异步电机传动运行.ppt

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1、1异步电机传动分析异步电机传动分析212.1 异步电动机的起动异步电动机的起动12.2 异步电动机的调速异步电动机的调速12.3 异步电动机的制动异步电动机的制动(略略)异步电机传动分析异步电机传动分析3l笼型异步电动机的起动笼型异步电动机的起动直接起动直接起动Y-Y-起动起动自耦变压器起动自耦变压器起动l绕线型异步电动机的起动绕线型异步电动机的起动转子回路串电阻器起动转子回路串电阻器起动l改善起动性能的其它方法改善起动性能的其它方法异步电机传动分析异步电机传动分析4l起动转矩倍数起动转矩倍数要大要大kstTst /TN l起动电流倍数起动电流倍数要小要小i*stIst /I1N 异步电机传动

2、分析异步电机传动分析51. 1. 电动机的起动指标电动机的起动指标 (1)(1) 起动转矩足够大起动转矩足够大 T Tstst T TL L T Tstst (1.1 (1.11.2) 1.2) T TL L (2)(2) 起动电流不超过允许范围。起动电流不超过允许范围。(3)(3) 异步电机的实际启动情况异步电机的实际启动情况异步电机传动分析异步电机传动分析6l起动电流倍数起动电流倍数很大很大（57倍）倍）l起动转矩倍数起动转矩倍数不大不大（12倍）倍）ststmTstICT2coskstZUI/1222arctanRXst异步电机传动分析异步电机传动分析7l操作操作：直接合闸：直接合闸(画

3、一个一次线路画一个一次线路)l优点优点：操作简单，不需附加起动：操作简单，不需附加起动设备。设备。l缺点缺点：起动电流倍数大，对电机：起动电流倍数大，对电机和电网的冲击大。和电网的冲击大。异步电机传动分析异步电机传动分析8 大的大的 I Ist st 使电网电压降低，影响自身及其他负使电网电压降低，影响自身及其他负载工作。载工作。 频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。2. 2. 笼型异步电动机的直接起动笼型异步电动机的直接起动小容量的电动机（小容量的电动机（P PN N 7.5kW 7.5kW） (2) (2) 电动机容量满足如下要求：电动机容量满足

4、如下要求：异步电机传动分析异步电机传动分析9Ist IN sc = 1 43 +电源总容量电源总容量(kVA) (kVA) 电动机容量电动机容量(kW)(kW)3. 3. 笼型异步电动机的减压起动笼型异步电动机的减压起动(1) (1) 定子串联电阻或电抗减压起动定子串联电阻或电抗减压起动异步电机传动分析异步电机传动分析10M 33 RSS1 FUS2起动起动运行运行M 3XSS1 FUS23 异步电机传动分析异步电机传动分析11(2) (2) 自耦变压器减压起动自耦变压器减压起动TA3 UNS1 FUS2M 3异步电机传动分析异步电机传动分析123 UNS1 FUS2TAM 3起动起动异步电机

5、传动分析异步电机传动分析13TA3 UNS1 FUS2M 3运行运行异步电机传动分析异步电机传动分析14CBAQ11akABC2)()(1aststkII直直接接自自耦耦2)()(1aststkTT直直接接自自耦耦异步电机传动分析异步电机传动分析15l操作操作：异步电动机的定子绕组，在起：异步电动机的定子绕组，在起动时通过自耦变压器与电源相连。动时通过自耦变压器与电源相连。l优点优点：降压灵活，不受绕组连接方式：降压灵活，不受绕组连接方式的限制。的限制。l缺点缺点：需专用自耦变压器，设备复杂、：需专用自耦变压器，设备复杂、价格高。价格高。异步电机传动分析异步电机传动分析16适用于：正常运行为适

6、用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。起动时，定子绕组为星形连接起动时，定子绕组为星形连接,转子上升到额定转转子上升到额定转 速后换成三角形连接速后换成三角形连接;起动电流减小到起动电流减小到1/3，起动转矩也可减小，起动转矩也可减小1/3;只适只适 合轻载起动。合轻载起动。(3) (3) 星形三角形减压起动（星形三角形减压起动（Y Y 起动）起动）异步电机传动分析异步电机传动分析173 UNS1 FUS2AXBYCZ异步电机传动分析异步电机传动分析183 UNS1 FUS2AXBYCZY 起动起动异步电机传动分析异步电机传动分析19 运行运行S23 UNS1 FUAXBYCZ异步电机传

7、动分析异步电机传动分析20 定子相电压比定子相电压比 U1PYU1PUN 3 UN=1 3 定子相电流比定子相电流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3 起动电流比起动电流比IstYIstI1PY 3 I1P=1 3异步电机传动分析异步电机传动分析21 Y 型型起动的起动电流起动的起动电流 IstY = Ist1 3 起动转矩比起动转矩比 TstYTstU1PYU1P=1 3( )2TstY = Tst1 3 Y型型起动的起动转矩起动的起动转矩 异步电机传动分析异步电机传动分析22与自耦变压器降压起动比较，与自耦变压器降压起动比较，Y-结构简单结构简单;体积小，重量轻，价廉，维修方便体积小，

8、重量轻，价廉，维修方便应优先选用应优先选用Y-，但只能将起动电流和起动转矩，但只能将起动电流和起动转矩 固定地降低到固定地降低到1/3异步电机传动分析异步电机传动分析234 4、 改善起动性能的三相笼型异步电动机改善起动性能的三相笼型异步电动机(1) 深槽异步电动机深槽异步电动机 槽深槽深 h 与槽宽与槽宽 b 之比为：之比为：h / b = 8 12漏电抗小漏电抗小 漏电抗大漏电抗大增大增大 电流密度电流密度 起动时，起动时，f2 高，高， 漏电抗大，电流的集漏电抗大，电流的集 肤效应使导条的等效肤效应使导条的等效 面积减小，即面积减小，即 R2 ， 使使 Tst 。异步电机传动分析异步电机

9、传动分析24运行时，运行时， f2 很低，漏电抗很小，集肤效应消失，很低，漏电抗很小，集肤效应消失，R2 。（2 2）. .双笼型异步电动机双笼型异步电动机 起动时，起动时，f f2 2 高，漏抗大，起主要作用，高，漏抗大，起主要作用，I I2 2 主主 要集中在外笼，外笼要集中在外笼，外笼 R R2 2 大大 T Tst st 大。外笼大。外笼 起动笼。起动笼。 运行时，运行时， f f2 2 很低很低 ，漏抗很小，漏抗很小，R R2 2 起主要作起主要作 用，用，I I2 2 主要集中在内笼。内笼主要集中在内笼。内笼 工作笼。工作笼。异步电机传动分析异步电机传动分析25原理原理：利用集肤效

10、应，增加转子电阻、减利用集肤效应，增加转子电阻、减小转子漏抗，得到类似于绕线型电机的起动小转子漏抗，得到类似于绕线型电机的起动性能。性能。等效等效方法方法：深槽电机深槽电机双笼电机双笼电机起动笼起动笼R大大工作笼工作笼R小小异步电机传动分析异步电机传动分析26等效等效异步电机传动分析异步电机传动分析27电阻大电阻大 漏抗小漏抗小 电阻小电阻小 漏抗大漏抗大上笼上笼 （外笼）（外笼） 下笼下笼 （内笼）（内笼）异步电机传动分析异步电机传动分析28（下笼）（下笼）（上笼）（上笼）异步电机传动分析异步电机传动分析29异步电机传动分析异步电机传动分析30(1) (1) 起动过程起动过程1 1、绕线型异

11、步电动机转、绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动子电路串联电阻起动 Rst1 Rst23 M 3S1 S2S串联串联 R Rst1 st1 和和 R Rst2 st2 起动（特性起动（特性 a a） 总电阻总电阻 R R2222 = = R R2 2 + + R Rst1st1+ + R Rst2st2异步电机传动分析异步电机传动分析31n0TnOa (R22)TLT2a1a2T1切除切除 Rst2异步电机传动分析异步电机传动分析32b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2 合上合上 S S2 2 ，切除，切除 R Rst2st2（特性（特性 b b）总电）总电阻阻

12、 R R2121 = = R R2 2+ + R Rst1st1切除切除 Rst1异步电机传动分析异步电机传动分析333 M 3S1 S2Rst1 Rst2S异步电机传动分析异步电机传动分析34 合上合上 S S1 1 ，切除，切除 R Rst1st1（特性（特性 c c） 总电阻总电阻: : R R2 2c (R2)b (R21)n0TnOa (R22)T2 T1a1a2TLb1b2c1c2p3 M 3S1 Rst1 Rst2SS2 异步电机传动分析异步电机传动分析35异步电机传动分析异步电机传动分析36CBARst221212 cXXRRRcsstm1ms令：令：maxTTst则：则：22

13、22121RXRccXXRRkst 2RkkXReikst异步电机传动分析异步电机传动分析37优点：优点：R2 I2 Ist R2 cos2 Tst 缺点：缺点：绕线型转子结构复杂、价格高。绕线型转子结构复杂、价格高。0Tes1TL异步电机传动分析异步电机传动分析38 频敏变阻器频敏变阻器 频率高：损耗大，电阻大。频率高：损耗大，电阻大。 频率低：损耗小，电阻小。频率低：损耗小，电阻小。 转子电路起动时转子电路起动时 f f2 2 高，电阻大，高，电阻大， T Tstst 大，大， I Istst 小。小。 转子电路正常运行时转子电路正常运行时 f f2 2 低，电阻小，低，电阻小， 自动切除

14、变阻器。自动切除变阻器。2 2、 绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动 异步电机传动分析异步电机传动分析39 频敏变阻器频敏变阻器 异步电机传动分析异步电机传动分析40用途：用途：绕线型异步电动机起动绕线型异步电动机起动特点：特点：电阻大小随频率自动改变电阻大小随频率自动改变无触点无触点变阻器变阻器异步电机传动分析异步电机传动分析41例例:某三相异步电动机额定电压某三相异步电动机额定电压380V,三角形连接三角形连接,额额定功率定功率40KW,额定转速额定转速1470r/min,起动转矩倍数起动转矩倍数1.2,求求:起动转矩起动转矩;负载转矩为额

15、定转矩的负载转矩为额定转矩的70%和和20%时时,能否采用星角起动能否采用星角起动?例例:某三相异步电动机，某三相异步电动机，连接，额定功率连接，额定功率28KW，额定电压是额定电压是380V,额定电流额定电流58A，额定功率因数，额定功率因数0.88，额定转速，额定转速1455r/min,启动电流倍数为启动电流倍数为6，起动转矩倍数起动转矩倍数1.1，过载系数，过载系数2.2。要求起动电流。要求起动电流不大于不大于150A，启动时负载的阻转距，启动时负载的阻转距73Nm,试问试问应以何种方法启动？应以何种方法启动？异步电机传动分析异步电机传动分析42l调速方法调速方法l变极调速变极调速l变频

16、调速变频调速l变转差调速变转差调速异步电机传动分析异步电机传动分析43spfsnn160111异步电动机：异步电动机：变极变极调速调速变频变频调速调速变转差变转差调速调速eaaCRIUn对比直流电动机：对比直流电动机：异步电机传动分析异步电机传动分析44A1X1X2A2NNSS4极极A1X1A2X2AX异步电机传动分析异步电机传动分析45A1X1X2A2NS2极极双速电机每相有两套绕组，改变其中一套绕组的接线，就可双速电机每相有两套绕组，改变其中一套绕组的接线，就可以改变定子磁场的极对数。笼型转子极对数自动随之变化。以改变定子磁场的极对数。笼型转子极对数自动随之变化。适用范围适用范围AA1X1

17、A2X2X异步电机传动分析异步电机传动分析46基本要求基本要求：mC，保持磁路的饱和程度近似不变。，保持磁路的饱和程度近似不变。mNkNfEU1111144. 4根根据据：CfU11CfUT212maxpfn/6011sn43sn2sneTOn恒压频比恒压频比异步电机传动分析异步电机传动分析47CfUffUTfpfTTPM121121211112 CfU11CfU11恒功率调速恒功率调速恒转矩调速恒转矩调速变频变压调速变频变压调速异步电机传动分析异步电机传动分析48变变频频器器DC直流环节直流环节控制控制电路电路整流器整流器AC50Hz逆变器逆变器ACf电动机电动机常用的变频器：常用的变频器：

18、PWM变频器。变频器。PWM：Pluse Width Modulation脉（冲）宽（度）调制脉（冲）宽（度）调制异步电机传动分析异步电机传动分析49s = f (U1, R1, X1, R2, X2 ）l改变端电压调速改变端电压调速l定子绕组串联电阻器或电抗器调速定子绕组串联电阻器或电抗器调速l转子绕组串联电阻器或电抗器调速转子绕组串联电阻器或电抗器调速l双馈电机调速双馈电机调速异步电机传动分析异步电机传动分析5012OnTensn1n2TLCTTL对恒转矩负载：对恒转矩负载：22122122111 cXXsRcRsRUmTCsR2异步电机传动分析异步电机传动分析51CsR2对恒转矩负载：对

19、恒转矩负载：结论：结论：l等效电路电压、电流不变；等效电路电压、电流不变；l电磁转矩电磁转矩T不变；不变；l电磁功率电磁功率PM不变；不变；1.R2 增加增加，导致：，导致：s 增加增加、pcu2 增加增加、Pmec 减小减小。异步电机传动分析异步电机传动分析52sf1ABCf1f1交交-交交变频器变频器绕线型感绕线型感应电动机应电动机异步电机传动分析异步电机传动分析53调速方法调速方法主要优点主要优点主要缺点主要缺点变极调速变极调速调速成本低调速成本低有级调速有级调速运行性能稍差运行性能稍差变频调速变频调速无极调速无极调速运行性能好运行性能好调速成本高调速成本高变变R2调速调速调速成本低调速

20、成本低操作简单操作简单损耗大损耗大调速范围小调速范围小双馈电机双馈电机调速范围大，性能好，调速范围大，性能好，无极调速，节能无极调速，节能调速成本高调速成本高控制复杂控制复杂异步电机传动分析异步电机传动分析54l发电制动发电制动l能耗制动能耗制动l反接制动反接制动l正转反接制动正转反接制动l正接反转制动正接反转制动异步电机传动分析异步电机传动分析55M 33S1(1) 制动原理制动原理 制动前制动前 S1 合上，合上，S2 断开，断开， M 为电动状态。为电动状态。 制动时制动时 S1 断开，断开，S2 合上。合上。 定子定子: U I1 转子转子: n E2 I2 M 为制动状态。为制动状态

21、。n U S2 RbI1FFT T异步电机传动分析异步电机传动分析56OnT特点：特点： 因因T T 与与 n n 方向相反，方向相反， n nT T 曲线在第二、曲线在第二、 四象限。四象限。 因因 n n = 0 = 0 时，时， T T = 0 = 0， n nT T 曲线过原点。曲线过原点。 制动电流增大时，制动电流增大时， 制动转矩也增大；制动转矩也增大； 产生最大转矩的转速不变。产生最大转矩的转速不变。I1I1(2) (2) 能耗制动时的机械特性能耗制动时的机械特性异步电机传动分析异步电机传动分析57(T0，制动开始，制动开始)a 点点 b 点点惯性惯性 (3) 能耗制动过程能耗制

22、动过程 迅速停车迅速停车 制动原理制动原理 制动前：特性制动前：特性 1。 制动时：特性制动时：特性 2。TLOnT12ab异步电机传动分析异步电机传动分析58原点原点 O (n = 0，T = 0)，n制动过程结束。制动过程结束。 制动效果制动效果 Rb I1 T 制动快。制动快。 制动时的功率制动时的功率 定子输入：定子输入：P1 = 0，轴上输出：轴上输出：P2 = T0 。 动能动能 P P2 2 转子电路的电能转子电路的电能 P PCu2Cu2消耗掉。消耗掉。异步电机传动分析异步电机传动分析59(4) (4) 能耗制动运行能耗制动运行 下放重物下放重物TLOnT12a a 点点 b

23、点点 惯性惯性 (T0，制动开始，制动开始)bn 原点原点 O (n = 0，T = 0),在在T TL L作用下作用下 n n 反向增加反向增加 cc 点点(T = TL), 制动运制动运行状态行状态以速度以速度 n nc c 稳定下放重物。稳定下放重物。 制动效果：制动效果： 由制动回路的电阻决定。由制动回路的电阻决定。异步电机传动分析异步电机传动分析60(1) (1) 定子反相的反接制动定子反相的反接制动 迅速停车迅速停车3 M 33 M 3Rb制制动动前前的的电电路路制制动动时时的的电电路路 制动原理制动原理异步电机传动分析异步电机传动分析61T TL LT TL L制动前：正向电动状

24、态。制动前：正向电动状态。 制动时：定子相序改变，制动时：定子相序改变， n n1 1 变向。变向。OnT1 n12 2n n1 1 b bs s = = n n1 1 n n n n1 1= = n n1 1n n n n1 1即即：s s 1 (1 (第二象限第二象限) )。 同时同时：E E2 2s s、I I2 2 反向，反向，T T 反向。反向。a ac cd d异步电机传动分析异步电机传动分析62a a 点点 b b 点点( (T T0 0，制动开始，制动开始) )惯性惯性 n n c c 点点( (n n = 0 = 0，T T 0) 0)， 制动结束。制动结束。 到到 c c

25、点时，若未切断电源，点时，若未切断电源， M M 将可能反向起动。将可能反向起动。异步电机传动分析异步电机传动分析63取决于取决于 R Rb b 的大小。的大小。 制动效果制动效果aOnT1n12n0bc 制动时的功率制动时的功率 PM = m1I22 R2Rb s0 0 Pi = (1s ) PM 异步电机传动分析异步电机传动分析64PCu2 = m1(R2Rb ) I22 = PMPi = PM|Pi|三相电能三相电能 电磁功率电磁功率PM转子转子机械功率机械功率Pi定子定子转子转子电阻电阻消耗消耗掉掉异步电机传动分析异步电机传动分析65(2) (2) 转子反向的反接制动转子反向的反接制动

26、 下放重物下放重物 制动原理制动原理 定子相序不变，转子定子相序不变，转子 电路串联对称电阻电路串联对称电阻 R Rb b。a 点点 b 点点(TbTL)， 惯性惯性 n c 点点 ( n = 0，TcTL ) 在在TL 作用下作用下 M 反向起动反向起动d 点点( nd0，Td = TL ) 异步电机传动分析异步电机传动分析66On T 1n12bcTLad 制动运制动运 行状态行状态 制动效果制动效果 改变改变 R Rb b 的大小，的大小， 改变特性改变特性 2 2 的斜率，的斜率，改变改变 nd 。3e 低速提低速提 升重物升重物异步电机传动分析异步电机传动分析67 制动时的功率制动时

27、的功率s =n1nn1第四象限第四象限：1 (n0)PM = m1I22R2Rb s0 PCu2 = m1(R2Rb ) I22 = PMPi = PM|Pi|0 Pi = (1s ) PM 定子输入电功率定子输入电功率 轴上输入机械功率轴上输入机械功率 （位能负载的位能）（位能负载的位能） 电功率与机械功率均电功率与机械功率均 消耗在转子电路中。消耗在转子电路中。异步电机传动分析异步电机传动分析68 特点：特点：| n | | n1 |，s0。 电机处于发电机状态。电机处于发电机状态。 (1) (1) 调速过程中的回馈制动调速过程中的回馈制动TnOf1 f1f1 f1TLabcdTnOYYY

28、TLabcd?异步电机传动分析异步电机传动分析69OnTTLn1n1(2) (2) 下放重物时的回馈制动下放重物时的回馈制动GRb T3 M 3TnTLbac正向电动正向电动反接制动反接制动dn回馈制动回馈制动反向电动反向电动异步电机传动分析异步电机传动分析70 0 (nn1) 0 定子发出电功率，向电源回馈电能。定子发出电功率，向电源回馈电能。 0 轴上输入机械功率轴上输入机械功率( (位能负载的位能位能负载的位能) )。 制动时的功率制动时的功率s =n1n n1=n1nn1第四象限：第四象限：PM = m1I22 R2Rb sPi= (1s ) PM异步电机传动分析异步电机传动分析71P

29、Cu2 = PMPi |PM | = |Pi|PCu2 机械能转换成电能机械能转换成电能( (减去转子铜损耗等减去转子铜损耗等) )。异步电机传动分析异步电机传动分析72 制动效果制动效果 R Rb b 下放速度下放速度 。 为了避免危险的高速，为了避免危险的高速， 一般不串联一般不串联 R Rb b。OnTTLn1n0异步电机传动分析异步电机传动分析73三相电动机的能耗制动的特点：三相电动机的能耗制动的特点：能够使反抗性恒转矩负载准确停车能够使反抗性恒转矩负载准确停车制动平稳，但制动至转速较低时，制动转矩也变小，制制动平稳，但制动至转速较低时，制动转矩也变小，制动效果不理想动效果不理想由于制

30、动时电动机不从电网吸取交流电能，只吸取少量由于制动时电动机不从电网吸取交流电能，只吸取少量的直流电能，因此制动比较经济的直流电能，因此制动比较经济异步电机传动分析异步电机传动分析74电源反接制动的特点：电源反接制动的特点： 制动转矩即使再降至很低时依然较大，因此制动强烈而制动转矩即使再降至很低时依然较大，因此制动强烈而迅速。迅速。 能够使反抗性恒转矩负载快速实现正反转，若要停车需能够使反抗性恒转矩负载快速实现正反转，若要停车需在转速为零的时候断开电源在转速为零的时候断开电源 由于电源反接制动时由于电源反接制动时S S1 1从电源输入的电功率从电动机从电源输入的电功率从电动机轴上输出的机械功率这

31、说明制动时电动机既要从电网中轴上输出的机械功率这说明制动时电动机既要从电网中吸取电能又要从轴上吸取机械能并转换成电能，这些电吸取电能又要从轴上吸取机械能并转换成电能，这些电能全部消耗在转子电路的电阻上，因此制动时能耗大，能全部消耗在转子电路的电阻上，因此制动时能耗大，经济性差。经济性差。R Rbkbk比比R Rstst要大很多要大很多异步电机传动分析异步电机传动分析75倒拉反接制动的特点：倒拉反接制动的特点： 能够低速下放重物，安全性好能够低速下放重物，安全性好 由于制动时由于制动时S S1 1，因此跟电源反接制动一样，因此跟电源反接制动一样，P1P10 0，P2P20 0。这说明制动时，电动

32、机既要从电网吸收电能。这说明制动时，电动机既要从电网吸收电能又要从轴上吸取机械能并转换成电能，这些电能全又要从轴上吸取机械能并转换成电能，这些电能全部消耗在转子电路的电阻上，因此制动时能耗大，部消耗在转子电路的电阻上，因此制动时能耗大，经济性差。经济性差。异步电机传动分析异步电机传动分析76回馈制动的特点：回馈制动的特点：1 1 电动机的转度超过同步转速电动机的转度超过同步转速2 2 只能高速下放重物，安全性差只能高速下放重物，安全性差3 3 制动时电动机不从电网吸收有功功率，反而电网回馈有制动时电动机不从电网吸收有功功率，反而电网回馈有功功率，制动很经济，但仍然吸收无功功率，以建立旋功功率，

33、制动很经济，但仍然吸收无功功率，以建立旋转转4 4 回馈制动时回馈制动时S S0 0异步电机传动分析异步电机传动分析771 1、一三相四极绕线式异步电动机，额定功率、一三相四极绕线式异步电动机，额定功率P PN N=155=155千瓦，千瓦，U UN N=380=380伏，伏，Y Y接法，额定频率接法，额定频率f f1 1=50=50赫，额定负赫，额定负载时测得转子铜耗为载时测得转子铜耗为22102210瓦，机械损耗瓦，机械损耗16401640瓦，附加瓦，附加损耗损耗13101310瓦，试求：瓦，试求： 额定工作时额定工作时P PM M、s s、n n、T T； 当负载转矩不变时，在转子中串入电阻当负载转矩不变时，在转子中串入电阻r=0.1r=0.1欧，欧，此时的此时的s s、n n、p pCu2Cu2（转子每相电阻（转子每相电阻r r2 2=0.012=0.012欧，欧，r r已已归算到定子边。归算到定子边。 异步电机传动分析异步电机传动分析78