1、2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作1第第 9 章章 異步電動機的電力拖動異步電動機的電力拖動9.1 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 9.2 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 9.3 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 9.4 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 9.1 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性 9.2 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 9.3 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 9.4 三相異步電動機的制動三相異步電動機的制動 9.5 三相異步電動機的各種運行狀態三相異步電動機的各種

2、運行狀態 9.5 三相異步電動機的各種運行狀態三相異步電動機的各種運行狀態 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作2本章基本要求本章基本要求1. 掌握三相異步電動機的機械特性。掌握三相異步電動機的機械特性。2. 掌握三相異步電動機的起動和調速方法及其掌握三相異步電動機的起動和調速方法及其適用范圍。適用范圍。3. 了解三相異步電動機的制動方法。了解三相異步電動機的制動方法。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作39.1 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性一、物理表達式一、物理表達式 在定子電壓、頻率和參數固定的條件下，

3、轉速在定子電壓、頻率和參數固定的條件下，轉速n（或（或轉差率轉差率s） 與電磁轉矩與電磁轉矩Te 之間的函數關系。之間的函數關系。9.1.1 三相異步電動機機械特性的三種表達式三相異步電動機機械特性的三種表達式T = CT1 I 2 cos 2 轉矩常數轉矩常數: 4.44 pm1kw1N1 2 CT = 在第在第4章中已推導出三相異步電動機轉矩公式：章中已推導出三相異步電動機轉矩公式：三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性是是指：指：2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作4三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性1eePT 221122211

4、122()()rUpmsrfrxxs二、二、 參數表達式參數表達式參數表達式清楚的表示了電磁轉矩和電機參數的關參數表達式清楚的表示了電磁轉矩和電機參數的關系；系；當電動機的參數不變時，電磁轉矩和轉差率的關系當電動機的參數不變時，電磁轉矩和轉差率的關系稱為稱為T-s曲線。曲線。當要繪制電動機的機械特性曲線時，必須知道電動當要繪制電動機的機械特性曲線時，必須知道電動機的各種參數，很不方便。機的各種參數，很不方便。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作5三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性三、實用表達式三、實用表達式 由由Te、Tmax及及sm的表達式的表

5、達式 221212)(xxrrsm211max22111124()pmUTfrrxx221e1e222111122()()rUPpmsTrfrxxs經化簡得經化簡得 em a x2mmTssTss上式就是機械特性的實用表達式，只要知道上式就是機械特性的實用表達式，只要知道Tmax及及sm，便可求出，便可求出Te和和s的關系。的關系。 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作6三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性根據銘牌數據和產品目錄，可求出：根據銘牌數據和產品目錄，可求出：NNNnPT 9550maxmNTk T當當s=sN，Te=TN時，由時，由ma

6、x21NNmmmNTssTkss得出得出2(1)mNmmsskk在上式中的正負號，對電動機來說只有正號有意在上式中的正負號，對電動機來說只有正號有意義，因為用負號求得的義，因為用負號求得的smsN。當電動機在額定負載以下運行時，轉差率當電動機在額定負載以下運行時，轉差率s很小，則很小，則 maxmax22emmTTTssss2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作7三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性由上式可見，若由上式可見，若Tmax及及sm已知，當已知，當s TL。 Ist線路允許值。線路允許值。 起動轉矩倍數起動轉矩倍數n1TnOATst kst

7、T = TstTN 起動電流倍數起動電流倍數 kstI = IstIN Y 系列三相異系列三相異步電動機步電動機 kstT = 1.6 2.2 kstI = 5.5 8.0三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作16例：例：一臺三相異步電動機，已知一臺三相異步電動機，已知 PN =45kW，nN =2970r/min， km =2.2，kstT =2.0；若；若 TL = 200 Nm。試問能否帶此負載：。試問能否帶此負載：(1) 長期長期運行；運行；(2) 短時短時運行；運行；(3) 直接起動（設直接起動（設 Is

8、t 在允許范圍內）在允許范圍內）。解：解： (1) 電動機的額定轉矩電動機的額定轉矩 602 TN =PNnN6023.14 = = 145 Nm451032 970由于由于 TNTL ，故不能帶此負載，故不能帶此負載長期長期運行。運行。三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性(2) 電動機的最大轉矩電動機的最大轉矩Tmax = kmTN = 2.2145 Nm = 319 Nm由于由于 TmaxTL ，故可以帶此負載，故可以帶此負載短時短時運行。運行。(3) 電動機的起動轉矩電動機的起動轉矩Tst = kstTTN = 2.0145 Nm = 290 Nm由于由于TstTL，故可以帶

9、此負載，故可以帶此負載直接起動直接起動。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作17三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性9.1.3 人為機械特性人為機械特性人為地改變電機參數或電源參數而得到的機械特性人為地改變電機參數或電源參數而得到的機械特性。三相感應電動機的人為機械特性種類很多三相感應電動機的人為機械特性種類很多。1. 降低定子電壓時的人為機械特性降低定子電壓時的人為機械特性降低定子電壓的人為降低定子電壓的人為機械特性為一組通過機械特性為一組通過同步點的曲線族同步點的曲線族。0.8UNsnsm1 0TLUN0n1ATmaxTeTst0.64Tst0

10、.64Tmax同步轉速同步轉速n1與電壓與電壓U1無關，無關，TmaxU12，sm與與 U1無關；無關； 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作18若電動機電流超過額定值，則電動機最終溫升將超若電動機電流超過額定值，則電動機最終溫升將超過容許值，導致電動機壽命縮短，甚至使電動機燒過容許值，導致電動機壽命縮短，甚至使電動機燒壞。如果電壓降低過多，致使最大轉矩壞。如果電壓降低過多，致使最大轉矩Tmax小于總小于總的負載轉矩時，則會發生電動機停轉事故。的負載轉矩時，則會發生電動機停轉事故。當電動機在某一負載下運行時，若降低電壓，將使當電動機在某一負載下運行時，若降低電

11、壓，將使電動機轉速降電動機轉速降低，轉差率增大，轉子電流將因此增低，轉差率增大，轉子電流將因此增大，引起定子電流的增大。大，引起定子電流的增大。2. 轉子電路中串接對稱電阻時的人為機械特性轉子電路中串接對稱電阻時的人為機械特性 根據根據Tmax 與與 r2 無關；無關； smr2； 當當 sm1時，時，R2 Tst 。 當當sm = 1時，時，Tst = Tmax。 當當 sm1，R2 Tst 。 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作19人為特性為一組通過同步點的曲線族。人為特性為一組通過同步點的曲線族。三相異步

12、電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性r2+Rs3Tst2sm2r2+Rs2Tst1sm1r2+Rs11 0TstTmaxTes n0n1smr22022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作203. 定子串接電抗器（電阻）時的機械特性定子串接電抗器（電阻）時的機械特性1 0TmaxTesms n0n1T maxxsts m轉子電路串接附加電阻，適用于繞線轉子異步電動轉子電路串接附加電阻，適用于繞線轉子異步電動機機的起動和調速。的起動和調速。三相異步電動機三相異步電動機的人為機械特性的人為機械特性的種類很多，除的種類很多，除了上述幾種外，了上述幾種外，還有改變定子極還

13、有改變定子極對數，改變電源對數，改變電源頻率的人為特性頻率的人為特性等。等。三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作21n0TnO 電動機的自適應負載能力電動機的自適應負載能力電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動電動機的電磁轉矩可以隨負載的變化而自動調整這種能力稱為自適應負載能力。調整這種能力稱為自適應負載能力。 自適應負載能力自適應負載能力是是電動機電動機區別于其他動力機械的重要區別于其他動力機械的重要特點。特點。 如如:柴油機當負載增加時，柴油機當負載增加時，必須由操作者加大油門，必須由操作者加大油門，才能帶動

14、新的負載。才能帶動新的負載。a 點點TL 新的平衡新的平衡 TL a點點aaTTL0n I2 T I1 P1 三相異步電動機的機械特性三相異步電動機的機械特性2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作22 9.2 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 電動機的起動指標電動機的起動指標(1) 起動轉矩足夠大起動轉矩足夠大 Tst TL Tst (1.1 1.2) TL(2) 起動電流不超過允許范圍。起動電流不超過允許范圍。 異步電動機的實際起動情況異步電動機的實際起動情況 起動電流大：起動電流大：Ist = kstI IN = (5.58) IN 起動轉矩?。浩饎?/p>

15、轉矩?。篢st = kstTTN = (1.62.2) TN 異步電動機投入電網時，電動機從靜止狀態轉動起異步電動機投入電網時，電動機從靜止狀態轉動起來，然后升速達到穩定運行的轉速，這個過程稱為來，然后升速達到穩定運行的轉速，這個過程稱為起動過程簡稱起動。起動過程簡稱起動。 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作23 不利影響不利影響三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機過熱。頻繁起動時造成熱量積累，易使電動機過熱。過大的過大的Ist使電網電壓降低，影響自身及其他負使電網電壓降低，影響自身及其他負載工作。載工作。9.2.1

16、籠型三相異步電動機的籠型三相異步電動機的起動方法起動方法一、一、直接起動直接起動方法簡單，不需要復雜的起動設備方法簡單，不需要復雜的起動設備;起動的電流較大，一般可達額定電流的起動的電流較大，一般可達額定電流的5.58倍倍。直接起動特點：直接起動特點：為了利用直接起動的優點，現代設計的籠式異步電為了利用直接起動的優點，現代設計的籠式異步電動機均按直接起動時的電磁力和發熱來考慮它們的動機均按直接起動時的電磁力和發熱來考慮它們的機械強度和熱穩定性；機械強度和熱穩定性；就電動機本身來說，籠式異步電動機都允許直接起就電動機本身來說，籠式異步電動機都允許直接起動。動。 直接起動的應用主要受電網的容量限制

17、。直接起動的應用主要受電網的容量限制。 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作24二、降壓起動二、降壓起動1. 定子串聯電阻或電抗降壓定子串聯電阻或電抗降壓起動起動三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 當電網容量不夠大而不能采用直接起動時，可采用當電網容量不夠大而不能采用直接起動時，可采用降壓的方法來減少起動電流。降壓的方法來減少起動電流。 降壓起動的目的：限制起動電流，通過起動設備使降壓起動的目的：限制起動電流，通過起動設備使定子繞組承受的電壓小于額定電壓，待電動機轉速定子繞組承受的電壓小于額定電壓，待電動機轉速達到某一數值時，再使定子繞組承受額定電壓，使

18、達到某一數值時，再使定子繞組承受額定電壓，使電動機在額定電壓下穩定工作。電動機在額定電壓下穩定工作。電動機起動時，在定子電路中串接電阻，這樣就降電動機起動時，在定子電路中串接電阻，這樣就降低了加在定子繞組上的電壓，從而也就減少了起動低了加在定子繞組上的電壓，從而也就減少了起動電流。設定子繞組電壓下降了電流。設定子繞組電壓下降了k倍。倍。一般情況下，只要直接起動時的起動電流在電網上引一般情況下，只要直接起動時的起動電流在電網上引起的電壓降不超過起的電壓降不超過1015%，就允許采用直接起動。，就允許采用直接起動。 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作25M33

19、RStS1 FUS2起動起動運行運行M3XStS1 FUS23 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 起動起動電流電流I st為全壓起動時起動為全壓起動時起動電流電流Ist的的1/k 。起動轉矩起動轉矩T st僅為全壓起動時起動轉矩僅為全壓起動時起動轉矩Tst的的1/k2 。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作262. 自耦變壓器自耦變壓器減壓減壓起動起動TA3 UNS1 FUS2M3三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作273 UNS1 FUS2TAM3起動起動 三相異步電動機的起

20、動三相異步電動機的起動 2. 自耦變壓器自耦變壓器減壓減壓起動起動2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作28TA3 UNS1 FUS2M3運行運行三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2. 自耦變壓器自耦變壓器減壓減壓起動起動2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作293 UNS1 FUS2TAM3起動起動U 定子繞組電壓比定子繞組電壓比 U1U 1= kA 定子電流比定子電流比 I1I 1= kAU1U 1三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2. 自耦變壓器自耦變壓器減壓減壓起動起動設自耦變壓器原、副邊設自耦變壓器原、副

21、邊電壓之比為電壓之比為kA，經過自，經過自耦變壓器后，加在電動耦變壓器后，加在電動機定子上的電壓為機定子上的電壓為U 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作30TAM33 UNS1 FUS2起動起動I stI st 電動機的起動電流比（副邊）電動機的起動電流比（副邊） 電源電流比（原邊）電源電流比（原邊）I stIstI st kA= 起動轉矩比起動轉矩比T stTstU1U 1=( )2三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 I stIst1kA=I 1I1=1kA2=1kA22022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作31 自耦變

22、壓器自耦變壓器減壓減壓起動的電網起動電流起動的電網起動電流 自耦變壓器自耦變壓器減壓減壓起動的起動轉矩起動的起動轉矩 降壓比降壓比 kA 可調可調QJ2 型三相自耦變壓器：型三相自耦變壓器：副邊的抽頭電壓分別為電源電壓的副邊的抽頭電壓分別為電源電壓的0.55、0.64、0.73；即即uA=0.55、0.64、0.73。QJ3 型三相自耦變壓器：型三相自耦變壓器：副邊的抽頭電壓分別為電源電壓的副邊的抽頭電壓分別為電源電壓的0.4、0.6、0.8。 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 I st =1kA2Ist T st =1kA2Tst kA=1uA此時此時2022年4月1日星期五山東理工

23、大學電工電子教研室weipeiyu制作32(1) I stImax （線路中允許的最大電流）。（線路中允許的最大電流）。 (2) T stTL 否則不能采用此法。否則不能采用此法。 自耦變壓器降自耦變壓器降壓比壓比的選擇方法的選擇方法 自耦變壓器自耦變壓器減壓減壓起動的使用條件起動的使用條件 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 Ist1kA2=uA2IstTst1kA2TLImax=uA2Tst2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作33適用于：正常運行為適用于：正常運行為聯結的電動機。聯結的電動機。3. 星形星形三角形三角形減壓減壓起動（起動（Y 起動）起

24、動）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作34適用于：正常運行為適用于：正常運行為聯結的電動機。聯結的電動機。3. 星形星形三角形三角形減壓減壓起動（起動（Y 起動）起動）3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2Y 起動起動三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作35適用于：正常運行為適用于：正常運行為聯結的電動機。聯結的電動機。3. 星形星形三角形三角形減壓減壓起動（起動（Y 起動）起動） 運行運

25、行S23 UNS1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相電壓比定子相電壓比 U1PYU1PUN 3UN=1 3 定子相電流比定子相電流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3 起動電流比起動電流比IstYIstI1PY 3 I1P=13三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作36 Y 型型起動的起動電流起動的起動電流 IstY = Ist13 起動轉矩比起動轉矩比 TstYTstU1PYU1P=13( )2TstY = Tst13 Y型型起動的起動轉矩起動的起動轉矩 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 (1) Ist

26、YImax （線路中允許的最大電流）；（線路中允許的最大電流）；(2) TstYTL 。否則不能采用此法。否則不能采用此法。 Y 起動的使用條件起動的使用條件 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作37例例 ： 一臺一臺 Y250M6 型三相籠型異步電動機，型三相籠型異步電動機，UN = 380 V， 聯結，聯結，PN = 37 kW， nN = 985 r/min，IN = 72 A，kstT = 1.8，kstI = 6.5。如果要求電動機起動時，。如果要求電動機起動時， 起動轉矩必須大于起動轉矩必須大于 250 Nm，從電源取用的電流必須小于，從電源取用的

27、電流必須小于 360A。試問：。試問：(1) 能否直接能否直接起動？起動？(2) 能否采用能否采用 Y 起動？起動？(3) 能否采用能否采用 抽頭為抽頭為 80% 的的自耦變壓器起動？自耦變壓器起動？ 解：解： (1) 能否直接起動能否直接起動602 TN =PN nN=6023.1437103985直接起動時起動轉矩和起動電流為直接起動時起動轉矩和起動電流為三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 Nm Tst = kstT TN = 1.8359 Nm = 646 NmIst = kstI IN = 6.572 A = 468 A雖然雖然Tst250 Nm，但，但Ist360 A，故不能直

28、接起動。故不能直接起動。= 359 Nm 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作38(2) 能否采用能否采用 Y 起動起動 TstY = Tst13= 646 Nm = 215 Nm13IstY = Ist13= 468 A = 156 A13雖然雖然 IstY360 A，但，但TstY250 Nm，所所以不能采用以不能采用 Y 起動。起動。三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 由于由于 T st 250 Nm，而且，而且 I st360 A，所以能采用所以能采用 uA = 0.8 的自耦變壓器起動。的自耦變壓器起動。(3) 能否采用能否采用 抽頭為抽頭為

29、80% 的自耦變壓器起動的自耦變壓器起動 T st= uA2Tst = 0.82646 Nm = 413 Nm I st= uA2Ist = 0.82468 A = 300 A2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作399.2.2 改善起動性能的籠式異步電動機改善起動性能的籠式異步電動機三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 為了解決這一矛盾，可從鼠籠式電動機的轉子槽形為了解決這一矛盾，可從鼠籠式電動機的轉子槽形著手，設法著手，設法利用集膚效應，來達到起動時轉子電阻利用集膚效應，來達到起動時轉子電阻較大而正常運行時轉子電阻自動減小的要求。較大而正常運行時轉子電阻

30、自動減小的要求。采用降壓起動時，雖然可減小起動電流，但起動轉采用降壓起動時，雖然可減小起動電流，但起動轉矩也相應減小。矩也相應減小。為了增大起動轉矩，減小起動電流，可適當增加轉為了增大起動轉矩，減小起動電流，可適當增加轉子電阻。子電阻。具有這種起動性能的籠式異步電動機就是深槽式和具有這種起動性能的籠式異步電動機就是深槽式和雙鼠籠式異步電動機。雙鼠籠式異步電動機。但轉子電阻大，運行時但轉子電阻大，運行時pcu2大，效率低。大，效率低。當采用直接起動時，起動電流較大；當采用直接起動時，起動電流較大；2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作401. 深槽異步電動機深槽異

31、步電動機槽深槽深 h 與槽寬與槽寬 b 之比為：之比為：h / b = 8 12漏電抗小漏電抗小漏電抗大漏電抗大增大增大電流密度電流密度 起動時，起動時，f2 高，高， 漏電抗大，電流的集漏電抗大，電流的集 膚效應使導條的等效膚效應使導條的等效 面積減小，即面積減小，即 r2 ， 使使 Tst 。 運行時，運行時， f2 很低，很低， 漏電抗很小，集膚效漏電抗很小，集膚效 應消失，應消失， r2 。三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 在相同電勢的作用下，導體在相同電勢的作用下，導體中靠近槽底的電流密度很小中靠近槽底的電流密度很小而越靠近槽口則越大，這種而越靠近槽口則越大，這種現象就稱為電

32、流的集膚效應?，F象就稱為電流的集膚效應。 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作412. 雙籠型異步電動機雙籠型異步電動機電阻大電阻大漏抗小漏抗小電阻小電阻小漏抗大漏抗大上籠上籠（外籠）（外籠）下籠下籠（內籠）（內籠） 起動時，起動時， f2 高，高， 漏抗大，起主要作用，漏抗大，起主要作用， I2 主要集中在外籠，主要集中在外籠， 外籠外籠 r2 大大 Tst 大。大。 外籠外籠 起動籠。起動籠。 運行時，運行時， f2 很低很低 ， 漏抗很小，漏抗很小，r2 起主要作用，起主要作用， I2 主要集中在內籠。主要集中在內籠。 內籠內籠 工作籠。工作籠。三相異步

33、電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作42三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 改變內外籠的幾何尺寸、所用的材料以及上下籠之改變內外籠的幾何尺寸、所用的材料以及上下籠之間的縫隙尺寸而靈活地改變內外籠的參數（內外籠間的縫隙尺寸而靈活地改變內外籠的參數（內外籠間的縫隙是必須有的），從而得到各種不同的轉矩間的縫隙是必須有的），從而得到各種不同的轉矩特性，以滿足不同負載的需要，這是雙鼠籠異步電特性，以滿足不同負載的需要，這是雙鼠籠異步電動機的一個突出優點。動機的一個突出優點。 雙鼠籠式電動機的電磁轉矩可看成是由起動籠和運雙鼠籠式電動

34、機的電磁轉矩可看成是由起動籠和運行籠共同產生的，這時雙鼠籠電動機具有較大的起行籠共同產生的，這時雙鼠籠電動機具有較大的起動轉矩，可帶較大負載起動；動轉矩，可帶較大負載起動；同時在額定負載下運行時也有較高的轉速（即有同時在額定負載下運行時也有較高的轉速（即有較小的轉差率）因而有較好的運行性能。較小的轉差率）因而有較好的運行性能。 由于深槽式和雙鼠籠的轉子漏抗較普通鼠籠的大，由于深槽式和雙鼠籠的轉子漏抗較普通鼠籠的大，所以雙鼠籠和深槽式電動機的功率因數和最大轉矩所以雙鼠籠和深槽式電動機的功率因數和最大轉矩比普通鼠籠式電動機稍小些，且兩種電動機制造工比普通鼠籠式電動機稍小些，且兩種電動機制造工藝復雜

35、價格高。藝復雜價格高。 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作43Rst1Rst23 M3S1 S2S1. 起動過程起動過程一、轉子電路串聯電阻分級起動一、轉子電路串聯電阻分級起動 串聯串聯 Rst1 和和 Rst2 起動（特性起動（特性 a） 總電阻總電阻 R22 = r2 + Rst1+ Rst2n1TnOa (R22)TLTst2a1a2Tst1切除切除 Rst2三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 9.2.3 繞線型三相異步電動機的起動繞線型三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作441. 起動過程

36、起動過程b (R21)n0TnOa (R22)Tst2 Tst1a1a2TLb1b2 合上合上 S2 ，切除，切除 Rst2（特性（特性 b） 總電阻總電阻 R21 = r2+ Rst1一、轉子回路串聯電阻分級起動一、轉子回路串聯電阻分級起動 3 M3S1 S2Rst1Rst2S切除切除 Rst1三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作45 合上合上 S1 ，切除，切除 Rst1（特性（特性 c） 總電阻總電阻: r2一、轉子回路串聯電阻分級起動一、轉子回路串聯電阻分級起動 c (r2)b (R21)n0TnOa (R22

37、)Tst2 Tst1a1a2TLb1b2c1c21. 起動過程起動過程p3 M3S1 S2 Rst1Rst2S三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作462. 起動電阻的計算起動電阻的計算三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 (1)機械特性的線性化機械特性的線性化maxmax22emmTTTssss異步電動機的機械特性是非線性的，它的方程式近異步電動機的機械特性是非線性的，它的方程式近似為似為 2mNemmk TTssss當電動機工作時，一般在額定負載以下運行，轉當電動機工作時，一般在額定負載以下運行，轉差率差率s(1

38、.11.2)TL，所以所選，所以所選 m 和和合適。合適。(4) 求出轉子每相繞組電阻求出轉子每相繞組電阻 r2 = = 2.2 266.32 0.043 3580 3 n1 nN n1sN = 1 500 1 435 1 500= = 0.0433 = TN sNTst1 mr2 = sN U2N 3 I2N= = 0.0843 0.0433290 1.73286三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 (3) 求出切換轉矩求出切換轉矩 Tst22022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作56Rst3 = R23R22 = 2.20.408 = 0.899 = (0

39、.8990.408) = 0.491 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 (5) 求出各級總電阻求出各級總電阻R21 =r2= 2.20.0843 = 0.186 R22 =R21= 2.20.0186 = 0.408 R23 =R22= (0.1860.0843) = 0.102 (6) 求出各級分段起動電阻求出各級分段起動電阻Rst1 = R21r2Rst2 = R22R21= (0.4080.186) = 0.222 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作57 頻敏變阻器頻敏變阻器 頻率高：損耗大，電阻大。頻率高：損耗大，電阻大。 頻率低：損耗小，電

40、阻小。頻率低：損耗小，電阻小。 轉子電路起動時轉子電路起動時 f2 高，電阻大，高，電阻大， Tst 大，大， Ist 小。小。 轉子電路正常運行時轉子電路正常運行時 f2 低，電阻小，低，電阻小， 自動切除變阻器。自動切除變阻器。二、繞線型異步電動機轉子電路串頻敏變阻器起動二、繞線型異步電動機轉子電路串頻敏變阻器起動 頻敏變阻器頻敏變阻器 三相異步電動機的起動三相異步電動機的起動 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作589.3 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 n = (1 s) n1 = (1 s)60 f1 p 要求電動機具有幾種轉速；要求電動機

41、具有幾種轉速； 在一定的范圍內可以連續調速；在一定的范圍內可以連續調速；調速的方法：由轉速公式調速的方法：由轉速公式改變定子繞組的外加電阻或電抗；改變定子繞組的外加電阻或電抗；（1）改變定子繞組的極對數）改變定子繞組的極對數p，稱為變極調速；，稱為變極調速；（2）改變電源的頻率）改變電源的頻率f1，以改變以改變n1進行調速，稱為進行調速，稱為變頻調速。變頻調速。（3）改變電動機的轉差率；）改變電動機的轉差率；改變定子繞組的端電壓；改變定子繞組的端電壓；2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作59三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 轉子回路加電阻或電抗；轉子回

42、路加電阻或電抗；轉子回路引進轉子回路引進f2sf1的外加電勢的外加電勢。9.3.1 變極調速變極調速在電源頻率在電源頻率f1不變的條件下，改變發電機的極數，不變的條件下，改變發電機的極數，電動機的同步轉速電動機的同步轉速n1就會發生變化，電動機的極數就會發生變化，電動機的極數增加一倍，同步轉速就降低一半，電動機的轉速也增加一倍，同步轉速就降低一半，電動機的轉速也幾乎下降一半，從而得到轉速的調節。幾乎下降一半，從而得到轉速的調節。2. 改變電動機的極數方法改變電動機的極數方法1. 調速原理調速原理定子鐵心槽內嵌放兩套不同極數的定子三相繞組定子鐵心槽內嵌放兩套不同極數的定子三相繞組 不用不用改變定

43、子繞組的接法改變定子繞組的接法稱為稱為多速電動機多速電動機常用常用2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作60三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 多速電動機均采用籠型轉子，轉子的極數能自動地多速電動機均采用籠型轉子，轉子的極數能自動地與定子極數相適應。與定子極數相適應。A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機原理：單繞組雙速電機原理：A1X1和和A2X2串聯形成四極磁場；串聯形成四極磁場；A1X1和和A2X2串聯，串聯， A2X2反向，反向， 形成兩極磁場。形成兩極磁場。3. 單繞組變極調速的基本原理單繞組變極調速的基本原理2022年4月1日星期五山東

44、理工大學電工電子教研室weipeiyu制作61A1X1A2X2(a) p = 2S NN SA1X1A2X2NS (b) p = 1三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作62反向法：僅在每相內部改變所屬線圈的聯接方法的反向法：僅在每相內部改變所屬線圈的聯接方法的變極法。變極法。 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 一般變極時均采用這種方法。一般變極時均采用這種方法。采用采用“反向法反向法”變極時，每相分成兩半，每半稱為變極時，每相分成兩半，每半稱為“半相繞組半相繞組”，每相的兩個半相繞組可以采用串聯或，每相的兩個半

45、相繞組可以采用串聯或并聯兩種不同的連接法。并聯兩種不同的連接法。這樣三相之間一般可采用單這樣三相之間一般可采用單Y（每相一條支路）、雙（每相一條支路）、雙Y（每相兩條支路）和（每相兩條支路）和（每相一條支路）的兩種接（每相一條支路）的兩種接法。見下圖。法。見下圖。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作63(b) YY(p )(a) Y(2p )(c) (2p ) 定子繞組常用的接法定子繞組常用的接法三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作64三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 4. 變

46、極前后功率和轉矩關系變極前后功率和轉矩關系 假設電網電壓為假設電網電壓為U1，變極后若保持每條支路不變為，變極后若保持每條支路不變為INC，并假定在不同的極數下，并假定在不同的極數下 與與cos 1均保持不變均保持不變變極前線電流等于相電流，線電壓為相電壓的變極前線電流等于相電流，線電壓為相電壓的 倍倍3(1)Y/YY接法接法輸出功率關系：變極前相電流等于支路電流，功輸出功率關系：變極前相電流等于支路電流，功率為率為 113cos3YNCUPI變極后，相電流為變極后，相電流為IN=2INC，功率為，功率為1132cos3YYNCUPI2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipe

47、iyu制作65三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 變極前后變極前后輸出功率輸出功率比比 111132cos323cos3NCYYYNCUIPUPI由由Y改成改成YY后，電機的輸出功率增加一倍（多極后，電機的輸出功率增加一倍（多極變少極時）變少極時）轉矩關系：轉矩關系：p由多極變少極時，由多極變少極時，n增加一倍，則增加一倍，則 9550YYYPTn9550YYYYYYPTn轉矩不變，這種變極調速方法適用于恒轉矩負載。轉矩不變，這種變極調速方法適用于恒轉矩負載。(2)/YY接法：接法：變極前定子繞組接成變極前定子繞組接成“”，變極后接成，變極后接成YY形。形。295502YYYPTn202

48、2年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作66三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 對三角形接法；對三角形接法；U1=Up，IN=INC（只有一條支路）（只有一條支路） 功率關系：功率關系： 113cosNCPU I1132cos3YYNCUPI111132cos33cosNCYYNCUIPPU I功率比：功率比： 上式說明上式說明/YY接法變極前后功率變化很小。接法變極前后功率變化很小。轉矩關系轉矩關系 YYYYYY9550PTn由于功率變化很小，而轉速因極對數減一倍而增加由于功率變化很小，而轉速因極對數減一倍而增加一倍，所以轉矩幾乎減少一半，因此這種調速方法一倍，

49、所以轉矩幾乎減少一半，因此這種調速方法適用于恒功率負載。適用于恒功率負載。21.15310.5773T2395502Pn2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作675. 倍極比倍極比和非倍極比電機和非倍極比電機調速的平滑性差，但具有較硬的機械特性，穩定性較調速的平滑性差，但具有較硬的機械特性，穩定性較好，對于不需要無極調速的生產機械，如金屬切削機好，對于不需要無極調速的生產機械，如金屬切削機床、通風機、升降機等，多速發動機得到廣泛應用。床、通風機、升降機等，多速發動機得到廣泛應用。電動機若變極前后的極數比為整數，如如電動機若變極前后的極數比為整數，如如4極變極變8

50、極，極，4極變極變2極等，否則就稱為非倍極比，如極等，否則就稱為非倍極比，如4極變極變6極。極。一般來說倍極比電機，變極后繞組的相序發生變化，一般來說倍極比電機，變極后繞組的相序發生變化，為使電機轉向不變，則在繞組改接時，應把接到電為使電機轉向不變，則在繞組改接時，應把接到電動機的三根電源線任意對調兩根；動機的三根電源線任意對調兩根； 對非倍極比，繞組的相序可變，也可能不變，若相序對非倍極比，繞組的相序可變，也可能不變，若相序改變，也應對調兩根電源線。改變，也應對調兩根電源線。 6. 變極調速的變極調速的特點特點三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 2022年4月1日星期五山東理工大學電工

51、電子教研室weipeiyu制作68例：例：某三相多速電動機，某三相多速電動機，PN = 2.2/3.8 kW，nN = 1440/2880 r/min， km = 2.0/2.0。拖動。拖動TL = 10 Nm 的恒轉矩負載。的恒轉矩負載。求在兩種不同極對數求在兩種不同極對數時的轉速。時的轉速。解：解： (1) p = 2 時時 n1 nN n1sN = 1500 1440 1500= = 0.04 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 602 TN =PN nN= Nm = 14.6 Nm 6023.14 2.2103 1 440Tmax = km TN = 214.6 Nm = 29.

52、2 Nm2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作69 n = ( 1s ) n1 = ( 10.0263 ) 1500 r/min = 1460.55 r/min (2) p = 1 時時 sm = sN (km km21 ) = 0.04(2 221 ) = 0.149 = 0.149 + 1 = 0.0263 ( )229.21029.210s = sm + 1 TmaxT( )2TmaxT n1 nN nNsN = 3000 2880 3000= = 0.04 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室wei

53、peiyu制作70602 TN =PN nN= Nm = 12.61 Nm 6023.14 3.8103 2 880Tmax = km TN = 212.61 Nm = 25.22 Nm n = ( 1s ) n1 = ( 10.0308 ) 3000 r/min = 2907.6 r/min = 0.149 + 1 = 0.0308 ( )225.221025.2210s = sm + 1 TmaxT( )2TmaxT三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作719.3.2 變頻調速變頻調速三相異步電動機的調速三相異步電動

54、機的調速 改變電源頻率從而使電動機的同步轉速變化達到調改變電源頻率從而使電動機的同步轉速變化達到調速的目的。速的目的。 U、f 可可 變變M33整流電路整流電路逆變電路逆變電路50 Hz控制控制電路電路 直直 流流2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作72三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 考慮到電動機的運行性能，并使其得到充分利用?？紤]到電動機的運行性能，并使其得到充分利用。1. 調速前后氣隙磁通調速前后氣隙磁通 1維持額定值不變：維持額定值不變：若要使若要使 1為為定值，則定值，則U1必須隨頻率的變化作正比變必須隨頻率的變化作正比變化，即化，即1111

55、UfUf 定值式中加式中加“ ”的表示變頻后的量。的表示變頻后的量。一、變頻調速時電壓的調節一、變頻調速時電壓的調節由由U1E1=4.44f1N1kw1 1，可知，可知2. 為了保證電動機運行的穩定性，希望變頻調速為了保證電動機運行的穩定性，希望變頻調速時，電動機的過載能力不變：時，電動機的過載能力不變：2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作73maxmNTkT 定值為了保證變頻前后為了保證變頻前后km不變，要求不變，要求2211212NNUUf Tf T 這時既保證了電動機的過載能力這時既保證了電動機的過載能力km不變，同時又滿足不變，同時又滿足 1=定值的要

56、求，這說明變頻調速適用于恒轉矩負載。定值的要求，這說明變頻調速適用于恒轉矩負載。1111UfUf 定值1111NNTUfUfT(1)調速時負載轉矩不變調速時負載轉矩不變，此時此時TN=T N，由，由 式可得式可得三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作74三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 (2)調速時負載功率不變調速時負載功率不變，此時此時11NNTfnTnfCTnTnTPNNNN602602所以所以111111111111NNTUfffffnUfTfnfff于是于是即加在電動機上的電壓必須隨頻率的開方成正比地即加

57、在電動機上的電壓必須隨頻率的開方成正比地變化。變化。 對恒功率負載采用變頻調速時，若滿足上式，則電對恒功率負載采用變頻調速時，若滿足上式，則電動機的過載能力不變，但動機的過載能力不變，但 1將發生變化。將發生變化。 若滿足若滿足 1不變，但過載能力將發生變化。不變，但過載能力將發生變化。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作75二、變頻調速時的人為機械特性二、變頻調速時的人為機械特性只介紹當只介紹當 11UCf時的機械特性時的機械特性 三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 1. 最大轉矩：最大轉矩： 211max22111124()pmUTfrrxx 當頻率

58、較高時，可忽略定子電阻當頻率較高時，可忽略定子電阻r1，則，則211max1124pmUTfxx211111242()pmUff LL22111max22212118()pmUUTLLff即當頻率較高時按即當頻率較高時按 的規律調速時，的規律調速時，11UCfTmax基本上不變?；旧喜蛔?。2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作76三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 當當f1較低，較低，r1的影響不能忽略時的影響不能忽略時Tmax逐漸減少，若要避逐漸減少，若要避免免Tmax過小，必須在低速時適當地提高電壓。過小，必須在低速時適當地提高電壓。2. 臨界轉差率

59、臨界轉差率sm： 同樣當同樣當f1較高時，忽略較高時，忽略r1，則，則222112()mrsrxx22221112(2) ()rrfLL2112112()mrsf LLf在運行段的斜率（設在該區域機械特性為直線）的轉在運行段的斜率（設在該區域機械特性為直線）的轉速降為速降為1mmns n21230()rp LL21112602()rff LLp常量2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作77三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速 說明機械特性在線性區的斜率基本上是相同的，機械說明機械特性在線性區的斜率基本上是相同的，機械特性曲線平行地上下移動。特性曲線平行地上下

60、移動。 下圖為不同頻率時的機械特性。其中下圖為不同頻率時的機械特性。其中 111213141516ffffff受受定子電阻定子電阻r1的影響，隨的影響，隨著頻率的降低，最大轉著頻率的降低，最大轉矩略有減小矩略有減小；頻率很低時頻率很低時(如圖中的如圖中的f15、f16)，Tmax降得很多。降得很多。為了保證電動機在低速時為了保證電動機在低速時有足夠大小的有足夠大小的Tmax值，值，2022年4月1日星期五山東理工大學電工電子教研室weipeiyu制作78U1應比應比f1降低的比例小些，使降低的比例小些，使 的比值隨的比值隨f1的降低的降低而增加，如圖中虛線所示。而增加，如圖中虛線所示。11Uf