1、第五章 异步电机,5.11异步电动机的工作特性,额定电压和额定频率下，它可以由电机参数计算出来也可以试验测试出来。 转差率特性 s=f(P2) 空载时，P2=0, I20, 0 , , s0, nn1 负载时，负载电流增加， 所以,5.11异步电动机的工作特性,转差率特性 s=f(P2)一般s(0.01 0.05) ，n=(1-s)n1=(0.99 0.95 ) n1, n=f(P2)是一条下降曲线。 2. 效率特性 空载时，P2=0, =0,5.11异步电动机的工作特性,2. 效率特性 负载时，负载小，损耗增加缓慢，效率快速上升，直到不变损耗=可变损耗，效率达到最大。负载继续增加，两个铜耗增
2、加很快，使效率下降。异步电动机效率 70%，效率通常在（1/4 3/4）PN时达到最大。,5.11异步电动机的工作特性,3. 功率因数特性空载时，定子电流基本上是励磁电流，它是无功电流，所以空载功率因数非常低，小于0.2。负载时，随着输出功率增加，定子电流有功分量加大，在额定负载左右达到最大值。超过额定负载后，转差变大，,5.11异步电动机的工作特性,4. 转矩特性因为转速变化很小。,5.11异步电动机的工作特性,5. 定子电流特性空载时，P2=0, I20,负载时，负载电流增加，定子电流增加。,5.12三相异步电动机的启动,1. 一般的三相异步电动机直接启动时异步 电动机的启动性能并不好。启
3、动电流大 kI=Ist/IN=(47);启动转矩却不大 kst =(0.91.3)。 2. 影响造成电网压降；产生损耗并发热；转矩小会延长启动时间，甚至无法启动,5.12三相异步电动机的启动,3. 考虑启动方法时必须注意权衡的问题启动电流要尽可能小，以减小对电网的冲击；启动转矩要尽可能大，以缩短启动时间;一般说来，上述要求是矛盾的，选用启动方法时需要综合考虑。,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.1 直接启动具体做法直接接到额定电压的网上进行启动使用场合小容量电动机带轻载能否进行直接启动：要求满足经常启动的电机启动时引起母线电压降不大于10%；偶尔启动的电机此压降不大于15%（
4、依据Tst=0.7225TstN ,Tem=1.156TemN )。,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.1 直接启动依据Tst=0.7225TstN ,Tem=1.156TemN一般异步电机都允许直接启动，该启动方法简单，满足其他要求时要优先采用。,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.2 降压启动目的降低加在定子绕组上的电压来满足启动电流的要求，因此需要校核是否满足启动转矩要求。使用场合容量大于或等于20kW并带轻载,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.2 降压启动具体做法1定子串电抗降压启动特点：Ux/UN=1/a时，Ist/IstN=1/a
5、 Tst/TstN=1/a2,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.2 降压启动具体做法2用星三角启动器启动特点：Ux/UN=1/1.732时，Ist/IstN=1/3 Tst/TstN=1/3 启动器价格便宜，操作简单，有较广泛应用。,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.2 降压启动具体做法3用自耦变压器启动特点：Ux/UN=1/a时，Ist/IstN=1/a2 Tst/TstN=1/a2 一般有抽头可供调节。,5.12三相异步电动机的启动,4. 启动方法： 4.2 降压启动 各种降压启动方法的对比,5.12三相异步电动机的启动,4.3 采用高启动转矩异步电动机
6、深槽笼型异步电动机启动时转子频率高，由于趋肤效应，电阻大漏抗小，启动转矩大；正常运行时转子频率低趋肤效应不明显，有利于保证效率。功率因数、最大电磁转矩稍小。,5.12三相异步电动机的启动,4.3 采用高启动转矩异步电动机 双笼型异步电动机启动笼电阻大，启动时起主要作用，启动转矩大，正常运行时运行笼起主要作用，效率高。功率因数、最大电磁转矩稍小。,5.12三相异步电动机的启动,4.4 采用绕线型异步电动机只要转子回路串的电阻合适，既可以减小启动电流，又能提高启动转矩。为什么？ Tst=CmmI2cos2 R, I2, m,R, cos2, I2cos2, Tst=CmmI2cos2 ,5.13异
7、步电动机的制动,1. 反接制动转速反向的反接制动（正接反转）特点：电磁转矩与转速相反，是一制动转矩；转差率1，处于电磁制动状态；电机既消耗电能，也吸收机械能；可用来低速下放重物。,5.13异步电动机的制动,1. 反接制动两相反接的反接制动（反接正转）特点：电磁转矩与转速相反，是一制动转矩；转差率1，处于电磁制动状态；电机既消耗电能，也吸收机械能；可用来快速地制动负载，但要注意限制制动电流，另外可能会反向启动起来。,5.13异步电动机的制动,2. 回馈制动（发电制动）反向回馈制动特点：电磁转矩与转速相反，是一制动转矩；转差率0，处于发电机状态；电机吸收机械能，向电网回馈电能；可用来快速地下放重物
8、。另外，从高速向低速变极调速时也可能存在回馈制动,5.13异步电动机的制动,3. 能耗制动能耗制动特点：电磁转矩与转速相反，是一制动转矩；电机吸收机械能，并转化成电能消耗在转子上，定转子方没有能量的交换；可用来制动，不过低速时制动转矩小，往往低速时投入机械制动刹车。,5.14异步电动机的调速,0. 调速方式：n=(1-s)n1=60f1(1-s)/p有三种：变极调速 ；变频调速；改变转差率s调速,5.14异步电动机的调速,1. 变极调速：原理：见图 一些结论：,5.14异步电动机的调速,1. 变极调速：特点：方法简单、运行可靠、特性较硬，但只能有级调速，一般不宜超过三速，以双速为多。,5.14
9、异步电动机的调速,2. 变频调速：一些结论： 一般要保持主磁通不变，因此恒转矩调速前后性能都能保持不变；而对于恒功率调速，若保持主磁通不变，则过载能力随频率正比变化；若保持过载能力不变，则主磁通要变化。特点：调速范围大，平滑性好，容易适用负载的不同要求；但装置较复杂，价格较高。,5.14异步电动机的调速,3. 转子回路串电阻调速：特点：方法简单，可靠，价格便宜，但调速范围小，效率低。若采取串入电动势的方法，可以提高效率，即所谓的串级调速。,5.14异步电动机的调速,4. 改变定子端电压调速：特点：对风机水泵类负载有一定价值，但低速时，s大，效率低，温升高。,5.15三相异步电动机在不对称电压下
10、运行及单相异步电动机,1. 在不对称电压下运行：负序阻抗小，不大的负序电压会引起较大的负序电流，导致电机过热，损耗增加，效率降低。而对转矩的影响不大。,5.15三相异步电动机在不对称电压下运行及单相异步电动机,2. 单相电动机：原理：单相绕组启动时转矩为零，不能自启动，要采取其他方法启动；一旦运行了，在一相绕组的条件下也能带一定负载运行。,5.15三相异步电动机在不对称电压下运行及单相异步电动机,2. 单相电动机：启动方法裂相法（也叫分相法） 罩极法,5.16特种异步电机,1. 异步发电机：原动机拖动异步电机转子使速度超过同步速度，即nn1，转差率为负，则异步电机进入发电机状态，可以向外提供电
11、能。并网运行的异步发电机的特点：异步发电机必须从电网吸取滞后的无功电流来激磁，使电网的功率因数变坏。从发电机观点来看，异步发电机的定子电流总是超前于定子电动势一个小于90的相位角，向电网发出一容性无功。,5.16特种异步电机,1. 异步发电机：并网运行的异步发电机的特点：把异步发电机并入电网的手续极为简便，只要将转子带动到尽可能接近同步转速，并注意转子转向必须与定子旋转磁场转向一致，即可并入电网。一般用于小水电、风力发电中,5.16特种异步电机,1. 异步发电机：单台运行的异步发电机的特点：必须在定子绕组的端点上并联电容器，利用电容器来提供异步发电机所需的激磁电流，即所谓的自激发电机。自激异步
12、发电机的自激过程与并励直流发电机相似，要满足一定条件才能自励起来。,5.16特种异步电机,2. 感应调压器：感应调压器实质上就是静止的三相绕线式异步电机，利用定、转子电动势的相位差随定、转子相对位置而变化的关系来调节输出电压。分单式、双式两种。,5.16特种异步电机,2. 感应调压器： 单式三相感应调压器,5.16特种异步电机,2. 感应调压器： 单式三相感应调压器,5.16特种异步电机,3. 交流伺服电动机： 交流伺服电动机广泛应网于自动控制系统中，其任务是通过加在控制绕组上的电信号使电机转轴获得一定的转速或偏角。控制方式如下：幅值控制即保持控制电压的相位角不 变，仅仅改变其幅值大小；相位控
13、制即保持控制电压的幅值不变，仅仅改变其相位；幅相控制同时改变控制电压的幅值和相位。,5.16特种异步电机,3. 交流伺服电动机： 交流伺服电动机的特殊要求：自制动为了使控制信号消失后，电机能立即停转，必须将电机的转子电阻增大，使发生最大电磁转矩的转差率sm1 ，达到自制动目的。转子的转动惯量要小为了电机能快速反应，可以采用杯型转子（或叫空心转子）。,异步电机工作特性,串电抗器启动,星三角启动,星三角等效电路,自耦变压器启动原理图,等效电路,趋肤效应,双笼型,双笼电机,启动时等效电路,串电阻启动时机械特性,绕线异步电动机拖动位能负载运行于反接制动状态,正接反转的反接制动,绕线电动机反接正转的反接制动,定子两相反接的反接制动,能耗制动接线图,能耗制动机械特性,变极调速原理图,Y/YY变极接法,/YY变极接法,串电阻调速,改变定子端电压调速,等效电路,单相异步电动机原理图,单相异步电动机Tem-s曲线,电容裂相启动,电容、电阻裂相启动,裂相启动,电容启动运转电动机,罩极法启动,接线图 相量图,接线图 相量图,交流伺服电动机原理图,sm1的转矩转差率特性,
