第七章 三相异步电动机的电力拖动 主要内容

三相异步电动机的各种起动、调速和制动方法， 各种方法的工作原理与相应的机械特性。

研究方法以稳态机械特性n=f(Tem)为手段，研究如 何通过改变电压、频率、定转子的绕组参数、 转差率、极对数等实现三相异步电动机的起动、 调速和制动。

第七章 三相异步电动机的电力拖动 7.1 三相异步电动机的起动1. 对三相异步电动机起动过程的要求：

Tst 要足够大 ; I st 不能太大，以避免因起动造成对电 网的冲击； 起动时间 t st 要尽量短； 经济性: 起动设备简单，起动过程中 能量消耗低。

第七章 三相异步电动机的电力拖动2.异步电动机的起动分析

' ' Tem CT 1 m I 2 cos 2

(7-1)

第七章 三相异步电动机的电力拖动由参数表达式得异步电机起动时， n 有： 于是 0 s 1

I st

U1 (r1 r2 ) ( x1 x 2 )2 2

(7-2)

I st (4 ~ 7) I N

Tst (0.8 ~ 1.2)TN

异步电机直接起动时起动电流很大，而起动转 矩并不大。

第七章 三相异步电动机的电力拖动3.为什么大中容量的电动机不能直接起动？ 直接起动时，起动电流大，启动转矩小。 I st (4 ~ 7) I N Tst (0.8 ~ 1.2)TN 过大的起动电流会造成电动机本身发热，影 响寿命。 同时过大的起动电流会因变压器供电容量的 限制，造成电网电压下降，影响周围设备的 正常运转，甚至造成电机自身不能起动。

第七章 三相异步电动机的电力拖动4.如何解决异步电机的起动问题？

解决问题的关键之一在于如何降低起动电流I st U1 (r1 r2 ) 2 ( x1 x 2 ) 2

由电机的起动电流的参数表达式可得：降低起动电流有两种办 法： 降低定子电压U1 增加转子回路电阻r2

第七章 三相异步电动机的电力拖动5.三相鼠笼型异步电机的起动方法

A.直接起动 B.降压起动 C.高起动性能的特殊笼型异步电机 D.软启动

第七章 三相异步电动机的电力拖动A、三相鼠笼式异步电动机的直接起动PN ★对于 7.5kW 的异步电动机可以直接起动。★对于额定功率超过 7.5kW 的异步电动机，可以根

据下式来确定是否可以直接起动。

若下列条件满足：

I st 1 电源总容量(kVA) [3 ] IN 4 起动电动机容量(kW )则电动机可以采用直接起动。

第七章 三相异步电动机的电力拖动 B、三相鼠笼式异步电动机的降压起动(1)星-三角(Y / )降压起动

图7.3 起动时的电流和电 压之间的关系

第七章 三相异步电动机的电力拖动 I s 3U 1N / Z I sY U 1N / 3Z

I sY 1 I s 3

TsY U sY 2 1 ( ) Ts U s 3

结论： 采用 Y / 降

压起动时，电网所承担的起动 电流和起动转矩均为直接起动时的 1 / 3 。

第七章 三相异步电动机的电力拖动Y-△降压起动的特点 起动电流降低为直接起动的1/3; 起动转矩也降低为直接起动的1/3; 这种方法设备简单，价格便宜； 但是只有一种起动电压； 只适用于轻载或空载的场合，且电动机正常 运行时为△接法。

第七章 三相异步电动机的电力拖动(2)自耦变压器的降压起动三相异步电动机起动时，开关K 位于起动侧。 三相异步电动机起动结束时，开 关K切换至运行侧。

第七章 三相异步电动机的电力拖动与额定电压直接起动相比，降压起动时定 子绕组的电压降为 U x ,于是有：

U1N U x N 2 I st Ix N1其中， I x 为定子电压 U x 时的 起动电流； I st 为定子电压 U 1N 时的起动电流；

—自耦合降压启动时电源的输出电流 I1

第七章 三相异步电动机的电力拖动忽略激磁电流，由变压器的磁势平衡方程式得：

N1 I 1 N 2 I xIx Ux N2 I st U1N N1Tx Ux 2 N2 2 ( ) ( ) Tst U 1N N1

N2 I1 Ix N1

N2 2 I1 ( ) I st N1

N2 2 Tx ( ) Tst N1

结论： 与直接起动相比较，采用自耦变压器降压起动时，电压 减低 N / N 倍，则起动电流和起动转矩均降低 ( N / N ) 倍。22 1

2

1

第七章 三相异步电动机的电力拖动自耦变压器降压起动的特点 采用自耦变压器降压起动 起动电压降低为 K A 倍; 原边起动电流和电动机起动转矩降低为 K 2 倍; A 比起Y-△起动更加灵活; 但自耦变压器体积大，价格高，不能带重载起动。

第七章 三相异步电动机的电力拖动直接起动一级降压起动 软启动

异步电动机各种 起动方法下的电流波形

传统降压起动 方法的不足：

在转子升至一定转速时 均需切换至全压正常运 行，切换时刻把握不好 不仅会造成起动过程的 不平滑，而且也会引起 起动过程中的两次电流 冲击