三相交流异步电动机的启动调速及制动

一、三相交流异步电动机的启动

电动机从接入电网开始转动,逐渐增加转速一直达到正常转速为止,这段过程为启动过程,通常只有几十分之一描到几秒钟。

启动电流与启动转矩是衡量电动机好坏的主要依据。

电动机开始转动时转子电路中感应电动势最大,一般为额定情况下的20倍左右。 但由于此时转子电抗也最大,故转子电流为额定情况下的5-8倍。由于异步电动机转子电能是由定子绕组供给的,所以定子绕组中的电流亦将为额定时的4-7倍。

起动时虽然转子电流较大,但此时电抗也很大,则使转子功率因数 cosΦ2 很小,所以启动转矩并不大。

启动电流大,电网电压降大,影响其他电气设备的正常工作;其次对于频繁开、停的设备将使其电动机发热,影响电动机的寿命。启动转矩小,电动机不能带负载启动或是启动时间过长而使电动机温升过高。

衡量电动机启动性能的好坏,主要有如下三点:

1、启动电流尽可能小;

2、启动转矩尽可能大些;

3、启动设备简单、经济,操作方便

二、三相鼠笼式异步电动机的启动

1、全压启动

把电动机直接接到电压与电动机额定电压相等的电网上则称为全压启动。这种方法的优点是操作简便,成本低;但启动电流较大。为了保证电动机启动时不引起电网电压下降太多,电动机的额定容量满足下列经验公式的要求时才允许全压启动:

Ist/IR≤3/4+

上述表达式中Ist表示电动机起动电流,IR表示电动机额定电流,一般情况下Ist大约为4~7倍,因为电动机的额定容量不超过电源变压器容量的15%~20%时都允许全压启动。

2、降压启动

降压起动是用降低电动机端电压的办法来减小启动电流。当电压降低时起动转矩按电压的平方成正比例下降,故此种方法适用于空载或轻载情况下起动。降压起动有三种方法:

a. 串电阻降压起动:这种方法是在三相定子绕组中串接相同电阻(或变阻器)。分手动与自动控制两种。

b. 星形-三角形降压起动:这种起动方法适用于工作时定子绕组为三角形接法的电动机。

c. 自藕变压器降压起动:自藕变压器降压起动又叫补偿器降压起动,这种降压起动适用于电动机容量为20-150KW。起动器有QJ 型和XJ 型两种。

三、三相交流异步电动机的调速

有些生产机械在工作时往往需要调节速度以适应生产需要,在同一负载下改变电动机的转速,称为调速。

1、三相鼠笼式异步电动机的调速

a. 改变电动机电压频率的方法

这种调速方法的原理是利用同步转速与电源频率成正比关系的原理,改变电源频率。达到无级调速的目的,但这种方法必须配备复杂昂贵的变频电源设备。

b. 改变定子绕组的级对数

这种调速方法的原理是利用同步转速与电动机的级对数成反比例的关系, 是一种有级调速方法。在转差率和电源频率不变时,改变级对数是通过改变绕组的接法来实现的。这种方法比较简单,常用于鼠笼式电动机。

2、三相绕线式异步电动机的调速

由异步电动机的转速公式 n=n 1(1-S)可以看出;( n-电动机转速、 n1-同步转速、 S=转差率)改变转差率 S 的大小就可以改变电动机的转速。 对于绕线式电动机来说改变其转子电路中的附加电阻,就可以改变转差率 S,也就改变了电动机转速。如果与转子绕组串联的电阻连续可调,则转速也连续可调;如果电阻是分级调整的,则转速也是分极可调的。

绕线式电动机在分级调速时,常用凸轮控制器来控制。通过凸轮控制器转向左右任意位置,转子中分别串入不同的电阻值,电动机就在不同的转速下运转。

这种调速方法最主要的优点是能够得到多种速度,而且线路简单、操作方便。缺点是与转子串联的电阻损耗电能较多,触头也较容易烧坏。

3、三相交流异步电动机的制动

当电磁转矩的方向和转子旋转方向相反时,为制动运转状态。制动的目的是使电力拖动系统较快停车或者使拖动系统降低而在低速状态下运转。

三相异步电动机的制动方式一般分为机械制动与电气制动两大类。

a. 机械制动

机械制动应用较普遍的是电磁抱闸装置。主要由制动电磁铁和闸瓦制动器两部分组成,这是一种摩擦制动,制动冲击较大,但制动可靠。一般用于起重、卷扬设备。

b. 电气制动

电气制动又叫电力制动,常用的有反接制动、能耗制动和再生制动三种。

c. 能耗制动

在当电动机断电后立即使定子绕组接上直流电压,于是定子绕组产生一个静电场,此时转子由于惯性还在旋转,转子导体因切割磁场而产生感应电动势和电流,从而产生与原转向相反的转矩,阻碍转子旋转。

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