電機學三相異步電動機起動調速及制動電機學三相異步電動機起動調速及制動電機學三相異步電動機起動調速及制動人為機械特性人為地改變電動機的任一個參數（如U1、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉子回路電阻或電抗）的機械特性稱為人為機械特性。降低定子端電壓的人為特性；改變轉子回路的電阻的人為特性；改變定轉子回路電抗的人為特性；改變極數后的人為特性；改變輸入頻率的人為特性；2020/11/142人為機械特性人為地改變電動機的任一個參數（如U1、f1、p、定子回路電阻或電抗、轉子回路電阻或電抗）的機械特性稱為人為機械特性。

降低定子端電壓的人為特性；改變轉子回路的電阻的人為特性；改變定轉子回路電抗的人為特性；改變極數后的人為特性；改變輸入頻率的人為特性；2020/11/142起動轉矩：最大轉矩：臨界轉差率：TS改變轉子電阻的人為特性ST改變定子電壓的人為特性TS改變定子電抗的人為特性2020/11/143二、三相感應電動機的起動起動性能包括：起動電流倍數Ist/IN;

起動轉矩倍數Tst/TN;

起動時間起動時消耗的能量起動設備的簡單和可靠；起動的過渡時間2020/11/144異步電動機直接起動時的問題：電流大但轉矩并不大。

起動時，S＝1，等效阻抗小，起動電流大；

f2＝f1

，2接近900，cos2很小，轉子電流有功分量小。2020/11/145異步電動機的起動，存在兩種缺點：1.電動機起動電流大，供電網絡承受沖擊電流能量有限；2.電動機起動轉矩小，負載要求有足夠的轉矩才起動；異步電動機起動分四種情況：小容量輕載起動；中、大容量輕載起動；小容量電機重載起動；中、大容量重載起動；2020/11/146一、小容量電動機輕載起動－直接起動不僅取決于電機本身的大小，還與供電電網容量和供電線路長短有關。（要求母線電壓降落不大于10％）

電動機容量與供電變壓器的比值；起動是否頻繁；供電線路距離；同一臺變壓器其它用戶的要求；一般7.5KW以下電機允許直接起動。2020/11/147二、中、大容量電動機輕載起動－降壓起動此時主要矛盾是電流。降低電流的方法，主要靠降低電壓。起動電流：降壓起動時，起動電流與定子電壓成比例降低。待轉速升高到一定值，恢復全電壓。注意：起動轉矩與U2成正比，降壓起動后，起動轉矩比起動電流降低得更厲害。2020/11/148常用的降壓起動方法

定子串電阻或電抗降壓起動；用自耦變壓器降壓起動；

Y－起動延邊三角形起動2020/11/149三、小容量電動機重載起動主要矛盾是起動轉矩不足。解決的方法：容量大一號的電機；高起動轉矩的電動機－特殊電機特殊電機獲得高起動轉矩的原因，主要是轉子電阻的影響。轉子參數自動隨轉速的變化而變化。如雙鼠籠電機和深槽電機。2020/11/1410集膚效應將導體看成許多單元導體的并聯；

越接近槽口的導體所交鏈的漏磁通越少，即漏抗??；接近槽底的單元，漏抗大；導體電流密度分布不均，產生把電流向槽口排擠的“趨表效應”；電機轉速越低，轉子電流頻率越高，趨表效應越突出；導體的導電高度縮小，轉子電阻增加；電流高度2020/11/1411深槽式：高度是寬度的10～12倍，堵轉時，電阻達額定運行的3倍，隨著轉速升高，頻率降低，電流分布趨向均勻，轉子電阻自動減小。雙鼠籠式：兩套繞組，材料不同，截面也不同。外籠：起動籠，截面小，材料選用電阻系數大；內籠：工作籠，截面大，電阻系數小。

外籠內籠2020/11/1412四、中、大容量電動機重載起動兩種矛盾同時起作用。采用繞線式電機，轉子串電阻。既增大起動轉矩，又減小起動電流。常用的方法：轉子串電阻或轉子串頻敏變阻器。2020/11/1413§5-9三相感應電動機的調速

要求電動機具有幾種轉速；在一定的范圍內可以連續調速；調速的方法：（1）改變定子繞組的極對數p；（2）改變電源的頻率f1；（3）改變電動機的轉差率；

改變定子繞組的端電壓；改變定子繞組的外加電阻或電抗；轉子回路加電阻或電抗；轉子回路引進f＝sf的外加電勢2020/11/1414一、變極調速單繞組雙速電機：一套定子繞組具備兩種極對數而得到兩個不同同步轉速；三速或四速電機：定子內放兩套獨立的繞組；A1X1A2X2A1X1A2X2A1X1A2X2單繞組雙速電機原理：

A1X1和A2X2串聯形成四極磁場；

A1X1和A2X2串聯，A2X2反向，形成兩極磁場；2020/11/1415變極調速的注意點：（1）為獲得恒定的平均轉矩，定、轉子繞組的極對數必須保持一致。因此一般只適用于鼠籠式異步機。（2）在改變繞組接法時，要保證變極后三相繞組的對稱以及基波磁勢的轉向不變。（3）變極調速是一個有級調速。極數變換后，節距、相帶、氣隙磁密都要變化，電機的額定轉矩和額定容量都要變化。2020/11/1416二、變頻調速如果電源頻率可以連續調節，則電動機轉速可以連續、平滑調節。要求：氣隙磁通量保持基本不變；磁路的飽和程度不變；激磁電流和電動機的功率因數可以保持基本不變。電動機的最大轉矩保持不變；2020/11/14171.由基頻向下的調速電壓方程：降低電源頻率，必須同時減小電源電壓。（1）保持E1/f1不變，降頻調速E1/f1不變，m等于常數。——恒磁通的控制方式。2020/11/1418改變頻率，電機的Tm以及此時的轉速變化與f1無關。用于恒轉矩負載：電磁轉矩不變，屬于恒轉矩調速方法。用于恒功率負載：過載能力下降TSf1f2f3f1>f2>f32020/11/1419保持E1/f1不變，降頻調速優點：

機械特性硬，調速范圍寬；低速運行穩定性好；無級調速平滑性好；正常負載時，轉差率小，轉子銅耗少，效率高；2020/11/1420磁通近似等于常數，屬于近似的恒轉矩調速方式。在低頻運行時，Tm下降較多，可能帶不動負載。TSf1f2f3f4f1>f2>f3>f4（2）保持U1/f1不變，降頻調速2020/11/14212.由基頻向上調速U1為額定值不變，隨著f1升高，氣隙磁通減小。是恒功率的調速方法。f1f2f3f4f1<f2<f3<f4TS2020/11/1422變頻調速的總結（1）機械特性基本平行，特性硬，調速范圍寬，轉速穩定性好；（2）運行時S小，轉差功率損耗小，效率高（3）頻率連續可調，為無級調速（4）保持E/f為常值，恒轉矩調速保持U/f為常值，為近似恒轉矩調速

U1恒定，頻率向上調，為恒功率調速

2020/11/1423變頻調速的實現－變頻器2020/11/1424三、改變轉差率1改變端電壓電磁轉矩與電壓的平方成正比。特點：調速范圍小，用于拖動通風機型負載的小型籠型電動機。2轉子加電阻（繞線式電機）特點：方法簡單、調速范圍廣；調速電阻消耗能量，轉速越低、效率越低；機械特性變軟，負載變化，轉速變化顯著。STTZ改變定子端電壓的人為特性TS改變轉子電阻的人為特性TZ2020/11/14253串級調速在轉子回路接入一個轉差頻率的附加電動勢，改變附加電動勢的大小和相位將轉差功率轉換為機械能加以利用，或者送回電網。即有較高的效率，又能達到調速的目的。～串級調速的原理：有超同步、亞同步和改善功率因數三種控制形式。2020/11/1426串級調速的實現2020/11/1427

雙饋電機采用串級調速方法的繞線式電機。

定子三相電源供電，轉子經變頻器接轉差頻率的電壓；轉子電流為轉差頻率，轉子磁勢波在氣隙中轉速恒為同步速；優點：調速范圍廣，性能好；保持穩定和防止振蕩的問題較復雜。

適用于負載平穩、調速快速性不高的場合。

2020/11/1428作業：

p200思考題10-2,10-7,10-8,10-10p200習題10-3,10-62020/11/1429§5-10三相感應電動機的制動三相異步電動機的電動狀態：T與n同方向，電機從電源吸收電功率，扣除自身損耗外，轉變為機械功率送至負載；三相異步電動機的制動狀態：T與n方向相反；制動狀態方式：反接制動；回饋制動；能耗制動；2020/11/1430一、反接制動1.轉向反向的反接制動（正接反轉）重物下放的例子：TZ與轉速n方向一致。穩態時，電磁轉矩T＝TZ，方向與n相反。從機械特性分析：A點（電動狀態）n>0,T>0B點（制動狀態）n<0,T>0足夠大的電阻TSAB2020/11/1431

轉差率：性質：

等效電阻：吸收機械功率；電能從定子傳向轉子；全部消耗在電阻上；2020/11/14322、兩相對調電機原運行于電動狀態，兩相對調后，氣隙磁密立即反向，以－n1轉速旋轉；電機機械特性從1到2；反接的過程，從反接開始到轉子速度為零的過程。ABTS122020/11/1433兩種反接制動，均有S>1,機械功率為輸入。區別：前者由負載提供機械功率后者由整個轉動部分提供儲能。2020/11/1434二、異步機的回饋制動把轉軸上輸入的機械功率，經異步機轉化為電功率送到電網。軸上外施驅動轉矩，電機以同步方向旋轉能量流向：T與n方向相反，處于制動狀態2020/11/1435回饋制動的實現（1）同步轉向反向的回饋制動（反接正轉）定子兩相對調后，位能性負載最后穩定于第四象限，重物以高于同步速的速度下放。（2）同步轉向不變的回饋制動

電車下坡；變極或變頻調速過程；2020/11/1436三、異步電動機的能耗制動制動時，三相繞組脫離三相電源，由直流電流過定子繞組，在氣隙中形成恒定磁場。過程分析：由于慣性，轉子仍以n速度旋轉切割磁力線感應電勢感應電流產生電磁力制動轉矩在制動轉矩和負載轉矩共同作用下，轉子減速至n＝0。能耗制動可使反抗性負載準確停機，使位能性負載勻速下放。注意：恒定磁場獲得，需通過定子繞組的改接~nNS2020/11/1437風扇電機罩極式排氣扇電機冰箱電機電動縫紉機電機電容分相電機§5-11單相異步電動機單相異步電動機由單相電源供電，使用方便，廣泛應用于家電、電動工具、醫療器械中。

2020/11/1438一、單相異步電動機特點

與同容量的三相異步電動機比較，單相異步電動機的體積大、運行性能較差，單相電機只做成小容量的。

單相異步電動機通常在定子上有2相繞組，轉子是普通的鼠籠轉子。單相異步電動機類型：

(1)單相電阻分相起動異步電動機；

(2)單相電容分相起動異步電動機；

(3)單相電容運轉異步電動機；

(4)單相電容起動與運轉異步電動機；

(5)單相罩極式異步電動機。2020/11/1439二、單相繞組通電時的機械特性一相定子繞組通電時電機中的電磁轉矩為兩個旋轉磁勢產生的電磁轉矩的疊加。T+=f(s)T-=f(s)T=f(s)nTn1-n101．起動轉矩等于零當s＝l時，T+＝T-，T＝0，單相電機僅一個繞組工作不能自行起動。2．轉動后單相電機可以在一個繞組情況下運行由于有負序轉矩存在，所以其過載能力和效率均有所降低。3．理想空載狀態也達不到同步轉速因有負序轉矩存在，即使轉軸上不帶任何負載，轉子電流也不可能為零，單相電機達不到同步轉速。

2020/11/1440(1)定子具有空間不同位置的兩套繞組；

(2)兩相繞組通入不同相位的交流電流。三、起動的必要條件橢圓形旋轉磁場時的機械特性在n=0時，T>0,電動機具有正向起動轉矩，起動后，n>0,T>0，電動機可以繼續運行。T+=f(s)T-=f(s)T=f(s)nTn1-n102020/11/14411、單相電阻起動四、單相異步電動機的起動

只要兩個回路的阻抗角不同，Im、Ia便不同相位，從而建立旋轉磁場，產生電磁轉矩；結構簡單，起動轉矩低2020/11/14422、電容電動機單相電容起動

合理選擇電容器和主輔繞組匝數，使起動時氣隙磁場接近圓形旋轉磁場。可以有較高的起動轉矩。電動機起動后，在離心力作用下斷開常閉觸點，自動切斷輔助電路——單相運行2020/11/1443單相電容運行

額定負載時有接近圓形旋轉磁場，性能性能較好起動時橢圓度差，起動轉矩小空載有負序磁勢，空載電流大，損耗大2020/11/1444單相電容起動及運行

在輔助繞組回路中串接