1、三相異步電動機的控制與調速概要 三相異步交流電動機電動機的分類：電動機交流電動機直流電動機三相電動機單相電動機同步電動機異步電動機他勵、并勵電動機串勵、復勵電動機三相異步電動機鼠籠式： 構造簡單、價格低廉、工作可靠；不能人為改變電動機的機械特性。繞線式： 構造復雜、價格較貴、維護工作量；轉子外加電阻可人為改變電動機的機械特性。鼠籠式電動機與繞線式電動機的比較：三相異步電動機保護和固定定子繞組防護，支撐轉子支撐轉子軸固定轉子保護和固定繞組引出端通風冷卻電動機起吊搬抬電動機三相異步電動機的根本工作原理1. 旋轉磁場旋轉磁場由三相電流通過三相對稱繞組產生。對稱：三相對稱負載空間對稱分布1旋轉磁場的產

2、生三相異步電動機的根本工作原理V2V1W2U2U1W1轉子定子定子繞組（三相）機座轉子：在旋轉磁場作用 下，產生感應電 動勢或電流。三相定子繞組： 產生旋轉磁場電動機的轉動原理AXYCBZ定子三相繞組通入三相交流電方向:順時針 切割轉子導體右手定則感應電動勢 E20旋轉磁場感應電流 I2旋轉磁場左手定則電磁力FF電磁轉矩TnF異步電動機中，旋轉磁場代替了旋轉磁極U1V2W1V1W2()電流出()電流入U2三相對稱繞組通入三相對稱電流就形成-旋轉磁場U2V1W2U1V2W1U1U2V2W1V1W2AU2V2W1V1W2 極對數p的概念：旋轉磁場轉速 n0 同步轉速如何改變旋轉磁場的轉速？ 以 Y

3、 型接法為例，當每相繞組只有一個線圈時，按右圖放入定子槽內，合成的旋轉磁場只有一對磁極，那么極對數為 1。 即 p = 1U1U2V1V2W2W1U1U2V1V2W1W2i3i1i2 以 Y 型接法為例，將每相繞組都改用兩個線圈串聯組成。 按以下圖放入定子槽內。 形成的磁場那么是兩對磁極。 即 p = 2 U1U2U3U4V1V4V2V3W4W1W2W3i2W2V4U1V1W1U2V2W3U3U4V3W4i1i3 三相繞組 四極旋轉磁場電流變化一周 旋轉磁場轉一圈電流每秒鐘變化 50 周 旋轉磁場轉 50 圈 旋轉磁場轉 3000 圈電流每分鐘變化 (5060) 周p = 1 時：電流變化一周

4、 旋轉磁場轉半圈電流每秒鐘變化 50 周 旋轉磁場轉 25 圈 旋轉磁場轉 1500 圈電流每分鐘變化 (2560) 周p = 2 時：三相異步電動機的同步轉速600pfn=min）r/ ( f = 50 Hz 時，不同極對數時的同步轉速如下:同步轉速p 為任意值時：轉差率 旋轉磁場的同步轉速和電動機轉子轉速之差與旋轉磁場的同步轉速之比稱為轉差率。 由前面分析可知，電動機轉子轉動方向與磁場旋轉的方向一致，但轉子轉速 n 不可能到達與旋轉磁場的轉速相等，即異步電動機如果:無轉子電動勢和轉子電流 轉子與旋轉磁場間沒有相對運動，磁通不切 割轉子導條無轉矩因此，轉子轉速與旋轉磁場轉速間必須要有差異。異

5、步電動機運行中:轉子轉速亦可由轉差率求得轉差率s 例1：一臺三相異步電動機，其額定轉速 n=975 r/min，電源頻率 f1=50 Hz。試求電動機的極對數和額定負載下的轉差率。解：根據異步電動機轉子轉速與旋轉磁場同步轉速的關系可知：n0=1000 r/min , 即p=3額定轉差率為三相異步電動機的起動 所謂三相異步電動機的啟動過程是指三相異步電動機從接入電網開場轉動時起，到達額定轉速為止這一段過程。 三相異步電動機在啟動時啟動轉矩并不大，但轉子繞組中的電流I很大，通常可達額定電流的47倍，從而使得定子繞組中的電流相應增大為額定電流的47倍。這么大的啟動電流將帶來下述不良后果。 1啟動電流

6、過大使電壓損失過大，啟動轉矩不夠使電動機根本無法啟動。 2使電動機繞組發熱，絕緣老化，從而縮短了電動機的使用壽命。 三相異步電動機的起動 3造成過流保護裝置誤動作、跳閘。 4使電網電壓產生波動，進而形成影響連接在電網上的其他設備的正常運行。 因此，電動機啟動時，在保證一定大小的啟動轉矩的前提下，還要求限制啟動電流在允許的范圍內。 三相異步電動機的起動三相異步電動機的啟動有兩種方式，第一種是直接啟動，即將額定電壓直接加在電動機定子繞組端。第二種是降壓啟動，即在電動機啟動時降低定子繞組上的外加電壓，從而降低啟動電流。啟動完畢后，將外加電壓升高為額定電壓，進入額定運行。兩種方法各有優點，應視具體情況

7、具體確定。從電動機容量的角度講，通常認為滿足以下條件之一的即可直接啟動，否那么應采用降壓啟動的方法。 1容量在10kW以下 2符合以下經歷公式三相異步電動機的降壓起動 降壓啟動方式是指在啟動過程中降低其定子繞組端的外施電壓，啟動完畢后，再將定子繞組的兩端電壓恢復到額定值。這種方法雖然能到達降低啟動電流的目的，但啟動轉矩也減小很多，故此法一般只適用于電動機的空載或輕載啟動，具體方法包括： 1定子串電阻或電抗器降壓啟動 2Y/降壓啟動 3定子串自耦變壓器降壓啟動4延邊降壓啟動1定子串電阻或電抗器降壓啟動 三相籠形異步電動機啟動時，在電動機定子電路串入電阻或電抗器，使加到電動機定子繞組端電壓降低，減

8、少了電動機上的啟動電流。右圖是三相籠形電動機定子繞組串電阻降壓啟動的原理圖。 這種啟動方法具備設備線路簡單，啟動平穩，工作可靠，啟動時功率因數高等優點。缺點是電阻的功率因數損耗大、溫升高，所以一般不宜頻繁啟動。 圖 三相異步電動機定子方串電阻降壓啟動 2Y/降壓啟動 對于正常運行為形接法的三相交流異步電動機，假設在啟動時將其定子繞組接為Y形，那么啟動時其定子繞組上所加的電壓僅為正常運行的 ， 降低了啟動電壓。目前生產的Y系列功率在4kV以上的中小型三相異步電動機，其定子繞組的規定接法一般為形接法，所以在啟動時，可以對其采用Y/降壓啟動方法，即在電動機啟動過程中，將定子繞組接成Y形接法，啟動過程

9、完畢后，再接成形接法。圖4.7是Y/降壓啟動的原理圖，其工作情況如下。 對于運行時定子繞組為星形聯接的籠型異步電動機能用嗎？ 合上開關QF后，假設要啟動電動機，那么交流接觸器KM1和KM2的主觸點同時閉合，KM1將電動機的定子繞組接成Y形，KM2將電源引到電動機定子繞組端，電動機降壓啟動。當電動機的轉速接近于穩定值時，KM1先斷開而后KM3立即閉合，將電動機定子繞組的Y形接法解除而接成形，進入額定運行狀態。 三相籠形異步電動機的Y/降壓啟動簡單，運行可靠，應用較廣泛。但它只適用于正常運轉時定子繞組為接的電動機。 圖4.7 Y/降壓啟動原理圖 2Y/降壓啟動 2Y/降壓啟動 L1L2L3FU1F

10、U2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMYKMKMYKMKMYKTKM電路組成分析KMYKTM3FRFR2Y/降壓啟動 2Y/降壓啟動 L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMYKMKMYKMKMYKTKM合上電源開關QSKMYKTM3FRFR2Y/降壓啟動 L1L2L3KMKMSB1SB2KMUVWKMYKMKMYKMKMYKTKM降壓啟動:按下SB1KT線圈得電KMY線圈得電KMYKTM3FRFRFU1FU2QS2Y/降壓啟動 L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMYKMKMYKMKMYKTKMKMY主觸頭閉合KMY動合輔助觸頭閉合KMY動斷

11、輔助觸頭斷開KM自鎖觸頭閉合KM主觸頭閉合電動機降壓啟動KMYKTM3FRFR2Y/降壓啟動 L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMYKMKMYKMKMYKTKM松開SB1電動機繼續降壓啟動KMYKTM3FRFR2Y/降壓啟動 L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMUVWQSKMYKMKMYKMKMYKTKMKT延時斷開的動斷觸頭延時分斷KMY線圈失電KMY主觸頭斷開KMY動合輔助觸頭斷開KMY動斷輔助觸頭閉合KM 主觸頭閉合KM 動斷輔助觸頭斷開KT線圈失電電動機全壓運行KMYKTM3FRFR2Y/降壓啟動 L1L2L3FU1FU2KMKMSB1SB2KMU

12、VWQSKMYKMKMYKMKMYKTKMKMKTM3FRFRKT3定子串自耦變壓器降壓啟動 這種方法是利用自耦變壓器將電源電壓降低后再加到電動機定子繞組端，到達減小啟動電流的目的，如圖4.8所示。 設自耦變壓器的一次側電壓U1即電源電壓，電流為I1，二次側電壓為U2，電流為I2，變壓比為k，那么 ; 圖4.8 自耦變壓器降壓啟動 3定子串自耦變壓器降壓啟動自耦變壓器降壓啟動原理圖3定子串自耦變壓器降壓啟動U1V1W1KM3SB2KM1KTKM2SB1KM3L1L2L3FU1FU2FRKM3QSKM2KTKM1KTKM1KM2M3FR3KM3KM1TM4延邊降壓啟動控制線路 啟動時，把定子三相

13、繞組的一局部聯接成三角形，另一局部聯接成星形，每相繞組上所承受的電壓，比三角形聯接時的相電壓要低，比星形聯接時的相電壓要高，電動機延邊三角形降壓啟動，待電動機啟動運轉后，再將繞組聯接三角形，全壓運行。4延邊降壓啟動控制線路U1U2U3W3W1W2V2V3V1原始狀態4延邊降壓啟動控制線路啟動時U1U2U3W3W1W2V2V3V14延邊降壓啟動控制線路正常運轉時U1U2U3W3W1W2V2V3V14延邊降壓啟動控制線路KTKM2SB2KM3KM1KTSB1KM2L1L2L3FU1FU2FRKM1KM2U1V1W1QSKM1KM2W3U3V3FR3W2U2V2KM3KTKM3KM3電路組成分析M3

14、繞線轉子異步電動機的起動繞線轉子異步電動機的轉子采用三相對稱繞組，且均采用星形聯接。起動時通常在三相繞組中串可變電阻起動，也有局部用頻敏變阻器起動。三相異步電動機的制動電動機自由停車的時間較長，隨慣性大小而不同，而某些生產機械要求迅速、準確地停車，如鏜床、車床的主電動機需快速停車；起重機為使重物停位準確及現場平安要求，也必須采用快速、可靠的制動方式 制動：機械制動和電氣制動 電氣制動： 在電動機轉子上加一個與轉向相反的制動電磁轉矩，使電動機轉速迅速下降，或穩定在另一轉速 反接制動能耗制動常用一、 機械制動 當電動機的定子繞組斷電后，利用機械裝置使電動機立即停轉。電磁抱閘制動器MZD1系列交流單

15、相制動電磁鐵 TJ2系列閘瓦制動器 電磁抱閘制動器構造示意圖 1線圈 2銜鐵 3鐵心 4彈簧 5閘輪 6杠桿 7閘瓦 8軸 電磁抱閘制動器工作原理示意圖 1彈簧 2銜鐵 3線圈 4鐵心 5閘輪 6閘瓦 7杠桿電源電磁抱閘通電制動控制線路L1L2L3FU1FU2KM1FRSB1SB2KM1YBQSKM1FRM3KM2KM2KM1電路組成分析二、電氣制動 電動機產生一個和電動機實際旋轉方向相反的電磁轉矩，使電動機迅速停轉。一能耗制動二反接制動三再生制動(三) 再生發電制動 當起重機在高處開場下放重物時，電動機轉速n小于同步轉速n1，這時電動機處于電動運行狀態，轉子相對于旋轉磁場切割磁感線的運動方向發生了改變，其轉子電流和電磁轉矩的方向都與電動運行時相反 。一能耗制動 電動機切斷交流電源后，立即在定子繞組的任意兩相中通入直流電，利用轉子感應電流受靜止磁場的作用以到達制動目的。一能耗制動-單向啟動能耗制動自動控制線路M3L1L2L3KM1FRSB1KM1SB2KM2KM1KM2FRKM1KTKM