 若 采 用 自 耦 變 壓 器 降 壓 啟 動 ， 抽 頭 有55%、 64%、 73%三 種 ， 需 要 算 出 用 哪 個 抽 頭 ； 若 采 用 定 子 邊 串 接 電 抗 啟 動 ， 需要 算 出 電 抗 的 具 體 數(shù) 值 ； 能 用 啟 動 方 法 時 ， 不 用 其 他 方 法 。 ）解 ： 電 機(jī) 額 定 轉(zhuǎn)

21、矩正 常 啟 動 要 求 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 不 小 于 Tst1,kWPN 28 VUN 380 AIN 58 88.0cos Nmin/1455rnN 6IK 1.1TK 3.2mNnPT NNN 78.18314552895509550 mNTT Ls 85.805.731.11.11 (1)校 核 是 否 能 采 用 啟 動 方 法 ： 啟 動 時 的 啟 動 電 流 為 AII Ss 1165863131 AII Ss 150 啟 動 時 的 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 為 ， 故 不 能 采 用 啟 動 。(2)校 核 是 否 能 采 用 串 電 抗 啟 動 方 法 ： 限 定 的 最 大 啟 動

22、 電 流 Is1=150A,則 串 電 抗 啟動 最 大 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 為 ， 故 不 能 采 用 串 電 抗 降 壓 啟 動 。 1Ss TT mNTT Ss 39.6778.1831.131311Ss TT mNTIIT SsSs 4.3778.1831.1586150 221 (3)校 核 是 否 能 采 用 自 耦 變 壓 器 降 壓 啟 動 方 法 ： 抽 頭 為 55%時 啟 動 電 流 與 啟 動 轉(zhuǎn) 矩分 別 為故 不 能 采 用 。 抽 頭 為 64%時 ， 啟 動 電 流 與 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 分 別 為可 以 64%的 抽 頭 。 抽 頭 為 73%時 ， 啟 動 電 流

23、 為 ， 不 能 采 用 ， 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 不 必 計 算 。13 Ss II AIs 45.18558673.0 23 1221 27.10558655.055.0 sss IAII 1221 15.6178.1831.155.055.0 sss TmNTT 1222 5.14258664.064.0 sss IAII 1222 8.8278.1831.164.064.0 sss TmNTT 1. 轉(zhuǎn) 子 電 阻 值 較 大 的 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 電 阻 大 ， 則 直接 啟 動 時 的 轉(zhuǎn) 矩 大 ， 最大 轉(zhuǎn) 矩 也 大 ， 但 同 時 額定 轉(zhuǎn) 差 率 較 大

24、， 運(yùn) 行 段機(jī) 械 特 性 較 軟 。 圖 8.8中的 機(jī) 械 特 性 。 （ 1） 一 般 澆 注 式 的采 用 鋁 或 鋁 合 金 ； （ 2） 一 般 焊 接 式 的鼠 籠 式 采 用 紫 銅 或 黃 銅 。8.3高 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 的 三 相 鼠 籠 式 異 步 電 動 機(jī) 2. 深 槽 式 鼠 籠 異 步 電 動 機(jī) 深 槽 式 鼠 籠 異 步 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 槽 型深 而 窄 ， 其 深 度 與 寬 度 之 比 約 為 10-20.電 機(jī) 運(yùn) 行 時 ， 轉(zhuǎn) 子 導(dǎo) 條 有 電 流 通過 ， 其 槽 漏 磁 通 分 布 如 圖 8.9所 示 ，底 部 漏 磁 通 比 槽 口

25、的 多 ， 所 以 底 部漏 電 抗 大 ， 槽 口 部 分 漏 電 抗 小 。 當(dāng)頻 率 較 高 時 交 流 電 流 集 中 到 導(dǎo) 條 槽口 容 易 出 現(xiàn) 集 膚 效 應(yīng) 或 趨 表 效 應(yīng) 。 剛 啟 動 時 ， 集 膚 效 應(yīng) 使 導(dǎo) 條 內(nèi) 電 流 比 較 集 中 在 槽 口 ， 相 當(dāng)于 減 少 了 導(dǎo) 條 的 有 效 截 面 積 ， 使 轉(zhuǎn) 子 電 阻 增 大 。 隨 著 轉(zhuǎn) 速n的 升 高 ， 集 膚 效 應(yīng) 逐 漸 減 弱 ， 轉(zhuǎn) 子 電 阻 逐 漸 減 少 ， 直 到正 常 運(yùn) 行 ， 轉(zhuǎn) 子 電 阻 自 動 變 回 到 正 常 運(yùn) 行 值 。 電 動 機(jī) 正 常 運(yùn) 行

26、 時 ， 轉(zhuǎn) 差 率 很 小 ， 轉(zhuǎn) 子 頻 率 也 很 低 ，轉(zhuǎn) 子 漏 抗 很 小 ， 因 此 在 電 動 勢 的 作 用 下 ， 轉(zhuǎn) 子 電 流 主 要 有電 阻 決 定 。 這 樣 ， 轉(zhuǎn) 子 電 流 在 導(dǎo) 條 內(nèi) 的 分 布 均 勻 ， 集 膚 效應(yīng) 不 明 顯 。 h/d=10 20利 用 “ 集 膚 效 應(yīng) ” 原 理 起 動 時 ： f2=f1X2大 ， 槽 底 電 流 ?。?槽 底 漏 電 抗 大 ） 電 流 集 中 于 槽 口 趨 表 效 應(yīng) 導(dǎo) 線 面 積 sR2 正 常 運(yùn) 行 ： nf2=sf1X2小 ， 電 流基 本 均 勻 分 布 趨 表 效 應(yīng) sR2 圖 8

27、.10 雙 鼠 籠 異 步 電 動 機(jī)(a) 轉(zhuǎn) 子 槽 與 槽 漏 磁 通 ； (b)機(jī) 械 特 性 3. 雙 鼠 籠 異 步 電 動 機(jī) 雙 鼠 籠 異 步 電 動 機(jī) 比 普 通 異 步 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 漏 電 抗 大 ， 功 率 因 數(shù) 稍低 ， 效 率 差 不 多 。 其 轉(zhuǎn) 子 上 裝 有 兩 套 并 聯(lián) 的 鼠籠 。 外 籠 導(dǎo) 條 截 面 積 小 ， 由 黃 銅制 成 ， 電 阻 較 大 ； 內(nèi) 籠 條 導(dǎo) 條 截面 積 大 ， 用 紫 銅 制 成 ， 電 阻 較 小 。電 機(jī) 啟 動 時 ， 轉(zhuǎn) 子 電 流 頻 率 較 高 ，外 籠 電 抗 小 ， 電 流 大 ， 起 主

28、 要 作用 ， 外 籠 又 稱 為 啟 動 籠 。 電 機(jī) 運(yùn)行 時 ， 轉(zhuǎn) 子 電 流 頻 率 很 低 ， 導(dǎo) 條內(nèi) 有 交 流 電 流 通 過 ， 電 流 的 分 配主 要 決 定 于 電 阻 ， 內(nèi) 籠 電 抗 大 、電 流 小 ， 此 時 起 主 要 作 用 ， 內(nèi) 籠又 稱 為 運(yùn) 行 籠 。 外 籠 ： 起 動 籠 ， 電 阻 大 黃 銅 或 鋁 青 銅內(nèi) 籠 ： 運(yùn) 行 籠 ， 電 阻 小 紫 銅起 動 時 ： f2=f1， 內(nèi) 籠 漏 抗 大 ， 電 流 集 中 在 上籠 Ist小 ， Tst大運(yùn) 行 時 ： f2=13Hz， 漏 抗 遠(yuǎn) 比 電 阻 小 ， 電 流大 部 分

29、從 電 阻 較 小 的 下 籠 流 過 。 轉(zhuǎn) 子 漏 抗 大 ， cos和 過 載 能 力 小 ， 制 造 相對 工 藝 復(fù) 雜 。 用 于 對 Tst要 求 高 的 場 合 。 繞 線 式 三 相 異 步 電 動 機(jī) ， 轉(zhuǎn) 子 回 路 中 可 以 外 串 三 相 對 稱 電 阻 ， 以 增 大 電 動機(jī) 的 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 ， 啟 動 結(jié) 束 后 可 以 切 除 外 串 電 阻 ， 電 動 機(jī) 的 效 率 不 受 影 響 。 它 可用 在 重 載 和 頻 繁 啟 動 的 生 產(chǎn) 機(jī) 械 上 。8.4繞 線 式 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 一 、 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 接 頻 敏

30、 電 阻 器 起 動 圖 8.11 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī)轉(zhuǎn) 子 串 頻 敏 變 阻 器 啟 動 對 于 單 純 限 制 啟 動 電 流 、 增 大 啟 動 轉(zhuǎn) 矩的 繞 線 式 異 步 電 機(jī) ， 可 采 用 轉(zhuǎn) 子 串 頻 敏 變 阻器 啟 動 。 頻 敏 變 阻 器 是 由 三 相 鐵 芯 線 圈 組 成， 每 一 相 的 等 效 電 路 與 變 壓 器 空 載 運(yùn) 行 的 等效 電 路 一 致 。 接 觸 器 觸 點(diǎn) K斷 開 時 ， 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 串 入 頻敏 變 阻 器 啟 動 。 啟 動 過 程 結(jié) 束 后 ， 接 觸 器 觸點(diǎn) K再 閉 合 ， 切 除 頻 敏 變 阻

31、 器 ， 電 機(jī) 進(jìn) 入 正常 運(yùn) 行 。 與 一 般 變 壓 器 勵 磁 阻 抗 不 完 全 相 同 ， 勵 磁 阻 抗 由 勵 磁 電 阻與 勵 磁 電 抗 串 聯(lián) 組 成 ， 用 表 示 。 主 要 表 現(xiàn) 在 以 下 兩 點(diǎn) ： （ 1） 頻 率 為 50Hz的 電 流 通 過 時 ， 阻 抗 比一 般 變 壓 器 勵 磁 阻 抗 小 得 多 。 這 樣 串 在 轉(zhuǎn) 子 回 路 中 ， 即 限制 了 啟 動 電 流 ， 又 不 至 于 使 啟 動 電 流 過 小 而 減 少 啟 動 轉(zhuǎn) 矩。 （ 2） 頻 率 為 50Hz的 電 流 通 過 時 ， 。 因 頻敏 變 阻 器 中 磁 密

32、 取 得 較 高 ， 鐵 芯 處 于 飽 和 狀 態(tài) ， 勵 磁 電 流較 大 ， 因 此 勵 磁 電 抗 較 小 ， 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 高 。 這 樣 ， 轉(zhuǎn) 子 回 路功 率 因 數(shù) 提 高 了 。 PPP jXRZ PP XR PPP jXRZ 頻 敏 變 阻 器 在 啟 動 過 程 中 始 終 保 持 較 大 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 。啟 動 結(jié) 束 后 ， 轉(zhuǎn) 子 回 路 電 流 頻 率 很 低 ， 很 小 ， 近 似 為 零 ， 頻 敏 變 阻 器 自 動 不 起 作 用 。 這 時， 可 閉 合 接 觸 器 觸 點(diǎn) K來 切 除 頻 敏 變 阻 器 。 圖 8.12 轉(zhuǎn) 子 串 頻 敏 變

33、 阻 器 的 機(jī) 械 特 性1-固 有 機(jī) 械 特 性 2-人 為 特 性 PPP jXRZ 頻 敏 變 阻 器 ： 三 相 鐵 心 線 圈RadIst， Tst， 希 隨 nRad自 動 減 小起 動 ： f2=f1pFe大 Rm大nSf2pFeRm自 動 、 無 級 地 減 小 電 阻正 常 運(yùn) 行 ： Rm很 小 R1 RmXm 8.4 繞 線 式 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 2、 轉(zhuǎn) 子 串 電 阻 分 級 起 動 為 使 整 個 啟 動 過 程 中 盡 量 保 持 較 大 起 動 轉(zhuǎn) 矩 ， 繞 線 式 異步 電 動 機(jī) 看 采 用 逐 級 切 除 轉(zhuǎn) 子 起 動 電 阻

34、 的 分 級 啟 動 。 起 動 接線 圖 和 特 性 曲 線 如 圖 8.13所 示 。 圖 8.13 繞 線 式 三 相 異 步 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 串 電 阻 分 級 啟 動 (1) 接 觸 器 觸 點(diǎn) K1、 K2、 K3全 斷 開 ， 電 動 機(jī) 定 子 接 額定 電 壓 ， 轉(zhuǎn) 子 每 相 串 入 全 部 電 阻 ， 電 動 機(jī)開 始 啟 動 。 啟 動 點(diǎn) 為 機(jī) 械 特 性 曲 線 3上 的 a點(diǎn) ， 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 TTL (負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 )電 動 機(jī) 加 速 到 b點(diǎn) 時 ，T=T2TL， 為 了 加 速 起 動 過 程 ， 接 觸 器 K3閉 合 ， 切 除 起 動電

35、阻 R3， 特 性 變 為 曲 線 1， 因 機(jī) 械 慣 性 ， 轉(zhuǎn) 速 瞬 時 不 變 ， 工作 點(diǎn) 水 平 過 渡 到 c點(diǎn) ， 使 該 點(diǎn) T=T1。 (3) 因 Ts1TL， 轉(zhuǎn) 速 沿 曲 線 1繼 續(xù) 上 升 ， 到 d點(diǎn) 時 K2閉 合 ，R2被 切 除 ， 電 動 機(jī) 運(yùn) 行 點(diǎn) 從 d轉(zhuǎn) 變 到 特 性 曲 線 1上 的 e點(diǎn) 。依 次 類 推 ， 直 到 切 除 全 部 電 阻 ， 電 動 機(jī) 便 沿 著 固 有 特 性 曲線 3加 速 ， 經(jīng) h點(diǎn) ， 最 后 穩(wěn) 定 運(yùn) 行 于 j點(diǎn) (T=TL)。 1. 轉(zhuǎn) 子 串 電 阻 分 級 啟 動 8.4 三 相 繞 線 式

36、異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 （ 2） 起 動 電 阻 的 計 算 起 動 電 阻 的 計 算 有 兩 種 方 法 ： 作 圖 法 和 解析 法 。 下 面 僅 對 解 析 法 進(jìn) 行 分 析 。 為 簡 化 計 算 ，機(jī) 械 特 性 采 用 實(shí) 用 表 達(dá) 式 簡 化 后 的 近 似 表 達(dá) 式為 根 據(jù) 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 電 阻 后 的 機(jī) 械 特 性 和 近 似表 達(dá) 式 ， 在 線 性 段 有 下 列 兩 個 結(jié) 論 ：ssTT mm2 8.4 三 相 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī) 的 起 動 1)在 同 一 條 機(jī) 械 特 性 上 ， 若 和 為 常 數(shù) 時 ，則2)轉(zhuǎn) 子 回

37、 路 串 電 阻 后 ， 對 不 同 電 阻 值 的 機(jī) 械 特性 ， 若 Tm 為 常 數(shù) ， 當(dāng) s為 常 數(shù) 時 ， 有 下 面 根 據(jù) 以 上 兩 個 比 例 關(guān) 系 推 導(dǎo) 啟 動 電 阻的 計 算 方 法 。 sT msmT Sm RRsT 2 11 在 不 同 串 電 阻 機(jī) 械 特 性 上 ， 根 據(jù) s=常 數(shù) ， ，則 有 , , 令 ， 為 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 比 ， 則啟 動 時 各 級 電 阻 則 為 2)1( 2323 2212 21 RRR RRR RRR RR mmZZm ZZ ZZZ SRRT 2 12121 TTRRZ 21Z12 TTRRZ 2123 TTRR

38、ZZ 21TT 231221 ZZZZZ RRRRRR （ 8-9） 當(dāng) T=T1時 ， 如 圖 8.13所 示 ， 可 以 得到 ， 在 固 有 機(jī) 械 特 性 上 ， 根 據(jù) ，則 有 ， 或 ， 把 上 兩式 代 入 （ 8-9） 中 的 最 后 一式 ， 得 到 故 有 sT 021 sRRZm 02 1sRRZm 10s TTs NN 10s TTs NN 102 1 TsTsRR NNZmm （ 8-13）m NNTsT 1 （ 8-13）或 者 把 上 兩 式 代 入 （ 8-9） 中 的 最 后 一式 ， 得 到于 是 得 ， 即 202 1 Ts TsRR N NZmm （

39、8-14）1 2 m NNTsT2TsTNNm 起 動 電 阻 的 計 算 步 驟 有 兩 種 情 況 ：（ 1） 已 知 起 動 級 數(shù) m時 ， 計 算 步 驟 如 下 ：1) 先 按 T10.85Tm,選 取 T1,在 由 式 計 算 值 ；2) 校 核 是 否 T2=T1/a=(1.1-1.2)TL,不 合 適 則 需 選 取 較大 的 T1， 甚 至 增 加 啟 動 級 數(shù) m， 并 重 新 計 算 a， 再 校 核 T2，直 至 T2大 小 合 適 為 止 ；3)先 計 算 ， 在 計 算 各 級 電 阻 。m NNTsT 1 NNNN IEsR 3 22 12 122222 21

40、121 , , mmstmNmm stN NstN RRRRR RRRRR RRRRR （ 2） 若 起 動 級 數(shù) 未 知 時 ， 則 按 下 方 法 計 算 值 。1)根 據(jù) T1 0.85 Tm和 T2 （ 1.1 1.2） TL， 計算 a=T1/T2和2)并 對 取 相 鄰 的 最 大 整 數(shù) ； 然 后 再 根 據(jù) 取 值 的m,修 正 ， 再 校 核 T2(或 T1)， 直 至 合 適 為 止 ；3)按 式 上 面 式 子 計 算 各 級 電 阻 。lg )/lg( 1TsTm NN 例 ： 一 臺 三 相 鼠 龍 異 步 電 機(jī) ， ， ， ， ， 啟 動 時 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩

41、， 求 轉(zhuǎn) 子 串 電 阻 三 級 啟 動 的 啟 動 電阻 。 kWPN 28 min/1455rnN 3.2AI N 5.612 VE N 4202 NL TT 75.0解 ： 額 定 轉(zhuǎn) 差 率 027.015001460150011 nnns NN轉(zhuǎn) 子 每 相 電 阻 106.05.613 420027.03 222 NNNN IEsR最 大 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 NNNm TTTTT 21.26.285.085.085.01 啟 動 轉(zhuǎn) 矩 比 56.221.2027.031 NNm NN TTTsT校 核 切 換 轉(zhuǎn) 矩 T2,有 NNLNN TTTTTTT 825.075.01.11

42、.1863.056.221.212 各 級 啟 動 時 轉(zhuǎn) 子 回 路 總 電 阻各 級 啟 動 時 外 串 啟 動 電 阻 778.1106.056.2 695.0106.056.2 271.0106.056.2 3233 2222 21 NNNRR RR RR 083.1695.0778.1 424.0271.0695.0 165.0106.0271.0 233 122 211 RRR RRR RRRstst Nst 8.5 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 交 流 電 力 拖 動 系 統(tǒng) 運(yùn) 行 時 ， 在 拖 動 各 種 不 同 負(fù) 載 的 條件 下 ， 若 改

43、變 異 步 電 動 機(jī) 電 源 電 壓 的 大 小 、 相 序 及 頻 率 ，或 者 改 變 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 子 回 路 所 串 電 阻 等 參 數(shù) ， 三相 異 步 電 動 機(jī) 就 會 運(yùn) 行 在 四 個 象 限 的 各 種 不 同 狀 態(tài) 。 若 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 T與 轉(zhuǎn) 速 n的 方 向 一 致 時 ， 電 動 機(jī) 運(yùn) 行 于 電動 狀 態(tài) ； 若 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 T與 轉(zhuǎn) 速 n的 方 向 相 反 時 ， 電 動 機(jī) 運(yùn) 行于 制 動 狀 態(tài) 。 制 動 狀 態(tài) 中 ， 根 據(jù) T與 n的 不 同 情 況 ， 又 分 為 回 饋 制 動 、反 接 制 動 、 倒 拉

44、 制 動 及 能 耗 制 動 等 。 一 . 電 動 運(yùn) 行 圖 8.15所 示 為 三 相異 步 電 動 機(jī) 機(jī) 械 特 性 ，當(dāng) 電 動 機(jī) 工 作 點(diǎn) 在 第 一象 限 時 ， 電 動 機(jī) 為 正 向電 動 運(yùn) 行 狀 態(tài) ； 當(dāng) 電 動機(jī) 工 作 點(diǎn) 在 第 三 象 限 時 ，電 動 機(jī) 為 反 向 電 動 運(yùn) 行狀 態(tài) 。 電 動 運(yùn) 行 狀 態(tài) 時 ，電 磁 轉(zhuǎn) 矩 為 拖 動 轉(zhuǎn) 矩 。1） . 電 動 運(yùn) 行 8.5 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 2） 、 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 反 轉(zhuǎn) 從 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 工 作 原 理 可

45、知 ，電 動 機(jī) 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 取 決 于 定 子 旋 轉(zhuǎn) 磁 場的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 。 因 此 只 要 改 變 旋 轉(zhuǎn) 磁 場 的旋 轉(zhuǎn) 方 向 ， 就 能 使 三 相 異 步 電 動 機(jī) 反 轉(zhuǎn) 。圖 8.14是 利 用 控 制 開 關(guān) SA來 實(shí) 現(xiàn) 電 動 機(jī)正 、 反 轉(zhuǎn) 的 原 理 線 路 圖 。 當(dāng) SA向 上 合 閘 時 ， L1接 U相 ， L2接V相 ， L3接 W相 ， 電 動 機(jī) 正 轉(zhuǎn) 。 當(dāng) SA向 下 合 閘 時 ， L2接 U相 ， L1接V相 ， L3接 W相 ， 即 將 電 動 機(jī) 任 意 兩 相 繞組 與 電 源 接 線 互 調(diào) ， 則 旋 轉(zhuǎn) 磁

46、場 反 向 ，電 動 機(jī) 跟 著 反 轉(zhuǎn) 。 圖 8.14 異 步 電 動 機(jī) 正 、 反轉(zhuǎn) 原 理 線 路 圖 8.5 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 制 動 電 動 機(jī) 除 了 上 述 電 動 狀 態(tài) 外 ， 在 下 述 情 況 運(yùn) 行時 ， 則 屬 于 電 動 機(jī) 的 制 動 狀 態(tài) 。 在 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 為 位 能 轉(zhuǎn) 矩 的 機(jī) 械 設(shè) 備 中 (例 如 起重 機(jī) 下 放 重 物 時 ， 運(yùn) 輸 工 具 在 下 坡 運(yùn) 行 時 )， 使 設(shè)備 保 持 一 定 的 運(yùn) 行 速 度 ； 在 機(jī) 械 設(shè) 備 需 要 減 速 或 停止 時 ， 電 動 機(jī) 能 實(shí) 現(xiàn) 減 速 和 停 止 的

47、 情 況 下 ， 電 動 機(jī)的 運(yùn) 行 屬 于 制 動 狀 態(tài) 。 8.5 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 制 動 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 制 動 方 法 有 下 列 兩 類 ： 機(jī) 械制 動 和 電 氣 制 動 。 機(jī) 械 制 動 是 利 用 機(jī) 械 裝 置 使 電 動 機(jī) 從 電 源 切 斷后 能 迅 速 停 轉(zhuǎn) 。 它 的 結(jié) 構(gòu) 有 好 幾 種 形 式 ， 應(yīng) 用 較 普遍 的 是 電 磁 抱 閘 ， 它 主 要 用 于 起 重 機(jī) 械 上 吊 重 物 時 ，使 重 物 迅 速 而 又 準(zhǔn) 確 地 停 留 在 某 一 位 置 上 。 電 氣 制 動 是 使 異 步 電 動 機(jī)

48、所 產(chǎn) 生 的 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 和電 動 機(jī) 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 相 反 。 電 氣 制 動 通 常 可 分 為 能 耗制 動 、 反 接 制 動 和 回 饋 制 動 (再 生 制 動 ) 等 3類 。 8.5 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 1 能 耗 制 動 基 本 原 理方 法 ： 將 運(yùn) 行 著 的 異 步 電 動機(jī) 的 定 子 繞 組 從 三 相 交 流 電源 上 斷 開 后 ， 立 即 接 到 直 流電 源 上 ， 如 圖 8.20所 示 ， 用斷 開 K1， 閉 合 K2來 實(shí) 現(xiàn) 。 圖 8.20 能 耗 制 動 原 理 圖 二 、 能 耗 制 動 8.

49、5 三 相 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 當(dāng) 定 子 繞 組 通 入 直 流 電 源 時 ， 在 電 動 機(jī) 中 將產(chǎn) 生 一 個 恒 定 磁 場 。 轉(zhuǎn) 子 因 機(jī) 械 慣 性 繼 續(xù) 旋 轉(zhuǎn) 時 ，轉(zhuǎn) 子 導(dǎo) 體 切 割 恒 定 磁 場 ， 在 轉(zhuǎn) 子 繞 組 中 產(chǎn) 生 感 應(yīng)電 動 勢 和 電 流 ， 轉(zhuǎn) 子 電 流 和 恒 定 磁 場 作 用 產(chǎn) 生 電磁 轉(zhuǎn) 矩 ， 根 據(jù) 右 手 定 則 可 以 判 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 的 方 向 與轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 動 的 方 向 相 反 ， 為 制 動 轉(zhuǎn) 矩 。 在 制 動 轉(zhuǎn) 矩作 用 下 ， 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 速 迅 速 下 降 ，

50、當(dāng) n=0時 ， T=0， 制動 過 程 結(jié) 束 。 這 種 方 法 是 將 轉(zhuǎn) 子 的 動 能 轉(zhuǎn) 變 為 電能 ， 消 耗 在 轉(zhuǎn) 子 回 路 的 電 阻 上 ， 所 以 稱 能 耗 制 動 。 二 、 能 耗 制 動 三 相 異 步 電 動 機(jī) 能 耗 制 動 過 程 中 ， 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 T的 產(chǎn) 生 ， 僅 與 定 子 磁 通 勢 的 大 小 以 及 它 與 轉(zhuǎn) 子 之 間的 相 對 運(yùn) 動 有 關(guān) 。 至 于 定 子 磁 通 勢 相 對 于 定 子 本 身是 旋 轉(zhuǎn) 的 還 是 靜 止 的 無 關(guān) 。 因 此 ， 分 析 能 耗 制 動 可以 用 三 相 交 流 電 流 產(chǎn) 生

51、的 旋 轉(zhuǎn) 磁 通 勢 等 效 代 替直 流 磁 通 勢 。 等 效 條 件 如 下 ： （ 1） 保 持 磁 通 勢 幅 值 不 變 ，即 ； （ 2） 保 持 磁 通 勢 與 轉(zhuǎn) 子 之 間 相 對 轉(zhuǎn) 速 不 變 ，為 0n=n.F F FF F F 2 定 子 等 效 電 流 異 步 電 動 機(jī) 定 子 通 入 直 流 電 流 產(chǎn) 生 磁 通 勢 ，其 幅 值 的 大 小 與 定 子 繞 組 的 接 法 及 通 入 直 流 電 流 的 大 小 有關(guān) 。 合 成 磁 通 勢 的 大 小 為把 等 效 為 三 相 交 流 電 流 產(chǎn) 生 的 ， 每 相 交 流 電 流 的 有 效值 大 小

52、 為 I1,則 交 流 磁 通 勢 為等 效 原 則 是 FF IF p kN2143 dp11 1dp11pkN22423 IF I FF 圖 8.16 定 子 通 入 直 流 時 的 磁 通 勢 Ip kNI dp111dp11 2143pkN22423 由 此 得 II 321上 式 結(jié) 果 說 明 ， 對 于 8.16所 示 的定 子 星 型 連 接 方 式 ， 產(chǎn) 生 的 磁通 勢 可 以 用 定 子 繞 組 通 入 大 小 為 的 三 相 交 流 電 流 產(chǎn) 生 的磁 通 勢 等 效 。 II 321 I 圖 8.17 能 耗 制 動 時 的 等 效 電 路 3 轉(zhuǎn) 差 率 及 等

53、 效 電 流磁 通 勢 與 轉(zhuǎn) 子 相 對 轉(zhuǎn) 速 為 （ -n), 的 轉(zhuǎn) 速 即 同 步 轉(zhuǎn) 速 為n1=60f1/p， 能 耗 制 動 轉(zhuǎn) 差 率 用 表 示 ， 則 為轉(zhuǎn) 子 繞 組 感 應(yīng) 電 動 勢 的 等 效 與 頻 率 為 把 轉(zhuǎn) 子 繞 組 相 數(shù) 、 匝 數(shù) 、 繞 組 系數(shù) 及 轉(zhuǎn) 子 電 路 的 頻 率 都 折 合 到 定 子 邊后 ， 三 相 異 步 電 動 機(jī) 能 耗 制 動 的 等 效電 路 如 圖 8.17所 示 。F F 1nn2E22 EE 12 ff 4 能 耗 制 動 的 機(jī) 械 特 性能 耗 制 動 時 ， 忽 略 電 機(jī) 鐵 耗 。 根 據(jù) 等 效

54、電 路 畫 出 電 動 機(jī) 定 子電 流 、 勵 磁 電 流 及 轉(zhuǎn) 子 電 流 之 間 的 相 量 關(guān) 系 如 圖8.18所 示 。1I 圖 8.18 能 耗 制 動 時 的 電 流 關(guān) 系222222210 )( XRXIXZIXEXEI mmmm 2I 2022022202202221 sin2)90cos(2 IIIIIIIII 忽 略 電 機(jī) 鐵 耗 ， 則 有還 有 2222 22sin XR R 4 能 耗 制 動 的 機(jī) 械 特 性 22221 22211 2221 )(33 XXR RXIRIPT mmM 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 為 2222 2212 XXR XII mm 整 理

55、得 圖 8.19 能 耗 制 動 機(jī) 械 特 性 圖 8.20 能 耗 制 動1-固 有 機(jī) 械 特 性 2-能 耗 制 動 機(jī) 械 特 性 三 相 異 步 電 動 機(jī) 拖 動 反 抗 性 恒 轉(zhuǎn)矩 負(fù) 載 運(yùn) 行 時 ， 采 用 能 耗 制 動 停 車 ，電 動 機(jī) 的 運(yùn) 行 點(diǎn) 如 圖 8.20所 示 ， 從A-B-O， 最 后 準(zhǔn) 確 停 在 n=0處 。 若 拖動 位 能 性 恒 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 ， 則 需 要 在 制動 到 n=0時 及 時 切 斷 直 流 電 源 ， 才 能保 證 準(zhǔn) 確 停 車 。 能 耗 制 動 停 車 過 程 ， 電 動 機(jī) 運(yùn)行 于 第 二 象 限 的 機(jī)

56、 械 特 性 上 。 對 于位 能 性 恒 轉(zhuǎn) 矩 負(fù) 載 ， 電 動 機(jī) 減 速 到n=0后 ， 接 著 便 反 轉(zhuǎn) ， 最 后 穩(wěn) 定 運(yùn) 行于 第 四 象 限 。 此 時 ， 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 0，而 轉(zhuǎn) 速 1的反 接 制 動 過 程 中 ， 若 轉(zhuǎn) 子 回 路 總 電 阻 折 合 值 為 ， 機(jī) 械 功率 為 即 負(fù) 載 向 電 動 機(jī) 內(nèi) 輸 入 機(jī)械 功 率 。 顯 然 ， 負(fù) 載 提 供 機(jī) 械 功 率 是 靠 轉(zhuǎn) 動 部 分 的 動 能 。 從定 子 到 轉(zhuǎn) 子 的 電 磁 功 率 為 轉(zhuǎn) 子 回 路 銅 損 耗 013 222 Rs sIPm 03 222 sRIPM mMm

57、MCu PPPPRIp 2222 3 2R 因 此 ， 轉(zhuǎn) 子 回 路 中 消 耗 了 從 電 源 輸 入 的 電 磁 功 率及 由 負(fù) 載 送 入 的 機(jī) 械 功 率 數(shù) 值 很 大 。 為 此 必 須 在 轉(zhuǎn)子 回 路 串 入 較 大 的 電 阻 ， 以 減 小 電 流 ， 保 護(hù) 電機(jī) 過 熱 損 壞 。 從 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 定 子 反 接 轉(zhuǎn) 動 的 機(jī) 械 特 性 看 出 ，為 了 使 整 個 制 動 過 程 中 都 保 持 比 較 大 的 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 ，可 采 用 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 入 大 電 阻 并 分 級 切 除 的 分 級 制 動方 式 。 2I 圖 8.22 三

58、相 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī) 反 接 制 動 的 機(jī) 械 特 性1-固 有 機(jī) 械 特 性 2-負(fù) 序 電 源 、 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 電 阻 的 人 為 機(jī) 械 特 性 與 他 勵 直 流 電 動 機(jī) 制 動 停 車 一 樣 ， 三 相 異 步 電 機(jī) 反 接 制 動停 車 比 能 耗 制 動 停 車 速 度 快 ， 但 能 量 損 失 較 大 。 一 些 頻 繁正 、 反 轉(zhuǎn) 的 生 產(chǎn) 機(jī) 械 ， 經(jīng) 常 采 用 反 接 制 動 停 車 接 著 反 向 啟動 ， 就 是 為 了 迅 速 改 變 轉(zhuǎn) 向 ， 提 高 效 率 。 制 動 電 阻 r 的 計 算 公 式 為 式 中 對

59、應(yīng) 固 有 機(jī) 械 特 性 曲 線 的 臨 界 轉(zhuǎn) 差率 ， ； 轉(zhuǎn) 子 串 電 阻 后 機(jī) 械 特 性 的 臨 界 轉(zhuǎn) 率 ， s制 動 瞬 間 電 動 機(jī) 轉(zhuǎn) 差 率 ； 過 載 倍 數(shù) ， 。 m m 2( 1)r s s r msms 2m N ( 1)s s 2m N N( ( ) 1)s s T T T T m NT T 四 、 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行 方 法 ： 當(dāng) 繞 線 轉(zhuǎn) 子 異 步 電 機(jī) 拖 動 位 能 性 負(fù) 載 時 ， 在其 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 入 很 大 的 電 阻 。 其 機(jī) 械 特 性 如 圖 8.23所 示 。 在 其 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 入 的 大 電 阻

60、 超 過 某 一 數(shù) 值 時 ，電 機(jī) 還 要 反 轉(zhuǎn) ， 運(yùn) 行 于 第 四 象 限 。 它 的 轉(zhuǎn) 差 率 s1，電 磁 功 率 PM0， 機(jī) 械 功 率 Pm0， 轉(zhuǎn) 子 回 路 總 銅耗 。 但 是 ， 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行 時 負(fù) 載 向電 機(jī) 送 入 機(jī) 械 功 率 是 靠 著 負(fù) 載 儲 存 的 位 能 的 減 少 。這 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 與 直 流 電 機(jī) 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行 的 情 況 一 致 ，也 是 位 能 性 負(fù) 載 到 過 來 拉 著 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) 。 mMCu PPp 2 圖 8.22 三 相 繞 線 式 異 步 電動 機(jī) 的 倒 拉 反 轉(zhuǎn) 運(yùn) 行1-固

61、 有 機(jī) 械 特 性 2-轉(zhuǎn) 子 回路 串 較 大 電 阻 的 人 為 機(jī) 械特 性 當(dāng) 異 步 電 動 機(jī) 提 升 重 物 時 ， 其 工 作 點(diǎn) 為 曲 線 1上 的 a點(diǎn) 。 如 果 在 轉(zhuǎn) 子 回 路 串 入 很 大 的 電 阻 ，機(jī) 械 特 性 變 為 斜 率 很 大 的 曲 線 2， 因 機(jī) 械 慣 性 ，工 作 點(diǎn) 由 a點(diǎn) 移 到 b點(diǎn) ， 因 此 時 電 磁 轉(zhuǎn) 矩 小 于負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 ， 轉(zhuǎn) 速 下 降 。 當(dāng) 電 動 機(jī) 減 速 至 n=0時 ，電 磁 轉(zhuǎn) 矩 仍 小 于 負(fù) 載 轉(zhuǎn) 矩 ， 在 位 能 負(fù) 載 的 作用 下 ， 使 電 動 機(jī) 反 轉(zhuǎn) ， 直 至 電

62、磁 轉(zhuǎn) 矩 等 于 負(fù)載 轉(zhuǎn) 矩 ， 電 動 機(jī) 才 穩(wěn) 定 運(yùn) 行 于 c點(diǎn) 。 因 這 是 由于 重 物 倒 拉 引 起 的 ， 所 以 稱 為 倒 拉 反 接 制 動(或 稱 倒 拉 反 接 運(yùn) 行 )， 其 轉(zhuǎn) 差 率 與 電 源 反 接 制 動 一 樣 ， s都 大 于 1繞 線 轉(zhuǎn) 子異 步 電 動 機(jī) 倒 拉 反 接 制 動 狀 態(tài) ， 常 用 于起 重 機(jī) 低 速 下 放 重 物 。 1 1 1( ) ( ) 1s n n n n n n 五 . 回 饋 制 動 方 法 ： 使 電 動 機(jī) 在 外 力 (如 起 重 機(jī) 下 放 重 物 )作用 下 ， 其 電 動 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速

63、 超 過 旋 轉(zhuǎn) 磁 場 的 同 步 轉(zhuǎn) 速 。 起 重 機(jī) 下 放 重 物 ， 在 下 放 開 始 時 ， n n1電 機(jī)處 于 電 動 狀 態(tài) 。 在 位 能 轉(zhuǎn) 矩 作 用 下 ， 電 機(jī) 的 轉(zhuǎn) 速 大于 同 步 轉(zhuǎn) 速 時 ， 轉(zhuǎn) 子 中 感 應(yīng) 電 勢 、 電 流 和 轉(zhuǎn) 矩 的 方向 都 發(fā) 生 了 變 化 ， 轉(zhuǎn) 矩 方 向 與 轉(zhuǎn) 子 轉(zhuǎn) 向 相 反 ， 成 為制 動 轉(zhuǎn) 矩 。 此 時 電 機(jī) 將 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 為 電 能 饋 送 電 網(wǎng) ，所 以 稱 回 饋 制 動 。 Pm0， 表 示 機(jī) 械 功 率 輸 給 電 機(jī) ， 減 去 轉(zhuǎn) 子 銅 耗變 為 電 磁 功

64、率 PM。 PM0表 示 電 機(jī) 發(fā) 出 功 率 ， 減 去定 子 損 耗 后 ， 回 饋 給 電 網(wǎng) 。 圖 8.24 三 相 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 圖 8.24 三 相 繞 線 式 異 步 電 動 機(jī) 的 各 種 運(yùn) 行 狀 態(tài) 能 耗 制 動 反 接 制 動 回 饋 制 動電 源 反 接 倒 拉 反 轉(zhuǎn)方 法 斷 開 交 流 電 源 的 同 時在 定 子 兩 相 中 通 入 直流 電 流 突 然 改 變 定 子 電 源相 序 使 定 子 旋 轉(zhuǎn) 磁場 方 向 改 變 定 子 按 提 升 方 向 接 通電 源 ， 轉(zhuǎn) 子 串 入 較 大電 阻 ， 電

65、機(jī) 被 重 物 拖拉 反 轉(zhuǎn) 在 某 一 轉(zhuǎn) 矩 作 用 下 ，使 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 超 過 同 步轉(zhuǎn) 速能 量 關(guān) 系 吸 收 系 統(tǒng) 儲 存 的 動 能并 轉(zhuǎn) 換 成 電 能 ， 消 耗在 轉(zhuǎn) 子 電 路 電 阻 上 吸 收 系 統(tǒng) 儲 存 的 動 能 ， 作 為 軸 上 輸 入 的 機(jī) 械功 率 并 轉(zhuǎn) 換 成 電 能 后 ， 連 同 定 子 傳 遞 給 轉(zhuǎn) 子的 電 磁 功 率 一 起 全 部 消 耗 在 轉(zhuǎn) 子 回 路 電 阻 上 軸 上 輸 入 機(jī) 械 功 率 并轉(zhuǎn) 換 成 電 功 率 ， 由 定子 回 饋 到 電 網(wǎng)優(yōu) 點(diǎn) 制 動 平 穩(wěn) ， 便 于 實(shí) 現(xiàn)準(zhǔn) 確 停 車 制 動

66、強(qiáng) 烈 ， 停 車 迅速 能 使 位 能 負(fù) 載 在 nn1下 穩(wěn) 定 下 放 能 向 電 網(wǎng) 回 饋 電 能 ，比 較 經(jīng) 濟(jì)缺 點(diǎn) 制 動 較 慢 ， 需 要 一 套直 流 電 源 能 量 損 耗 大 ， 控 制較 復(fù) 雜 ， 不 易 實(shí) 現(xiàn) 準(zhǔn) 確 停 車 能 量 損 耗 大 在 nn1時 不 能 實(shí) 現(xiàn)回 饋 制 動應(yīng) 用 場 合 要 求 平 穩(wěn) 準(zhǔn) 確 停 車 的場 合 ， 限 制 位 能 負(fù) 載的 下 降 速 度 要 求 迅 速 停 車 和 需要 反 轉(zhuǎn) 的 場 合 限 制 位 能 負(fù) 載 的 下 放速 度 ， 并 在 nn1的情 況 下 采 用 三 相 異 步 電 機(jī) 各 種 制 動 方 法 的 比 較 本 章 小 結(jié) 1. 衡 量 異 步 電 動 機(jī) 起 動 性 能 ， 最 主 要 的 指 標(biāo) 是 起動 電 流 和 起 動 轉(zhuǎn) 矩 。 異 步 電 動 機(jī) 直 接 起 動 時 ， 起動 電 流 大 ， 一 般 為 額 定 電 流 的 4 7倍 。 因 起 動 時功 率 因 數(shù) 低 ， 起 動 電 流 雖 然 很 大 ， 但 起 動 轉(zhuǎn) 矩 卻不 大 。 三 角 形 接 線