第8章拖动(上)三相异步电动机的起动、调速和制动

8三相异步电动机的电力拖动8.1、2三相异步电动机的机械特性和表达式一、固有机械特性TenTmbA(1-sm)n1n1TeTstTL固有机械特性的实用表达式：技术数据Y.YCF    TechnicaldateY系列三相异步电动机技术数据型号Type功率Output(kw)转速Speed(r/min)电流Current(A)电压Voltage(V)效率Eff(%)功率因数powerfactor(cosφ)堵转转矩lockedrotortorque堵转电流olckedrotorcurrent最大转矩pull-outtorque重量Weight(kg)额定转矩Ratetorque额定电流Ratedcurrent额定转矩Ratetorque801-20.7528301.8380750.842.06.52.316802-21.128302.5380770.862.272.317801-40.5513901.5380730.762.462.317802-40.7513902.038074.50.762.362.318计算步骤：例8-1Y280M-4三相异步电动机PN=90kw，nN＝1480r／min，fN＝50Hz，km＝2.2，计算⑴Te的公式；⑵nN＝1487r／min的Te；⑶TL=450N·m的n。解：二、人为机械特性1.降低定子端电压的人为机械特性Ten0.64Tmb0.5UNsmn10.25TmTm0.8UNUN降低电网电压对电动机的影响：过载能力下降；负载电流上升。从机械特性物理表达式进行分析因为电网电压下降，电动机气隙磁通下降，所以在电动机带一定负载转矩情况下，转子电流增加。例8-2Y315S-6三相异步电动机PN=75kw，nN＝990r／mim，kst＝1.6，km＝2。计算⑴Tst和Tm；⑵0.8UN的Tst和Tm。解：(1)Tst＝kstTN＝1.6×732.5＝1157.6N·mTm＝kmTN＝2×732.5＝1447N·m(2)T’st＝0.82Tst＝0.82×1447＝740.9N·mT’m＝0.82Tm＝0.82×1447＝920.9N·m2.转子回路串电阻的人为机械特性sm2n1R2smsm1nRs1+R2Rs2+R2TmTe用途：(1)绕线转子异步电动机的起动；(2)调速。3.定子回路串接电阻的人为机械特性n1Rfs’mnTmTesmRf=0T’mT’stTst最大转矩Tm随串联电阻增大而减小；sm随串联电阻增大而减小。n1Xfs’mnTmTesmXf=0T’mT’stTst定子回路串接电抗的人为机械特性最大转矩Tm随串联电抗增大而减小；sm随串联电抗增大而减小。用于笼型异步电动机的降压起动，以限制电动机的起动电流。(五)转子电路接入并联阻抗1)起动初期因为转子频率相当大，感抗较大，转子电流的大部分将流过电阻Rst所以起动转矩相当大,相当于转子电路串大电阻。2)转子加速转子频率逐步降低，转子频率将变得很小，Xst之值很小，所以相当于电动机转子串联很小对称电阻时的机械特性。3)几乎恒定的转矩适当的参数配合，可使电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩。电抗器参数选取8.3三相鼠笼式异步电动机的起动异步电动机的起动：当异步电动机定子加三相对称电压，且电磁转矩大于负载转矩时，电动机开始转动，并加速到某一稳定转速下运行。8.3.1.1全压（直接）起动在额定电压下直接起动时，用刀闸或者通过接触器直接把异步电动机接到电源上，用这种方法起动电流大。异步电动机直接起动的要求：1.用单独的变压器供给不经常起动电动机时，电动机容量不超过变压器容量的30％允许直接起动；电动机起动频繁时，它的容量不大于变压器容量的20％允许直接起动。2.与电动机共用一台变压器的其他负载对电压稳定性的要求：选择的电动机最大容量，应使起动时电源的电压降低不超过电源额定电压的5％。3.要考虑电动机与供电变压器之间供电线路长度及拖动系统的转动惯量大小。8.3.1.2降压起动1.定子回路串接电阻降压起动定子回路串接电抗器降压起动电动机起动时，1C断开，2C闭合，电抗器串接定子电路；起动后，1C闭合，切除电抗器，进入正常运行。串接电抗器X的大小：根据供电变压器和生产机械对堵转电流的限制和要求确定的。通常先根据堵转电流的要求计算X，然后检验堵转转矩能否满足负载转矩的要求。如果先给定线路所允许的起动电流大小I’S，计算X：还可计算堵转转矩T’s是否满足起动要求。特点：可以降低起动电流，但电动机的堵转转矩下降得较多，只能适合于空载或轻载起动的场合。与定子回路串电阻起动相比，定子串电抗器的优点是不消耗电能，所以容量较大的电动机多采用定子串电抗起动，但电抗器设备费用较昂贵。2.自耦变压器降压起动起动时，触点1C闭合，定子绕组通过自耦变压器接到三相电源上，待电动机的转速升高到一定程度后断开1C，闭合2C，自耦变压器切除，电动机正常运行。自耦变压器起动器，又叫起动补偿器或自耦减压起动器。AXaxN1N2Ist(1)Ist(2)Ust(2)UN自耦变压器降压起动起动电流、转矩都降到直接起动时的k2倍。QJ2型自耦变压器有55％，64％，73％三种降压抽头，QJ3型也有40%，60％，80％三种抽头，选用不同的抽头比可得到不同的起动电流和起动转矩。特点：选用抽头多，灵活，广泛用于起动次数少、容量较大的鼠笼异步电动机上。但自耦变压器体积大，价格高，维修麻烦，且不允许频繁起动。二、Y-△降压起动起动时电动机定子绕组接成Y接，起动后改接成△接，只适用于正常运行定子绕组△接的三相鼠笼异步电动机。特点：设备简单，它体积小，重量轻，维修方便，价格便宜，但起动电压不能调节，只适用于正常运行时定子绕组为△电动机空载或轻载起动。包括正反转例8-11Y280S-4三相异步电动机PN=75kw，定子△接，kI＝7，kst＝1.9。电源容量1250kVA，请选择合适的起动方法。解：(a)延边三角形(起动)；(b)三角形(运行)五、延边三角形起动在Y-△起动改进的新动方法，起动时，定子绕组部分接成三角形，部分接成星形，出线端1、2、3接电源，4、5、6分别接至各相绕组的中间抽头7、8、9上，象一个三角形三条边向外延长，因此称为延边三角形。起动原理：电源电压一定时，此接法的每相绕组电压要比接成△时低一些．但比Y接相电压高一些。中间抽头位置7、8、9越靠近4、5、6，Y接部分比例越大，相绕组电压越低，反之越高。当起动结束后，绕组改接成三角形接法，电动机进入正常运行。延边三角形的不同Y接部分绕组与△接部分绕组的匝数比k时，堵转电流、堵转转矩与三角接直接起动时的比值。(表中Ist，Ts是△接直接起动时的堵转电流、堵转转矩)。特点：延边三角形起动时的堵转转矩比Y-△起动（直接起动的l／3）时大，延边三角形起动还可选定适当的绕组抽头比，满足堵转电流和堵转转矩的要求，但电动机绕组制成后抽头比不能随意变动。另外，绕组要引出抽头，制造麻烦。交流电动机型号和功用Y系列三相电动机系全国统一设计的更新换代产品，具有效率高、噪声低、振动小、性能好、外观美等优点。功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会（IEC） 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。Y系列三相电动机，小型电动机容量一般在200kW以下,中型在200kW~1000kW，大型在1000kW以上。Y系列小型系列电动机系统一设计的新产品，三相鼠笼电动机适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备。定子绕组为三角形接法，B级绝缘，外壳防护等级为IP23。基本结构及安装型式为IMB(国际安装，卧式)。YR系列中型高压线绕型电动机新产品，用于驱动起动转矩高的机械设备。但Y和YR系列不适宜卷扬机频繁起动和经常逆转的场合。基本防护等级为IP23Y系列中型电动机为中型高压鼠笼式电动机新产品，用以驱动各种通用机械，如通风机、压缩机、水泵等设备。Y系列大型高压鼠笼型电动机新产品，用于驱动水泵、风机、碾磨机等机械设备。YR大型高压线绕型电动机新产品，用于驱动卷扬机和轧钢机等机械设备。YK系列大型高速鼠笼型电动机，用于驱动水泵、风机、鼓风机、压缩机等机械设备。钢板焊接机座，自然通风管道通风防护等级为IP23、IPR23；封闭水-空冷却方式的防护等级为IP44。按冷却器安装位置有上水冷，下水冷和侧水冷三种。其定子绕组下线后采用VPI真空压力浸渍设备进行F级无溶剂漆浸渍处理，绝缘性能良好。铸铝转子，运行稳定；设有消音技术；具有两轴伸端。YL系列大中型立式水泵或其他立式机械。电动机有定子、转子、上机架、下机架及推力轴承等主要部件组成，装有测温元件，以监视电机绕组及轴承温度情况。YFM系列大中型风扇磨电动机，用于飞轮转动惯量特别大的风扇磨煤机及其他特性相似的机械，全封闭型，冷却器在机座上部；采用卧式端盖滚动轴承结构，单轴伸，绝缘等级为F级，温升按B级考核。异步电动机的软起动异步电动机的传统起动方法缓解了供电变压器容量不够大时的起动矛盾。但电动机起动瞬间有电流冲击问题，另外起动设备的触点多，发生故障也多。软起动器使电动机起动平稳，对电网冲击小，还可以实现电动机软停车、软制动，以及电动机的过载、缺相等保护，还能实现电动机轻载节能运行，正在工业中推广应用。一、软起动器的主电路:VT1-VT4、VT3-VT6、VT2-VT5三个反并联晶闸管模块串接在电动机的三相电路中。在起动过程中控制晶闸管导通角的大小，起动电流大小、起动方式均可任意调整与选择，减少功率损耗，使电动机处于最佳起动过程。1.斜坡电压软起动：是早期的软起动器以起动电压为控制对象，起动电压先以设定的速率增加，然后转为额定电压。它比传统的降压起动有进步，但还会出现较大的二次冲击电流，损坏晶闸管。2.恒流软起动：目前的软起动器以起动电流为控制对象。起动时起动电流保持在限定值Ism（Ism=1.5~4.5IN）范围内，设定的Ism大，起动转矩大，起动时间短；Ism小，起动转矩就小，起动时间长。适用于起动惯性大的场合。3.斜坡恒流软起动：控制起动电流按平稳速率增加，当增大到设定的电流限定位Ism（Ism大小决定起动时间的长短）时，将起动电流保持恒定直至起动结束。起动结束起动电流会自动减下来。特点：斜坡恒流软起动方式一般适用于空载或轻载起动，也适用于起动转矩随转速增加而增大的负载设备，如通风机、水泵等。4．脉冲恒流软起动起动初始阶段产生较大的冲击电流（大于设定的垣流值Ism）和冲击转矩去克服摩擦阻转矩，使设备能够起动；然后进入恒流起动阶段，直至起动结束。特点：起动转矩大，用于重载起动，如皮带输送机、磨煤机的带载起动。5．转矩控制软起动6．转矩加突跳控制软起动7．电压控制软起动另外，还有斜坡电压与电流限制下的软起动，起动脉冲、斜坡电压与电流限制下的软起动等组合方式。软起动器还可自动检测负载，改变晶闸管导通角，降低电动机的空载、轻载时的工作电压，减小每极磁通量、励磁电流、铁耗、定子铜耗、输入功率、无功功率，提高效率和功率因素。软起动器还设置了过载、缺相、过压、欠压和三相不平衡等故障的检测与保护。但在起动过程中产生谐波，对电网不利。PSR紧凑型系列软起动器适用于电机电流从3A至105A。它是ABB软起动器家族的最新成员。设计独特、外形紧凑，系统概念已包含其中，可与ABB手动电动机起动器实现完美配合，并能通过FBP总线适配器连接附件实现远程控制，全系列提供运行信号继电器，25A起还有输出信号继电器，即全压继电器。采用标准配置，PSR软起动器的起动能力达到每小时10次以上。如增加辅助冷却风扇，其起动能力将达到每小时20次以上。充分发挥PSR的特点，对要求安装简单、节省空间的应用场合，它是最理想的解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。8.3.2.1深槽式异步电动机槽深比槽宽为10~20转子槽形窄而深，当转子导体中有电流时，槽底导体交链的漏磁通比槽口多。在开始起动时，转子电流的频率为电源的频率，交链的槽底漏电抗比槽口漏电抗大，此时转子漏电抗远大于电阻，槽导体电流分布极不均匀，电流集中在槽口部分，称为电流的集肤效应。8.3.2改善起动性能的异步电动机Tenn1普通深槽运行时，电流的集肤效应或趋表效应就相当于减小了导体的有效高度和截面积，增大了转子电阻r2，起动时堵转转矩较大。随着转速的升高，转子电流频率降低，集肤效应减弱，转子电阻减小，电动机转入正常运行。图曲线2为深槽式鼠笼异步电动机的机械特性（曲线l是普通鼠笼式的）。因转子槽漏抗较大，功率因数稍低，最大转矩倍数也稍小。黄铜S小起动笼紫铜S大运行笼8.3.2.2双鼠笼异步电动机转子上有两套鼠笼，上层鼠笼为截面小的黄铜导体，电阻率较大；下层鼠笼为截面大的紫铜导体，电阻率较小。上、下笼有时合用一个瑞环，有时各自有自己的瑞环。上笼交链漏磁通少，漏电抗较小，下笼交链漏磁通多，漏电抗较大。Tenn1外笼内笼合成双笼型黄铜S小起动笼紫铜S大运行笼起动时，转子电流的频率等于电源的频率，下笼漏电抗较大，电流小，所以电流集中在上笼，笼电阻大，起动转矩较大。由于上笼起动作用大，上笼为起动笼。进入正常运行，转子电流的频率很低，转子漏电抗很小，电阻起主要作用，而下笼电阻比上笼小，电流主要流经下笼。下笼为运行笼。曲线l、2为上、下笼的机械特性曲线，合成曲线3为双鼠笼异步电动机的机械特性。特点：其转子漏电抗比普通单鼠笼异步电动机大，其功率因数和最大转矩稍低，效率和单鼠笼的差不多，与深槽式电动机相比，改变上笼和下笼的参数可得到所需要的机械特性，机械强度较好，用于高转速大容量的异步电动机。高起动转矩的异步电动机鼠笼异步电动机降压起动在减小堵转电流同时，也使堵转转矩减小，起动性能不够理想。为此就在电动机转子绕组和转子槽形结构上采取一些措施。