1、1第第5 5章章 三相異步電動機的電力拖動三相異步電動機的電力拖動 2本章要點本章要點n三相異步電動機的電磁轉矩的表達式。三相異步電動機的電磁轉矩的表達式。 n三相異步電動機的機械特性。三相異步電動機的機械特性。n三相異步電動機的啟動、制動和調速。三相異步電動機的啟動、制動和調速。 35.1 三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路 5.2 三相異步電動機的電磁轉矩表達式5.3 三相異步電動機的機械特性5.4 三相異步電動機的起動5.5 三相異步電動機的制動5.6 三相異步電動機的調速本章主要內容本章主要內容45.1 5.1 三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控

2、制電路 任務任務1 1任務任務2 2搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路控制電路通電試車并觀察電動機的運轉通電試車并觀察電動機的運轉5任務任務1 1 在生產過程中，往往要求電動機能夠隨時實現正反轉，如起重在生產過程中，往往要求電動機能夠隨時實現正反轉，如起重機的上升與下降、工作臺的往返運動等。機的上升與下降、工作臺的往返運動等。 根據電動機原理，只要改變接入三相交流電源相序，即把電源根據電動機原理，只要改變接入三相交流電源相序，即把電源進線中的任意兩根接線對調，電動機就可反轉。所以，正反轉控制進線中的任意兩根接線對調，電動機就可反轉。所以，正反轉控制電路

3、實際是兩個相序相反的控制電路，為了避免誤動作引起電源相電路實際是兩個相序相反的控制電路，為了避免誤動作引起電源相間短路，兩個控制接觸器間必須聯鎖。間短路，兩個控制接觸器間必須聯鎖。搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路控制電路 1 1三相異步電動機正反轉控制原理三相異步電動機正反轉控制原理 2 2三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路 三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路如圖三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路如圖5-15-1所示，圖中所示，圖中接觸器接觸器KM1KM1、KM2KM2分別用于控制電動機的正反轉。分別

4、用于控制電動機的正反轉。 6任務任務1 1搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路控制電路圖圖5-1 5-1 三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路圖三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路圖 7 3 3、三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路分析、三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路分析 （1 1）根據電路圖列出所需器材并填寫到表）根據電路圖列出所需器材并填寫到表15-115-1中。中。 任務任務1 1搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路控制電路表表15-1 15-1 接觸器聯鎖電動機正反轉控制電路器材明細表接觸器聯

5、鎖電動機正反轉控制電路器材明細表 代代 號號名名 稱稱型型 號號規規 格格數量數量備備 注注QSQSFU1FU1FU2FU2KM1KM1、KM2KM2FRFRSB1SB1、SB2SB2、SB3SB3M M8 （2 2）正轉控制）正轉控制任務任務1 1搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉搭建三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉控制電路控制電路 合上電源開關合上電源開關QSQS，按下正轉啟動按鈕，按下正轉啟動按鈕SB2SB2，正轉控制回路接通，正轉控制回路接通，電動機正轉，寫出其控制過程。電動機正轉，寫出其控制過程。正轉控制過程：正轉控制過程： （3 3）反轉控制）反轉控制 按下停止按鈕按下停止按鈕SB1

6、SB1，再按下反轉啟動按鈕，再按下反轉啟動按鈕SB3SB3，反轉控制回路接通，反轉控制回路接通，電動機反轉，寫出其控制過程。電動機反轉，寫出其控制過程。反轉控制過程：反轉控制過程：9任務任務2 2通電試車并觀察電動機的運轉通電試車并觀察電動機的運轉 合上電源開關合上電源開關QSQS，按以下步驟進行觀察：，按以下步驟進行觀察： （1 1）按下正轉啟動按鈕）按下正轉啟動按鈕SB2SB2，觀察電動機的轉動方向，并記錄在表，觀察電動機的轉動方向，并記錄在表5-15-1中。中。 （2 2）在電動機不停轉的情況下直接按下反轉按鈕）在電動機不停轉的情況下直接按下反轉按鈕SB3SB3，觀察電動機的，觀察電動機

7、的轉動方向，并記錄在表轉動方向，并記錄在表5-15-1中。中。 （3 3）按下停止按鈕）按下停止按鈕SB1SB1，觀察電動機是否停轉，并記錄在表，觀察電動機是否停轉，并記錄在表5-15-1中。中。 （4 4）按下反轉按鈕）按下反轉按鈕SB3SB3，觀察電動機的轉動方向，并記錄在表，觀察電動機的轉動方向，并記錄在表5-15-1中。中。 按鈕開關按下電動機不停轉的情況下按按下在電動機停轉后按下按下電動機不停轉的情況下按按下在電動機停轉后按下按下電動機不停轉的情況下按按下在電動機停轉后按下按下電動機不停轉的情況下按按下在電動機停轉后按下電動機的轉動方向（順時針/逆時針/停轉）表表5-1 5-1 三相

8、異步電動機接觸器聯鎖正反轉狀態記錄表三相異步電動機接觸器聯鎖正反轉狀態記錄表10 電磁轉矩與電動機的轉速之間的關系反映出三相異步電動機的機電磁轉矩與電動機的轉速之間的關系反映出三相異步電動機的機械特性，其關系表達式有械特性，其關系表達式有物理表達式物理表達式、參數表達式參數表達式和和實用表達式實用表達式三種。三種。 1 1物理表達式物理表達式 三相異步電動機的電磁轉矩的物理表達式為三相異步電動機的電磁轉矩的物理表達式為: :22012201111122211cos/2cos44. 4/2cosICpfIkNfmpfIEmPTTM 上式表明，三相異步電動機的電磁轉矩是由主磁通上式表明，三相異步電

9、動機的電磁轉矩是由主磁通0 0與轉子電與轉子電流的有功分量流的有功分量I I2 2coscos2 2相互作用產生的。其物理意義是與主磁通成相互作用產生的。其物理意義是與主磁通成正比，與轉子電流的有功分量成正比。正比，與轉子電流的有功分量成正比。5.2 5.2 三相異步電動機的電磁轉矩表達式三相異步電動機的電磁轉矩表達式11 2 2參數表達式參數表達式 為了直接反映為了直接反映電磁轉矩電磁轉矩與與轉速或轉差率轉速或轉差率的關系，可以推導得出電的關系，可以推導得出電磁轉矩的參數表達式：磁轉矩的參數表達式： 當當U U1 1、f f1 1以及電動機的結構參數不變時，電磁轉矩只是轉差率以及電動機的結構

10、參數不變時，電磁轉矩只是轉差率的函數，通常用函數式的函數，通常用函數式T=f(s)T=f(s)表示表示, ,也就是異步電動機的也就是異步電動機的T-sT-s曲線，如曲線，如圖圖5-25-2所示。這里，電磁轉矩是以異步電動機參數的形式表示的，因所示。這里，電磁轉矩是以異步電動機參數的形式表示的，因此稱為機械特性的參數表達式。此稱為機械特性的參數表達式。 221221122121XXsRRfsRpUmT5.2 5.2 三相異步電動機的電磁轉矩表達式三相異步電動機的電磁轉矩表達式125.2 5.2 三相異步電動機的電磁轉矩表達式三相異步電動機的電磁轉矩表達式 表表5-2 5-2 三相異步電動機的三相

11、異步電動機的T-sT-s特性分析特性分析圖圖5-2 5-2 三相異步電三相異步電動機的動機的T-sT-s曲線曲線 snT象限PM工作狀態sn1-(反向增大再減小)-發電運行狀態0s10n1n0+(正向減小)+制動運行狀態135.2 5.2 三相異步電動機的電磁轉矩表達式三相異步電動機的電磁轉矩表達式2112114XXfpUmTm221XXRsmNmmTT 221221122112XXRRfRpUmTst正負最大轉矩：正負最大轉矩：臨界轉差率臨界轉差率S Sm m ：過載能力：過載能力：啟動轉矩啟動轉矩T Tstst(s=1)(s=1) ：啟動轉矩倍數：啟動轉矩倍數：NstSTTTK145.2

12、5.2 三相異步電動機的電磁轉矩表達式三相異步電動機的電磁轉矩表達式 3 3實用表達式實用表達式 實際應用時，三相異步電動機的參數不易得到，所以參數表達式實際應用時，三相異步電動機的參數不易得到，所以參數表達式使用不便。若能利用異步電動機產品目錄中給出的額定功率、額定轉使用不便。若能利用異步電動機產品目錄中給出的額定功率、額定轉速、過載能力等數據，找出異步電動機的機械特性公式，即便是比較速、過載能力等數據，找出異步電動機的機械特性公式，即便是比較粗糙，但也很有實用價值，這就是實用公式，即粗糙，但也很有實用價值，這就是實用公式，即 對于三種異步電動機的電磁轉矩表達式，其應用場合各有不同。對于三種

13、異步電動機的電磁轉矩表達式，其應用場合各有不同。一般物理表達式適用于定性分析一般物理表達式適用于定性分析T T與與0 0及及I I2 2coscos2 2間的關系；參數表間的關系；參數表達式多用于分析各參數變化對電動機運行性能的影響；實用表達式適達式多用于分析各參數變化對電動機運行性能的影響；實用表達式適用于進行工程計算。用于進行工程計算。ssssTTmmm215 固有機械特性固有機械特性：指電動機工作在額定電壓和額定頻率下，按規定的接：指電動機工作在額定電壓和額定頻率下，按規定的接 線方式接線，定子和轉子回路不外接電阻、電容、電線方式接線，定子和轉子回路不外接電阻、電容、電 感等其他電路元件

14、時，由電動機本身固有的參數所決感等其他電路元件時，由電動機本身固有的參數所決 定的機械特性，如圖定的機械特性，如圖5-3b5-3b所示。所示。一、三相異步電動機的固有機械特性一、三相異步電動機的固有機械特性 分析圖中各點：分析圖中各點： （1 1）啟動點）啟動點A A：此時：此時n=0n=0，s=1s=1，T=TT=Tstst； （2 2）最大轉矩點）最大轉矩點B B：此時：此時n=nn=nm m，s=ss=sm m，T=TT=Tm m； （3 3）額定運行點）額定運行點C C：此時：此時n=nn=nN N，s=ss=sN N，T=TT=TN N； （4 4）同步運行點）同步運行點D D：此時

15、：此時n=nn=n1 1，s=0s=0，T=0T=0。5.3 5.3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性16圖圖5-3 5-3 三相異步電動機的曲線轉換為曲線三相異步電動機的曲線轉換為曲線 5.3 5.3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性17二、三相異步電動機的人為機械特性二、三相異步電動機的人為機械特性 人為機械特性人為機械特性：指人為地改變一個或多個電源參數或電動機參數，：指人為地改變一個或多個電源參數或電動機參數， 如如U U1 1、f f1 1、p p、定子回路電阻或電抗、轉子回路電阻、定子回路電阻或電抗、轉子回路電阻 或電抗等，從而得到的機械特性。或電抗

16、等，從而得到的機械特性。5.3 5.3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性1 1、降低定子端電壓時的人為機械特性、降低定子端電壓時的人為機械特性 保持電動機的其它參數不變，僅降低定子電壓保持電動機的其它參數不變，僅降低定子電壓U U1 1所獲得的人為所獲得的人為機械特性，稱為降低定子端電壓時的人為機械特性，如圖機械特性，稱為降低定子端電壓時的人為機械特性，如圖5-45-4所示。所示。18 降低定子端電壓時的人為機械特性的特點是：降低定子端電壓時的人為機械特性的特點是： （1 1）降壓后同步轉速）降壓后同步轉速n n1 1不變；不變； （2 2）降壓后的啟動轉矩）降壓后的啟動轉矩T

17、stTst也隨也隨U12U12正比下降，即電源電壓下降正比下降，即電源電壓下降后，電動機的啟動轉矩和過載能力均明顯下降；后，電動機的啟動轉矩和過載能力均明顯下降；5.3 5.3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 （3 3）因為電磁轉矩）因為電磁轉矩T T與定子電壓與定子電壓U U1 1的平方成正比，的平方成正比，U U1 12 2下降后，下降后，T Tm m和和T Tstst均均下降，但下降，但s sm m不變。如果此時電動機在額不變。如果此時電動機在額定負載下運行，定負載下運行，U U1 1下降后，下降后，n n下降，下降，s s增增大，轉子電流大，轉子電流I I2 2增大，

18、導致電動機過增大，導致電動機過載。長期欠壓過載運行將使電動機過載。長期欠壓過載運行將使電動機過熱，減少使用壽命。熱，減少使用壽命。圖圖5-4 5-4 降低定子端電壓降低定子端電壓時的人為機械特性時的人為機械特性 192 2、轉子回路串對稱三相電阻時的人為機械特性、轉子回路串對稱三相電阻時的人為機械特性5.3 5.3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性該人為機械特性的特點是：該人為機械特性的特點是：（1 1）串入對稱三相電阻后，機械特性線性）串入對稱三相電阻后，機械特性線性段斜率變大，特性變軟；段斜率變大，特性變軟；（2 2）同步轉速）同步轉速n n1 1不變，即不同不變，即不同R

19、 Rp p的人為機械的人為機械特性都通過固有特性的同步點；特性都通過固有特性的同步點；（3 3）轉子回路串入對稱三相電阻）轉子回路串入對稱三相電阻R Rp p后的最大后的最大轉矩轉矩T Tm m不變，但臨界轉差率不變，但臨界轉差率smsm隨隨R Rp p的增大而的增大而增大；增大；（4 4）當）當s sm m111后，后，T Tstst隨隨R Rp p的增大而減小。的增大而減小。 在轉子回路串入對稱三相電阻在轉子回路串入對稱三相電阻R Rp p，所獲得的人為機械特性稱為轉，所獲得的人為機械特性稱為轉子回路串對稱三相電阻時的人為機械特性，如圖子回路串對稱三相電阻時的人為機械特性，如圖5-55-5

20、所示。所示。圖圖5-5 5-5 轉子回路串對稱三相轉子回路串對稱三相電阻時的人為機械特性曲線電阻時的人為機械特性曲線 20 對于籠型異步電動機，可以在定子回路中串入對稱的三相電抗；對于籠型異步電動機，可以在定子回路中串入對稱的三相電抗；對于繞線轉子異步電動機，可以在轉子回路串對稱三相電抗。無論對于繞線轉子異步電動機，可以在轉子回路串對稱三相電抗。無論哪種方式，其哪種方式，其n n1 1不變，而不變，而T Tm m、s sm m、T Tstst下降下降。5.3 5.3 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性3 3、定、轉子回路串對稱三相電抗時的人為機械特性、定、轉子回路串對稱三相電抗時

21、的人為機械特性21異步電動機的啟動異步電動機的啟動：三相異步電動機定子繞組接入電網后，轉：三相異步電動機定子繞組接入電網后，轉 子從靜止狀態到穩定運行狀態的過程。子從靜止狀態到穩定運行狀態的過程。衡量異步電動機啟動性能好壞的因素衡量異步電動機啟動性能好壞的因素：啟動電流、啟動轉矩、：啟動電流、啟動轉矩、 啟動過程中的平滑性等，最主要的是啟動過程中的平滑性等，最主要的是啟動電流小啟動電流小、啟動轉啟動轉 矩大矩大。一、三相籠型異步電動機的啟動一、三相籠型異步電動機的啟動 1 1直接啟動直接啟動 直接啟動直接啟動就是利用負荷開關或接觸器將電動機的定子繞組直接接就是利用負荷開關或接觸器將電動機的定子

22、繞組直接接到具有額定電壓的電網上，也稱為全壓啟動。一種實際應用中的三相到具有額定電壓的電網上，也稱為全壓啟動。一種實際應用中的三相異步電動機的點動控制電路如圖異步電動機的點動控制電路如圖5-65-6所示所示。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動22 該電路常用作快速移動或調整機床。該電路常用作快速移動或調整機床。直接啟動方法的直接啟動方法的優點優點是操作簡便、啟動設是操作簡便、啟動設備簡單；備簡單；缺點缺點是啟動電流大，會引起電網是啟動電流大，會引起電網電壓波動。電壓波動。圖圖5-6 5-6 三相異步電動機點動三相異步電動機點動控制直接啟動電路圖控制直接啟動電路圖 參考以下

23、經驗公式可確定電動機參考以下經驗公式可確定電動機能否直接啟動，即：能否直接啟動，即：NstII)kW()kVA(341電動機容量電源容量 5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動23解：已知解：已知 ，有，有【例【例5-15-1】 一臺一臺15KW15KW的三相異步電動機，啟動電流與額定電流之比的三相異步電動機，啟動電流與額定電流之比為為7 7，變壓器容量為，變壓器容量為560KVA 560KVA ，可用直接啟動方式嗎？，可用直接啟動方式嗎？)kW()kVA(341電動機容量電源容量71 .10101510560341337NstII5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步

24、電動機的起動所以允許直接啟動。所以允許直接啟動。24（1 1）Y-Y-降壓啟動降壓啟動 這種啟動方式適用于正常運行時定子繞組這種啟動方式適用于正常運行時定子繞組為三角形接線的電動機。啟動時按為三角形接線的電動機。啟動時按Y Y形聯接，以形聯接，以降低繞組電壓，限制啟動電流，待轉速上升到降低繞組電壓，限制啟動電流，待轉速上升到一定值時，將定子繞組改接成一定值時，將定子繞組改接成形，使電動機形，使電動機全壓運行，如圖全壓運行，如圖5-75-7所示所示: : 2 2降壓啟動降壓啟動降壓啟動降壓啟動：是在啟動時，降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減：是在啟動時，降低加在電動機定子繞組上的電壓，以減 小

25、啟動電流。小啟動電流。圖圖5-7 Y-5-7 Y-降壓啟降壓啟動電路示意圖動電路示意圖 兩種啟動狀態下其電流和轉矩的關系分別是：兩種啟動狀態下其電流和轉矩的關系分別是：降壓啟動多用于空載或輕載啟動。降壓啟動多用于空載或輕載啟動。31ststII31ststYTT5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動25【例【例5-25-2】 圖圖5-85-8是用三個接觸器控是用三個接觸器控制三相異步電動機降壓啟動的控制電制三相異步電動機降壓啟動的控制電路，請分析其工作過程。路，請分析其工作過程。圖圖5-8 5-8 用三個接觸器控制三相異用三個接觸器控制三相異步電動機降壓啟動控制電路步電動機降

26、壓啟動控制電路 解：先合上電源開關解：先合上電源開關QSQS，按下啟動按，按下啟動按鈕鈕SB2SB2，時間繼電器，時間繼電器KTKT和接觸器和接觸器KM3KM3通通電，電，KM3KM3常開觸頭動作，使常開觸頭動作，使KM1KM1也通電也通電并自鎖，而并自鎖，而KM2KM2卻因卻因KM3KM3的常閉觸頭斷的常閉觸頭斷開而無法通電，于是電動機開而無法通電，于是電動機M M接成接成Y Y形形減壓啟動。當減壓啟動。當M M轉速上升到一定值時，轉速上升到一定值時，KTKT延時結束，其常閉觸頭斷開，延時結束，其常閉觸頭斷開，KM3KM3斷斷電釋放，電釋放，KM2KM2通電吸合，通電吸合，M M接成接成形正

27、形正常運行。常運行。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動26 自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動：是利用三相自耦變：是利用三相自耦變壓器降低加到電動機定子繞組的電壓，以減小壓器降低加到電動機定子繞組的電壓，以減小啟動電流的啟動方法。采用自耦變壓器降壓啟啟動電流的啟動方法。采用自耦變壓器降壓啟動時，自耦變壓器的一次側（高壓邊）接電網，動時，自耦變壓器的一次側（高壓邊）接電網，二次側（低壓邊）接到電動機的定子繞組上，二次側（低壓邊）接到電動機的定子繞組上，如圖如圖5-95-9所示，待其轉速基本穩定時，再把電動所示，待其轉速基本穩定時，再把電動機直接接到電網上，同時將自耦變壓器

28、從電網機直接接到電網上，同時將自耦變壓器從電網上切除。上切除。 （2 2）自耦變壓器降壓啟動）自耦變壓器降壓啟動啟動電流減小倍數：啟動電流減小倍數： 啟動轉矩減小的倍數：啟動轉矩減小的倍數： 21kIIstst21kTTstst圖圖5-9 5-9 自耦變壓器降自耦變壓器降壓啟動電路示意圖壓啟動電路示意圖 5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動27 延邊三角形降壓啟動如右圖所示，這種啟動方式延邊三角形降壓啟動如右圖所示，這種啟動方式介于前兩種方式之間。如把延邊三角形看作部分為介于前兩種方式之間。如把延邊三角形看作部分為Y Y形形接法，部分為接法，部分為形接法，則形接法，則Y Y

29、形部分所占比例越大，啟形部分所占比例越大，啟動時電壓降得越多。因此，可采用不同的抽頭比來滿動時電壓降得越多。因此，可采用不同的抽頭比來滿足不同負載特性的要求。這種接法的優點是節省金屬，足不同負載特性的要求。這種接法的優點是節省金屬，質量較小；缺點是抽頭多，接線較復雜。質量較小；缺點是抽頭多，接線較復雜。（3 3）延邊三角形降壓啟動）延邊三角形降壓啟動啟動運行（4 4）定子繞組串電阻（或電抗）降壓啟動）定子繞組串電阻（或電抗）降壓啟動 在定子繞組中串聯適當的電阻（或電抗）啟動時，在定子繞組中串聯適當的電阻（或電抗）啟動時，降低了定子繞組上的電壓，啟動后，再將電阻（或電降低了定子繞組上的電壓，啟動

30、后，再將電阻（或電抗）短接。由于電阻有電能損耗，一般采用電抗，但抗）短接。由于電阻有電能損耗，一般采用電抗，但其體積大、價格較高，因此此方法較少采用。其體積大、價格較高，因此此方法較少采用。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動28【例【例5-35-3】 圖圖5-105-10為手動控制自為手動控制自耦變壓器減壓啟動控制電路，請分耦變壓器減壓啟動控制電路，請分析其工作過程。析其工作過程。解：先合上電源開關解：先合上電源開關QSQS，按下啟動按，按下啟動按鈕鈕SB1SB1，KM1KM1、KM2KM2相繼通電并自鎖，相繼通電并自鎖，電動機電動機M M接入自耦變壓器接入自耦變壓器TM

31、TM并在其二并在其二次側電壓下做減壓啟動。當電動機轉次側電壓下做減壓啟動。當電動機轉速上升到額定轉速時，按下升壓按鈕速上升到額定轉速時，按下升壓按鈕SB2SB2，中間繼電器，中間繼電器KAKA與與KM3KM3相繼通電動相繼通電動作，切斷自耦變壓器作，切斷自耦變壓器TMTM，電動機進入，電動機進入全電壓正常運行狀態。全電壓正常運行狀態。圖圖5-10 5-10 手動控制自耦變壓手動控制自耦變壓器減壓啟動控制電路器減壓啟動控制電路 5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動29【例【例5-45-4】 一臺電動機額定功率為一臺電動機額定功率為50kW,50kW,連接方式為三角形連接方式為

32、三角形, ,直接啟直接啟動電流為額定的動電流為額定的7 7倍倍, ,啟動轉矩為額定的啟動轉矩為額定的1.81.8倍，要求能帶倍，要求能帶0.80.8倍額定轉倍額定轉矩的負載啟動，該廠的電源容量為矩的負載啟動，該廠的電源容量為600KVA600KVA，請問應用何種方法啟動？，請問應用何種方法啟動？解：解：1 1）先看能否直接啟動，有：）先看能否直接啟動，有：因此不能直接啟動。因此不能直接啟動。)kW()kVA(341電動機容量電源容量775. 3105010600341332 2）看能否）看能否Y Y或或減壓啟動減壓啟動NNNSTYIIIII75. 333. 2373NNNSTYTTTTT8 .

33、 06 . 038 . 13啟動轉矩不合要求。啟動轉矩不合要求。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動30 3 3）看能否自耦變壓器減壓啟動）看能否自耦變壓器減壓啟動流過電網的電流是：流過電網的電流是：I ISTST3.75IN3.75IN ；還應滿足：；還應滿足：k k2 2 分接頭電壓比為：分接頭電壓比為： ，按標準取值為，按標準取值為0.730.73。校驗啟動電流：校驗啟動電流： ，符合要求。，符合要求。校驗啟動轉矩：校驗啟動轉矩： ，符合要求。，符合要求。因此，采用自耦變壓器減壓啟動，可以滿足系統要求。因此，采用自耦變壓器減壓啟動，可以滿足系統要求。 降壓啟動雖減小了

34、啟動電流，但啟動轉矩也將減小。所以這個方降壓啟動雖減小了啟動電流，但啟動轉矩也將減小。所以這個方式對電網有利，但系統負載能力下降。因此對于某些要求帶滿負載啟式對電網有利，但系統負載能力下降。因此對于某些要求帶滿負載啟動的機械設備，就不能用這種方法，此方法僅適合對啟動轉矩要求不動的機械設備，就不能用這種方法，此方法僅適合對啟動轉矩要求不高的設備。高的設備。 866. 175. 37NNSTSTIIII732. 0866. 11k1NNNSTSTIIIkII75. 373. 373. 0722NNNSTSTTTTkTT8 . 096. 073. 08 . 1225.4 5.4 三相異步電動機的起動

35、三相異步電動機的起動31 鼠籠式三相異步電動機重載啟動時的主要矛盾是啟動轉矩不足，解決這鼠籠式三相異步電動機重載啟動時的主要矛盾是啟動轉矩不足，解決這一矛盾的方法有兩個：一個是按啟動要求選擇容量大一點的電動機；另一個一矛盾的方法有兩個：一個是按啟動要求選擇容量大一點的電動機；另一個是選用啟動轉矩較高的特殊形式的籠型電動機。是選用啟動轉矩較高的特殊形式的籠型電動機。 通過改進其內部的結構，獲得較好啟動性能的特殊型式的籠型異步電動通過改進其內部的結構，獲得較好啟動性能的特殊型式的籠型異步電動機，主要有機，主要有高轉差率籠型異步電動機高轉差率籠型異步電動機、深槽式異步電動機深槽式異步電動機、雙籠型異

36、步電動雙籠型異步電動機機等。這些特殊形式的籠型異步電動機的共同特點是等。這些特殊形式的籠型異步電動機的共同特點是啟動轉矩較大啟動轉矩較大。3 3改善啟動性能的異步電動機改善啟動性能的異步電動機（1 1）深槽式異步電動機）深槽式異步電動機 這種電動機是靠適當改變轉子的槽形，充分利用電動機啟動過程中轉這種電動機是靠適當改變轉子的槽形，充分利用電動機啟動過程中轉子導條內的子導條內的“集膚效應集膚效應”，即轉子槽漏磁通引起轉子導條的電流集擠在導，即轉子槽漏磁通引起轉子導條的電流集擠在導條表層的效應，以達到既改善啟動性能又不降低正常運行效率的目的。深條表層的效應，以達到既改善啟動性能又不降低正常運行效率

37、的目的。深槽式異步電動機槽漏磁通的分布如圖槽式異步電動機槽漏磁通的分布如圖5-125-12所示。所示。 5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動32(2(2）雙籠型異步電動機）雙籠型異步電動機圖圖5-12 5-12 槽漏槽漏磁通的分布磁通的分布 這種異步電動機的轉子上安裝了這種異步電動機的轉子上安裝了兩套籠，如圖兩套籠，如圖5-135-13所示。兩個籠間由所示。兩個籠間由狹長的縫隙隔開，顯然里面的籠相連狹長的縫隙隔開，顯然里面的籠相連的漏磁通比外面的籠的漏磁通大得多。的漏磁通比外面的籠的漏磁通大得多。外面的籠導條較細，采用電阻率較大外面的籠導條較細，采用電阻率較大的黃銅或鋁青銅

38、等材料制成，故電阻的黃銅或鋁青銅等材料制成，故電阻較大，稱為啟動籠；里面的籠截面較較大，稱為啟動籠；里面的籠截面較大，采用電阻率較小的紫銅等材料制大，采用電阻率較小的紫銅等材料制成，故電阻較小，稱為運行籠。成，故電阻較小，稱為運行籠。圖圖5-13 5-13 雙籠導條的截雙籠導條的截面和漏磁通分布面和漏磁通分布 5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動33三相繞線式異步電動機：三相繞線式異步電動機：適用于需要中、大型電動機并帶動重載或需適用于需要中、大型電動機并帶動重載或需 要頻繁啟動的電力拖動系統，要求啟動電流小、啟動轉矩大。要頻繁啟動的電力拖動系統，要求啟動電流小、啟動轉矩大

39、。 通常采用轉子串電阻或頻敏變阻器的方式來改善啟動性能。通常采用轉子串電阻或頻敏變阻器的方式來改善啟動性能。 異步電動機的轉子是三相繞組，它通過滑環與電刷可以串接附加異步電動機的轉子是三相繞組，它通過滑環與電刷可以串接附加電阻，因此可以實現一種幾乎理想的啟動方法，即啟動時，在轉子繞電阻，因此可以實現一種幾乎理想的啟動方法，即啟動時，在轉子繞組中串接適當的啟動電阻，以減小啟動電流，增加啟動轉矩，待轉速組中串接適當的啟動電阻，以減小啟動電流，增加啟動轉矩，待轉速基本穩定時，將啟動電阻從轉子電路中切除，進入正常運行。其工作基本穩定時，將啟動電阻從轉子電路中切除，進入正常運行。其工作原理如圖所示原理如

40、圖所示5-145-14所示。其啟動過程的機械特性，即所示。其啟動過程的機械特性，即n-Tn-T曲線如圖曲線如圖5-5-1616所示所示 。 二、三相二、三相繞線式繞線式異步電動機的啟動異步電動機的啟動 1 1轉子回路串電阻啟動轉子回路串電阻啟動5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動34電動機由電動機由a a點開始啟動，經點開始啟動，經bcdefghbcdefgh，完成啟動過程。，完成啟動過程。 圖圖5-14 5-14 轉子回路串電阻轉子回路串電阻啟動原理圖啟動原理圖 圖圖5-16 5-16 轉子回路串電阻啟動的機械特性圖轉子回路串電阻啟動的機械特性圖 三相異步電動機轉子繞組串

41、電阻分級啟動的優點是可得到最大的三相異步電動機轉子繞組串電阻分級啟動的優點是可得到最大的啟動轉矩，缺點是啟動設備復雜、操作維修不便。啟動轉矩，缺點是啟動設備復雜、操作維修不便。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動35【例【例5-55-5】 圖圖5-155-15為一種電流繼電器自為一種電流繼電器自動控制三相繞線式異步電動機轉子回路串動控制三相繞線式異步電動機轉子回路串電阻啟動控制電路，請分析其工作過程。電阻啟動控制電路，請分析其工作過程。解：電動機啟動時，由于啟動電流很大，解：電動機啟動時，由于啟動電流很大，欠電流繼電器欠電流繼電器KA1KA1、KA2KA2、KA3KA3都會

42、吸合，它都會吸合，它們的常閉觸頭都斷開，們的常閉觸頭都斷開，KM1KM1、KM2KM2、KM3KM3都不都不動作，電動機串入全部電阻啟動。隨著電動作，電動機串入全部電阻啟動。隨著電動機轉速的升高，電流開始減小，使釋放動機轉速的升高，電流開始減小，使釋放電流較小的電流較小的KA1KA1首先釋放，它的常閉觸頭閉首先釋放，它的常閉觸頭閉合，使合，使KM1KM1線圈通電，第一組轉子電阻線圈通電，第一組轉子電阻R1R1短短接。此時轉子電流繼續增加，轉速也增加，接。此時轉子電流繼續增加，轉速也增加，而電流逐漸下降，使而電流逐漸下降，使KA2KA2釋放，釋放，KM2KM2線圈通線圈通電，觸頭閉合，短接了第二

43、組電阻。如此電，觸頭閉合，短接了第二組電阻。如此類推，直到將轉子電阻全部短接，電動機類推，直到將轉子電阻全部短接，電動機啟動完畢。啟動完畢。圖圖5-15 5-15 三相繞線式異步電動機三相繞線式異步電動機轉子回路串電阻啟動控制電路轉子回路串電阻啟動控制電路 5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動36 頻敏變阻器頻敏變阻器的特點的特點是其電阻值隨轉速的上是其電阻值隨轉速的上升而自動減小，采用頻升而自動減小，采用頻敏變阻器代替啟動電阻敏變阻器代替啟動電阻的三相異步電動機啟動的三相異步電動機啟動的工作原理如圖的工作原理如圖5-175-17所所示。其示。其n-Tn-T曲線如圖曲線如圖

44、5-5-1818所示。所示。 2 2轉子串頻敏變阻器啟動轉子串頻敏變阻器啟動圖圖5-17 5-17 轉子串頻敏變轉子串頻敏變阻器啟動原理圖阻器啟動原理圖 圖圖5-18 5-18 轉子串頻敏變阻器啟動的機械特性曲線圖轉子串頻敏變阻器啟動的機械特性曲線圖1-1-固有機械特性固有機械特性 2-2-串頻敏變阻器的機械特性串頻敏變阻器的機械特性5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動37 轉子串頻敏變阻器啟動原理：頻敏變阻器是一種鐵損很大的三相轉子串頻敏變阻器啟動原理：頻敏變阻器是一種鐵損很大的三相電抗器。啟動時，電抗器。啟動時，QS1QS1閉合，閉合，QS2QS2斷開，轉子串入頻敏變阻

45、器，電動機斷開，轉子串入頻敏變阻器，電動機通電開始啟動。此時，通電開始啟動。此時，f f2 2=f=f1 1，頻敏變阻器鐵損大，反映鐵損耗的等，頻敏變阻器鐵損大，反映鐵損耗的等效電阻效電阻R Rm m大，相當于轉子回路串入一個較大電阻。隨著大，相當于轉子回路串入一個較大電阻。隨著n n上升，上升，f f2 2減減小，鐵損減少，等效電阻小，鐵損減少，等效電阻R Rm m減小，相當于逐漸切除減小，相當于逐漸切除R Rm m。啟動結束，。啟動結束，QS2QS2閉合，切除頻敏變阻器，轉子電路直接短路。閉合，切除頻敏變阻器，轉子電路直接短路。 異步電動機轉子串頻敏變阻器啟動具有結構簡單、運行可靠、異步電

46、動機轉子串頻敏變阻器啟動具有結構簡單、運行可靠、價格便宜、維護方便，能自動操作等優點，因此目前獲得了十分廣泛價格便宜、維護方便，能自動操作等優點，因此目前獲得了十分廣泛的應用。的應用。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動38【例【例5-65-6】 圖圖5-195-19為繞線型異步電動機為繞線型異步電動機轉子繞組串頻敏變阻器啟動的控制電路，轉子繞組串頻敏變阻器啟動的控制電路，分析其工作過程。分析其工作過程。圖圖5-19 5-19 繞線型異步電動機轉子繞繞線型異步電動機轉子繞組串頻敏變阻器啟動的控制電路組串頻敏變阻器啟動的控制電路 解：啟動過程可用轉換開關解：啟動過程可用轉換開

47、關SASA實現自動實現自動控制和手動控制。采用自動控制時，將控制和手動控制。采用自動控制時，將SASA扳到自動控制。按下啟動按鈕扳到自動控制。按下啟動按鈕SB2SB2，KM1KM1通電并自鎖，電動機通電并自鎖，電動機M M串接頻敏變阻串接頻敏變阻器器RFRF啟動。此時，時間繼電器啟動。此時，時間繼電器KTKT通電，通電，經過經過KTKT的整定時間以后，的整定時間以后，KTKT常開觸頭閉常開觸頭閉合，中間繼電器合，中間繼電器KAKA通電并自鎖。通電并自鎖。KAKA常開常開觸頭的閉合使觸頭的閉合使KM2KM2通電，通電，KM2KM2常開觸頭閉常開觸頭閉合使頻敏變阻器合使頻敏變阻器RFRF短接，電動

48、機啟動完短接，電動機啟動完畢，進入正常運行狀態。畢，進入正常運行狀態。5.4 5.4 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動39 在實際應用中常需要使電動機反轉，根據三相異步電動機的工作在實際應用中常需要使電動機反轉，根據三相異步電動機的工作原理：當定子三相對稱繞組加上對稱的三相交流電壓后，繞組中便有原理：當定子三相對稱繞組加上對稱的三相交流電壓后，繞組中便有對稱的三相電流流過，它們共同形成定子旋轉磁場，定子旋轉磁場產對稱的三相電流流過，它們共同形成定子旋轉磁場，定子旋轉磁場產生的磁力線將切割轉子導體而感應出電動勢。在該電動勢作用下，轉生的磁力線將切割轉子導體而感應出電動勢。在該電動勢作用下

49、，轉子導體內便有電流通過，電流的有功分量與電動勢同相位。轉子導體子導體內便有電流通過，電流的有功分量與電動勢同相位。轉子導體內電流的有功分量與旋轉磁場相互作用，使轉子導體受到電磁力的作內電流的有功分量與旋轉磁場相互作用，使轉子導體受到電磁力的作用。在該電磁力作用下，電動機轉子就轉動起來，其轉向與旋轉磁場用。在該電磁力作用下，電動機轉子就轉動起來，其轉向與旋轉磁場的方向相同。的方向相同。因此，我們只要把接到電動機的三根電源線中的任意兩因此，我們只要把接到電動機的三根電源線中的任意兩根對調一下，電動機便會反向旋轉根對調一下，電動機便會反向旋轉。三、異步電動機的反轉三、異步電動機的反轉5.4 5.4

50、 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動405.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 制動狀態時，電動機的電磁轉矩方向與轉子轉動方向相反，起著制動狀態時，電動機的電磁轉矩方向與轉子轉動方向相反，起著阻止轉子轉動的作用，此時電動機由軸上吸收機械能，并轉換成電能。阻止轉子轉動的作用，此時電動機由軸上吸收機械能，并轉換成電能。制動的方法主要有制動的方法主要有能耗制動能耗制動、反接制動反接制動和和回饋制動回饋制動三種。三種。一、三相異步電動機的能耗制動一、三相異步電動機的能耗制動能耗制動能耗制動：當電動機切斷三相交流電源之后，立即在定子繞組的任意：當電動機切斷三相交流電源之后，立即在

51、定子繞組的任意 兩相間通入直流電來迫使電動機迅速停轉。其原理是將轉兩相間通入直流電來迫使電動機迅速停轉。其原理是將轉 子的動能轉換成電能，并消耗在轉子回路電阻中。子的動能轉換成電能，并消耗在轉子回路電阻中。能耗制動的工作原理如圖能耗制動的工作原理如圖5-205-20所示。所示。415.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 制動時，制動時，QS1QS1斷開，電機脫離斷開，電機脫離電網，同時電網，同時QS2QS2閉合，在定子繞組閉合，在定子繞組中通入直流勵磁電流。直流勵磁電中通入直流勵磁電流。直流勵磁電流產生一個恒定的磁場，因慣性繼流產生一個恒定的磁場，因慣性繼續旋轉的轉子切割恒定

52、磁場，導體續旋轉的轉子切割恒定磁場，導體中感應電動勢和電流。感應電流與中感應電動勢和電流。感應電流與磁場作用產生的電磁轉矩為制動性磁場作用產生的電磁轉矩為制動性質，轉速迅速下降，當轉速為零時，質，轉速迅速下降，當轉速為零時，感應電動勢和電流為零，制動過程感應電動勢和電流為零，制動過程結束。結束。 圖圖5-215-21為三相異步電動機能耗為三相異步電動機能耗制動的機械特性曲線圖。制動的機械特性曲線圖。 圖圖5-20 5-20 能耗能耗制動原理圖制動原理圖 圖圖5-21 5-21 能耗制動的機械特性曲線圖能耗制動的機械特性曲線圖1-1-初始勵磁電流，初始轉子電阻初始勵磁電流，初始轉子電阻 2-2-

53、較大勵磁電流較大勵磁電流 3-3-較大轉子電阻較大轉子電阻 425.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動【例【例5-65-6】 圖圖5-225-22為無變壓器單相半為無變壓器單相半波整流單向啟動能耗制動控制電路，請波整流單向啟動能耗制動控制電路，請分析其工作過程。分析其工作過程。圖圖5-22 5-22 無變壓器單相半波整流單無變壓器單相半波整流單向啟動能耗制動控制電路圖向啟動能耗制動控制電路圖 解：在電動機正常運行時，若按下停止解：在電動機正常運行時，若按下停止按鈕按鈕SB2SB2，SB2SB2的常閉觸頭先分斷，使的常閉觸頭先分斷，使KM1KM1線圈斷電，電動機靠慣性運轉，而線

54、圈斷電，電動機靠慣性運轉，而SB2SB2的的常開觸頭后閉合，常開觸頭后閉合，KM2KM2線圈和時間繼電器線圈和時間繼電器KTKT線圈相繼得電并自鎖，直流電通過線圈相繼得電并自鎖，直流電通過KM2KM2主觸頭的閉合加入定子繞組，電動機主觸頭的閉合加入定子繞組，電動機M M接接入直流電進行能耗制動。當轉子轉速接入直流電進行能耗制動。當轉子轉速接近近0 0時，時間繼電器延時結束，其常閉觸時，時間繼電器延時結束，其常閉觸頭打開，使頭打開，使KM2KM2線圈失電。由于線圈失電。由于KM2KM2常開常開輔助觸頭的復位，使輔助觸頭的復位，使KTKT失電，與此同時，失電，與此同時，KM2KM2主觸頭的斷開切斷

55、了電動機的直流電主觸頭的斷開切斷了電動機的直流電源，使之停轉，至此能耗制動結束。源，使之停轉，至此能耗制動結束。435.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動二、三相異步電動機的反接制動二、三相異步電動機的反接制動 三相異步電動機的反接制動適用于要求更快速停車的情況，其方三相異步電動機的反接制動適用于要求更快速停車的情況，其方式有式有電源兩相反接電源兩相反接和和倒拉反轉的反接制動倒拉反轉的反接制動。 異步電動機電源兩相反接的反接制動也稱為定子兩相反接制動，異步電動機電源兩相反接的反接制動也稱為定子兩相反接制動，它是依靠改變電動機定子繞組的電源相序來產生制動力矩，迫使電動它是依靠改

56、變電動機定子繞組的電源相序來產生制動力矩，迫使電動機迅速停轉，其工作原理如圖機迅速停轉，其工作原理如圖5-235-23所示，其機械特性如圖所示，其機械特性如圖5-245-24所示。所示。 1 1、電源兩相反接的反接制動、電源兩相反接的反接制動445.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 在此過程中，電網供給的電磁功率和拖動系統的機械功率全部轉換成轉在此過程中，電網供給的電磁功率和拖動系統的機械功率全部轉換成轉子的熱損耗。所以，這種制動能量損耗較大。子的熱損耗。所以，這種制動能量損耗較大。圖圖5-24 5-24 電源兩相反接的反接制動機械特性曲線圖電源兩相反接的反接制動機械特性曲

57、線圖1-1-制動前運行時的機械特性制動前運行時的機械特性 2-2-反接制動時的機械特性反接制動時的機械特性3-3-轉子回路串聯制動電阻時的機械特性轉子回路串聯制動電阻時的機械特性圖圖5-23 5-23 電源兩相反接電源兩相反接的反接制動原理圖的反接制動原理圖 455.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動【例【例5-75-7】 右圖為一種典型的單向右圖為一種典型的單向啟動反接制動控制電路，請分析其工啟動反接制動控制電路，請分析其工作過程。作過程。解：啟動反接制動時，按下解：啟動反接制動時，按下SB1SB1，常閉，常閉觸點先斷開，觸點先斷開，KM1KM1斷電，電動機斷電，電動機M

58、M也暫也暫時斷電。由于此時電動機轉動的慣性，時斷電。由于此時電動機轉動的慣性，KSKS的常開觸頭依然閉合，的常開觸頭依然閉合，KM2KM2通電并自通電并自鎖，其主觸頭閉合，此時電動機得到鎖，其主觸頭閉合，此時電動機得到與正常運轉相序相反的三相電源，電與正常運轉相序相反的三相電源，電動機進入反接制動狀態，轉速快速下動機進入反接制動狀態，轉速快速下降，下降到一定值時，降，下降到一定值時，KSKS常開觸點恢常開觸點恢復斷開使復斷開使KM2KM2失電，電動機失電，電動機M M斷開電源斷開電源停轉，反接制動完成。停轉，反接制動完成。圖圖5-25 5-25 單向啟動反接制單向啟動反接制動控制電路動控制電路

59、 465.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 倒拉反接制動適用于倒拉反接制動適用于位能性負載的低速下放，位能性負載的低速下放，其適用條件是繞線式異步其適用條件是繞線式異步電動機帶位能性負載的情電動機帶位能性負載的情況，其實現方式是在轉子況，其實現方式是在轉子回路串聯適當大的電阻。回路串聯適當大的電阻。 倒拉反轉的反接制動倒拉反轉的反接制動工作原理如圖工作原理如圖5-265-26所示，所示，其機械特性曲線如圖其機械特性曲線如圖5-275-27所示。所示。 2 2、倒拉反轉的反接制動、倒拉反轉的反接制動圖圖5-26 5-26 倒拉反轉的倒拉反轉的反接制動原理圖反接制動原理圖 圖圖

60、5-27 5-27 倒拉反轉的反接倒拉反轉的反接制動機械特性曲線圖制動機械特性曲線圖 475.5 5.5 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 倒拉反轉的反接制動和電源兩相反接的反接制動，它們雖然實現倒拉反轉的反接制動和電源兩相反接的反接制動，它們雖然實現制動的方法不同，但在能量傳遞關系上是相同的。這兩種反接制動，制動的方法不同，但在能量傳遞關系上是相同的。這兩種反接制動，電動機的轉差率都大于電動機的轉差率都大于1 1。與電動機電動狀態相比，反接制動時機械。與電動機電動狀態相比，反接制動時機械功率的傳遞方向相反，此時電動機實際上是輸入機械功率。所以異步功率的傳遞方向相反，此時電動機實際上是