第7章 三相异步电机电力拖动

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1、第7章三相异步电机的电力拖动第7章三相异步电机的电力拖动樊永良郑州大学西亚斯国际学院内容简介三相异步电动机的各种起动调速和制动方三相异步电动机的各种起动、调速和制动方起动、各种方法的工作原理与相应的机械特性。法，各种方法的工作原理与相应的机械特性。7.1三相异步电动机的起动对三相异步电动机起动过程的要求：对三相异步电动机起动过程的要求：Tst要足够大;Ist不能太大，以避免因起动造成对电网的冲击；不能太大，以避免因起动造成对电网的冲击；要尽量短；起动时间tst要尽量短；经济性:起动设备简单，起动过程中能量消耗低。经济性:起动设备简单，起动过程中能量消耗低。起动时，n=0，s=1，于是有

2、：Ist=U1(r1+r2′)2+(x1σ+x′σ)22（7-1）2m1pU1r2′Tst=′2πf1[(r1+r2′)2+(x1σ+x2σ)2]（7-2）由上式可见,若直接起动，则会产生较大的起动电流，而起动转矩却不会太大。通常起动电流Ist=(4~7)IN，而起动转矩Tst=(0.8~1.2)TN。为了能够在减小起动电流的同时确保起动转矩，必须采取一些起动措施。下面分别针对各种起动方法作一介绍。A、三相鼠笼式异步电动机的直接起动、对于PN≤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：Ist1电源总容

3、量（kVA)≤[3+]IN4起动电动机容量（kW)则电动机可以采用直接起动。（7-3）B、三相鼠笼式异步电动机的降压起动、a、定子串电阻（或电抗）的降压起动、定子串电阻（或电抗）定子绕组串电阻或电抗相当于降低定子绕组的外加电压，可以达到减小起动电流的目的。但考虑到起动转矩与定子电压的平方成正比，起动转矩会降低更多，因此，这种起动方法仅适用于轻载起动、且容量较小的电机。b、自耦变压器的降压起动、图7.1自耦变压器的降压起动图7.2自耦变压器降压起动时的一相电路图7.2给出了降压起动时自耦变压器一相的电路原理图。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Ux，于是有：IxUxN2

4、==（7-4）IstU1NN1其中，Ix为定子电压=Ux时的起动电流；Ist为定子电压=U1N时的起动电流；忽略激磁电流，由变压器的磁势平衡方程式得：N1I1=N2Ix将式（7-5）代入（7-4）得：（7-5）I1=(式中，I1为起动时电网侧的电流。N22)IstN1（7-6）考虑到起动转矩正比于定子绕组外加电压的平方，因此，降压前、后起动转矩的比值为：TxUN=(x)2=(2)2TstU1NN1即：N22Tx=()TstN1（7-7）结论：结论：与直接起动相比较，采用自耦变压器降压起动时，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

5、)倍。22121三角（c、星-三角（Y/?）降压起动概念:概念:形联结的三相鼠笼式异步电动机，对于正常运行采用?形联结的三相鼠笼式异步电动机，起动时形联结，可改接成Y形联结，则定子每相电压可降为电源电压的1/3，从而实现降压起动，起动。而实现降压起动，这种方法被称为Y/?起动。图7.3起动时的电流和电压之间的关系起动时，三相定子绕组接成Y接，降压起动。一旦转子达到一定转速后，三相定子绕组恢复?接，进入正常运行状态。当采用?接直接起动时，每相绕组的电压即电网线电压。设此时定子每相绕组的起动电流为I?，则线电流为Is?=3I?；若采用Y接法，由于每相绕组的电压降为电网线电压的(1/3)，相

6、应的相电流也必然降为?接时的(1/3)，于是：IsY=IY=(1因此，有：3)I?IsYI?/31==Is?33I?（7-8）考虑到起动转矩正比于电压平方，因此Y/?降压起动时的起动转矩仅为?接直接起动的1/3。结论：结论：降压起动时，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。很显然，Y/?降压起动相当于自耦变压器降压起动抽头为(1/3)的情况。C、三相鼠笼式异步电动机的软起动、传统降压起动方法的不足：传统降压起动方法的不足：传统降压起动要求：传统降压起动要求：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

7、也常运行，切换时刻把握不好不仅会造成起动过程的不平滑，会引起起动过程中的两次电流冲击（见图7.4）。图7.4异步电动机各种起动方法下的电流波形解决方案：解决方案：?采用变频器的起动方案；采用变频器的起动方案；?采用软起动器（SoftStarter）的起动方案。采用软起动器（Starter）的起动方案。这里仅介绍软起动方案。鉴于软起动方案很多，这里仅以电子式软起动器电子式软起动器为例加以说明。电子式软起动器图7.5异步电动机软起动器的组成框图工作