【文章內(nèi)容簡介】 電阻 ， 轉(zhuǎn)子電流逐漸均勻地分布 ， 轉(zhuǎn)子電阻 逐漸減小 至正常值。 正常運(yùn)行時，轉(zhuǎn)子電阻會自動變小，從而 減小了轉(zhuǎn)子 銅耗，提高了的效率 。 2．雙籠型異步電動機(jī) 轉(zhuǎn)子具有兩套籠型繞組： 上籠導(dǎo)條截面較小， 電阻率較大的黃銅或鋁青銅 等制 成，電阻較大，漏抗小，稱為 起動籠 ； 下籠導(dǎo)體截面較大，用 紫銅 制成，電阻較小，漏抗大， 稱為 工作籠 。 起動時轉(zhuǎn)子電流的頻率高，集膚效應(yīng)使電流多被“擠”到 上籠， 上籠起動時起主要作用 ，稱為 起動籠 。上籠電阻大， 可以減小起動電流而增大起動轉(zhuǎn)矩 。 起動結(jié)束后，轉(zhuǎn)子電流頻率很低，下籠漏電抗減小，而 本身電阻又小，轉(zhuǎn)子電流主要從下籠通過， 下籠在正常運(yùn)行 時起主要作用 ，稱為 工作籠 。 圖 436 雙籠型異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子槽型 a)銅條槽型及槽漏磁 b)鑄鋁槽型 兩種方法的比較： 雙籠型 異步電動機(jī)的起動性能比深槽式的 起動性能 好 ，也可滿載起動。 深槽式 電動機(jī) 制造簡單 ，比較便宜。 共同的 缺點(diǎn) 是轉(zhuǎn)子漏抗較普通籠型異步電動機(jī)大， 因此 其功率因數(shù)及過載能力要低些 。 第七節(jié) 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的起動 起動方法： （ 1）轉(zhuǎn)子串電阻起動 （ 2）轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動 用來 改善起動性能 ，不僅可以 限制起動電流而 且可以增大起動轉(zhuǎn)矩。 一、轉(zhuǎn)子串電阻起動 起動時，繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)每相轉(zhuǎn)子回路串入起動 電阻，根據(jù)式 得：起動轉(zhuǎn)矩 Tst與 r’2成正比， 在一定范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn) 子電阻 r’2， Tst增大 。既可以 限制起動電流 ，又可以 提高 起動轉(zhuǎn)矩 。 比普通籠型電動機(jī)的 起動性能優(yōu)越 得多。 ? ?239。21239。21139。221)()(2 xxrrfrmpUTst ???? ? 一般采用逐級切除 (短接 ) 起動電阻的方法。就是在三 相轉(zhuǎn)子繞組中分別串接幾級電阻，并按星形方式接線。 起動前， 起動電阻全部接入，限流起動 ；起動過程中， 隨轉(zhuǎn)速升高，電流下降，起動電阻逐級短接，至 起動完成 時，全部電阻短接，電動機(jī)在全壓下運(yùn)行。 優(yōu)點(diǎn)：起動過程平滑 ，獲得比較大的加速轉(zhuǎn)矩，縮短 起動時間。 起動電阻短接方式有兩種： 1. 三相電阻不平衡短接法是由凸輪控制器控制，每相電阻順序被短接； 2. 三相電阻平衡短接法 是由接觸器控制，三相電阻同時被短接 (本節(jié)僅介紹此法 )。 (一 )按時間原則控制的起動電路 圖 437中，三組起動電阻由 KM KM KM4在時間 繼電器 KT KT KT3的控制下順序被短接；正常工作 時，只有 KM1和 KM2兩接觸器的主觸點(diǎn)閉合。 剛起動時，全部起動電阻都接入，轉(zhuǎn)子回路每相電阻 為 R3 = Rst3+Rst2+Rst1+r2，對應(yīng)的人為機(jī)械特性如圖 438a的 所示，其 sm＞ 1；且對應(yīng)的最大起動轉(zhuǎn)矩 Tstl = 。 當(dāng)轉(zhuǎn)速沿 Aa加速到 b點(diǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩降為切換轉(zhuǎn)矩 Tst2 時，為提高整個起動過程的平均起動轉(zhuǎn)矩，使電動機(jī)有較 大的加速度，縮短起動時間，則切除 Rst3使電動機(jī)從 b點(diǎn) 跳至 R2 = Rst2+Rst1+r2所對應(yīng)的人為機(jī)械特性 Ac上的 c點(diǎn)， 且該點(diǎn)的轉(zhuǎn)矩正好等于最大起動轉(zhuǎn)矩 Tstl；然后再逐級切 除 Rst Rst1，上述全部過程如圖 a所示，最后將穩(wěn)定運(yùn)行 于固有機(jī)械特性的 h點(diǎn) (對應(yīng)的加速過程如圖 438b所示 )。 圖 437 按時間原則控制的轉(zhuǎn)子串電阻起動控制電路 圖 438 繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻三級起動特性 a)起動機(jī)械特性圖 b)起動速度過程特性圖 表 45 電器動作順序表 (二 )按電流原則控制起動電路 (**重點(diǎn) ) 圖 439中 KAl、 KA KA3為電流繼電器，吸合電流 相同，釋放電流不同，且 KA1釋放電流最大， KA2次之， KA3釋放電流最小。 KA4為中間繼電器， KMl～ KM3為短 接電阻接觸器， KM4為線路接觸器。 電路工作情況 ：按下 SB2， KM4通電自鎖，接通三相 交流電源。同時 KA4通電，為 KM1～ KM3通電作準(zhǔn)備。由 于起動電流大， KAl～ KA3同時吸合，其常閉觸頭都斷開， 使 KMl～ KM3處于斷電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子電阻全部串入起動，達(dá) 到 限流和提高起動轉(zhuǎn)矩 的目的。 隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，當(dāng)起動電流減小到 KAl的釋 放電流 I1時， KAl首先釋放，其常閉觸頭閉合，使 KMl通 電， KMl主觸頭短接轉(zhuǎn)子電阻 R1，由于轉(zhuǎn)子電阻減小，轉(zhuǎn) 子電流上升，起動轉(zhuǎn)矩加大，電動機(jī)轉(zhuǎn)速加快上升，這又 使轉(zhuǎn)子電流下降， KA2釋放，短接 R2，如此繼續(xù)，直至 轉(zhuǎn)子電阻全部切除 ，電動機(jī)起動過程才結(jié)束。 **中間繼電器 KA4作用 ： 為保證起動時轉(zhuǎn)子電阻全部接 入 而設(shè)置的。 若無 KA4，則當(dāng)電動機(jī)起動電流由零上升，在尚未達(dá) 到其吸合電流時，電流繼電器 KAl～ KA3未吸合，將使 KMl ～ KM3同時通電吸合，將轉(zhuǎn)子電阻全部短接，電動機(jī)進(jìn)行 直接起動。 而設(shè)置 KA4后，當(dāng)按下起動按鈕 SB2， KM4先通電吸 合，然后才使 KA4通電吸合，再使 KA4常開觸頭閉合，在 這之前起動電流早已到達(dá)電流繼電器的吸合整定值并已動 作， KAl～ KA3的常閉觸頭已斷開，并將 KM1～ KM3線圈 電路切斷， 確保轉(zhuǎn)子電阻全部接入 ， 避免電動機(jī)的直接起 動 。 圖 439 按電流原則控制的轉(zhuǎn)子串電阻減壓起動控制電路 圖 440 短接轉(zhuǎn)子電阻起動電流與轉(zhuǎn)速過渡過程曲線 圖 440中 I I I3為 KA1～ KA3釋放電流， Im為限 制的最大起動電流， I2N為電動機(jī)轉(zhuǎn)子額定電流。 n n n3為電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻 R R R3短接時電動機(jī)達(dá)到的轉(zhuǎn) 速， n為電動機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。 二、轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器起動 三相繞線轉(zhuǎn)子串電阻起動的 缺點(diǎn) ： ，電流與轉(zhuǎn)矩突然增大，產(chǎn)生一定 的機(jī)械沖擊； ，控制箱體積較大。 頻敏變阻器的阻抗隨轉(zhuǎn)子電流頻率的減?。ɑ蜣D(zhuǎn)速的升 高）而減小 。 常用于 300kW及以下的 380V低壓繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī) 的起動控制。 (一 )頻敏變阻器 頻敏變阻器是一種 由 30～ 50mm厚的鑄鐵板或鋼板疊成 的三柱式鐵心，在鐵心上分別套有線圈的三相電抗器。三個 線圈聯(lián)成 星形 ，并與電動機(jī)轉(zhuǎn)子繞組相聯(lián)。 特點(diǎn)： 鐵心損耗很大 原理：電動機(jī)起動時，由于頻敏變阻器鐵心是由較厚鋼 板制成，在鐵心中產(chǎn)生大的 渦流、磁滯損耗 ，相當(dāng)于等效電 阻 Rm。 鐵心中交變磁通又在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，產(chǎn)生電抗 Xm；頻敏變阻器相當(dāng)于 Rm與 Xm的并聯(lián)電路，且 Rm與 Xm大 小都隨轉(zhuǎn)子電流頻率的變化而變化 。 圖 441 頻敏變阻器結(jié)構(gòu)示意圖 起動時， n =0， s =1, ?2較高 (?2 = s?1)， 鐵損較大 (pFe 與 ?2的平方成正比 )， Rm與 Xm都很大。從而 限制了起動電 流 ，提高了 轉(zhuǎn)子電路的功率因數(shù) ， 增大了起動轉(zhuǎn)矩 。 隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高， ?2逐漸降低，其阻抗值逐漸 減小，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n接近 nN， s很小， ?2極小，因此 Rm與 Xm近 似為零，相當(dāng)于 轉(zhuǎn)子被短路 ，實(shí)現(xiàn)了 平滑無級的起動 。 優(yōu)點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，運(yùn)行可靠，無需經(jīng)常維修。 缺點(diǎn) ：功率因數(shù)低，起動轉(zhuǎn)矩小，對于要求有低速運(yùn)轉(zhuǎn)和 起動轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械不宜采用。 應(yīng)用場合 ：適用于 反接制動 和 需要頻繁正反轉(zhuǎn)工作 的機(jī)械。 它廣泛應(yīng)用于冶金、化工等傳動設(shè)備上。 (二 )頻敏變阻器起動控制電路 圖 442為 TGl—K21型頻敏變阻器起動電路?？捎脕砜? 制低壓 45～ 280kW繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)的起動。 圖中 KM1為線路接觸器， KM2為短接頻敏變阻器接觸 器， KT1為起動時間繼電器， KT2為防止 KA3在起動時誤動 作的時間繼電器 ,KAl為起動中間繼電器， KA2為短接 KA3的 中間繼電器， KA3為過電流繼電器， RD紅色信號燈為電源 指示燈， GN綠色信號燈為起動結(jié)束，進(jìn)入正常運(yùn)行指示 燈， QF為斷路器， TA為電流互感器。 圖 442 TGl—K21型頻敏變阻器起動電路 電路工作情況：合上斷路器 QF， RD紅燈亮，電路電壓 正常。 按下起動按鈕 SB2， KT KM1同時通電自保，定子接 三相電源，轉(zhuǎn)子接入頻敏變阻器起動，隨著轉(zhuǎn)速上升，轉(zhuǎn)子 電流 頻率減小 ， 頻敏變阻器阻抗隨之下降 。 當(dāng) n接近 nN時， KTl動作， KAl通電吸合，使 KM2通電 自保， GN綠色指示燈亮， KM2主觸頭將頻敏變阻器短接， 起動過程結(jié)束； 同時 KT2線圈通電吸合，經(jīng)延時 KT2常開觸頭動作，使 KA2通電自保，其常閉觸頭動作，使 過電流繼電器 KA3串 入定子電路 ， 進(jìn)行過電流保護(hù)。 同時使 KT2線圈失電分?jǐn)唷? 所以電動機(jī)起動過程中， KA3是被 KA2觸頭短接 ，不 致 因電動機(jī)起動電流過大而使 KA3發(fā)生誤動作 。 時間繼電器 KTl延時時間略大于電動機(jī)實(shí)際起動時間 2～ 3s為佳。過電流繼電器 KA3的整定電流為接觸器 KM1 的額定電流，在使用時根據(jù)電動機(jī)實(shí)際負(fù)載大小來調(diào)整。 第八節(jié) 三相異步電動機(jī)的制動 異步電動機(jī)的 電磁制動狀態(tài) ： 電磁轉(zhuǎn)矩 Tem與電樞轉(zhuǎn)向 n 相反 ，電機(jī)的機(jī)械特性處在第 Ⅱ 和第 Ⅳ 象限內(nèi)。電動機(jī)從軸 上吸收機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 電動機(jī) 減速停車 （電力機(jī)車、龍門刨床）、 限制速度的 升高 （穩(wěn)速運(yùn)動，如機(jī)車下坡、起重機(jī)下放重物）、 快速反 轉(zhuǎn) （加快減速過程，可逆式軋鋼機(jī)）。 三種電磁制動方法： 。 一、能耗制動 (一 )能耗制動基本原理 將定子繞組從三相交流電源上斷開，立即 加上直流勵 磁 ，產(chǎn)生一個 靜止的磁場 ，而轉(zhuǎn)子由于慣性繼續(xù)按原方向 在靜止磁場中轉(zhuǎn)動，切割磁力線在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電動勢 （由右手定則判斷），產(chǎn)生電流。產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩 T（左手 定則）是制動性質(zhì)的，系統(tǒng)減速。 將轉(zhuǎn)子動能轉(zhuǎn)化為電能，消耗在電阻上 ，所以稱為 能 耗制動 。 圖 442 異步電動機(jī)的能耗 制動 圖 443 能耗制動機(jī)械特性 原理圖 能耗制動機(jī)械特性：因?yàn)楫?dāng) n=0時， T=0，所以能耗制 動能 準(zhǔn)確停車 。 當(dāng)電動機(jī)停車后，應(yīng)切斷直流電源，否則將會燒壞定 子繞組 。 轉(zhuǎn)子電路中接入適當(dāng)電阻 Rbk，如曲線 3的 b’點(diǎn)， 限制 了制動電流且得到較大的制動轉(zhuǎn)矩 ，從而提高了制動效果。 優(yōu)點(diǎn) ： ，能 準(zhǔn)確快速地停車 。 ，比較 經(jīng)濟(jì) 。 缺點(diǎn) ：轉(zhuǎn)速較低時，制動轉(zhuǎn)矩也較小， 制動效果不理想 。 （二）能耗制動控制電路 能耗制動兩種方法： 1）按速度原則控制； 2）按時間原則控制。 1．按時間原則控制的單向運(yùn)行能耗制動電路 電路工作情況：按下停止按鈕 SB1， KMl線圈斷電，電 動機(jī)定子脫離三相交流電源；同時， KM KT線圈同時通 電并自保。 KM2主觸頭將兩相定子繞組接入直流電源進(jìn)行 能耗制動，使電動機(jī)轉(zhuǎn)速迅速接近零時， KT延時時間到， 其常閉觸頭斷開，使 KM KT線圈斷電，制動過程結(jié)束。