第十一章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算（2）朱代祥第十一章 三相异步电动机的 起动及起动设备的计算（2）1、异步电动机的起动方法2、改善起动性能的三相异步电动机3、笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算4、笼型电动机起动自耦变压器的计算5、绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算6、三相异步电动机的起动过程 7、三相异步电动机过渡过程的能量损耗4、笼型电动机起动自耦变压器的计算笼型异步电动机采用自耦补偿起动，一般可 根据电动机额定电压与额定功率选择与电动 机额定功率相等的定型产品的自耦减压起动 器。当电动机要求连续较多次数起动时可按下式 计算自耦变压器容量PTA。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗电动机起动时，自耦变压器的起动功率为Pd 电动机额定容量（kVA）；KI电动机起动电流的倍数；UTA自耦变压器的抽头电 压 ，以额定电压百分数表示； n 起动次数；t 起动一次的时间（min）；T 起动器允许的最大起动时间（ min） 。4、笼型电动机起动自耦变压器的计算 例题112电动机容量为500KVA；如直接起动时起动 电流的倍数KI=5；按生产机械的要求，电动 机起动时容许的最小电压为额定电压的60% ；设起动器起动次数n=3，每次起动的时间 t=30s=0.5min。试计算并选择自耦变压器（ 选择最大起动时间T=2min的类型）解：选择UTA=65%4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 图解解析法为简化计算，异步电动机的机械特性可视为 直线，则其方程式简化为：当转子串电阻时，Tm保持不变，而临界转差 率sm与转子回路总电阻R成正比,即sm R（ R=r2+R);由上式可知， Tm不变时，当转矩T一定时， 临界转差率sm与转差率s成正比，即sm s；由此可得，当转矩T一定时，转差率s与转子 回路总电阻R成正比s R 。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 图解解析法下图为异步电动机转子电路及三级起动的机 械特性图。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 图解解析法起动最大转矩T1一般取切换转矩T2一般取对特性n0ab与n0cd， T=T1时，由sR，则：r2为转子每相绕组电阻。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 图解解析法或同样当T=T1时，得：4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 解析法 转速（即s）不变对特性n0ab与n0cd，b、 c两点转速相等，则：4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 解析法同样，对d、e两点有由此，一般情况下，当起动级数为m时，4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 解析法令则：4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 解析法4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗由即5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 解析法两边取对数，得4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 解析法每级的分段电阻为：4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 例题113某生产机械用绕线转子异步电动机拖动，其 技术数据为：PN=28kW，nN=1420r/min，过载能力KT=2，U1N=220/380V，I1N=96/55.5A， E2N=250V，I2N=71A，cosjN=0.87，hN=87%，试求空载起动时三级起动电阻（用解析法）。解：4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗5、绕线异步电动机转子起动对称电阻计算 例题113解（续）：取 4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗6、三相异步电动机起动过程 图解法图解法的一种比例法。比例法的依据是：把运动方程式中的无限小 增量dn和dt用有限增量Dn和Dt代替，并且假设在Dn期间，可用电动机转矩的平均值Td与负载转矩的平均值Tzd来代替实际的变化值。这样，加速转矩在Dt时间内是一个常数，即Tad=Td-Tzd，这时，运动方程式可写成：4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗6、三相异步电动机起动过程 图解法已知Tad，GD2/375与Dn，即可求得Dt。作图时，利用相似三角形，以Tad与GD2/375作为一个三角形的两边，而Dn与Dt为另一个三角形的两边，这样，只要作出两个相似三角形即可求得Dt。作图时，各变量要用长度表示，因此必须选择适当的比例系数。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗图解法的一种比例法。6、三相异步电动机起动过程 图解法设：转矩Tad、飞轮力矩GD2/375、Dn和Dt的比例系数分别为：mT、mGD2、mn和mt，则一般mT、mn和mt可任意选择，而mGD2由上式求得。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗图解法的一种比例法。6、三相异步电动机起动过程 图解法图解法的一种比例法。A0nTtTTaTz4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗以笼型电动机（风机负载）为例分析图解 法（比例法）求解机械过渡过程n=f（t）的步骤：1)首先作n = f（T）与n = f（Tz）特性曲线，为了作图方便，可将特性画在坐标轴左侧；2)在不同转速下，作出Ta=T-T2 = f(n)的曲线，该曲线与n = f(T)与n = f(Tz)在同一象限 ；3)用阶梯状线段代替加速转矩曲线，阶梯状线段所包围的面积 与原来Ta= f（n）所包围的面积基本相等，在阶梯线段的每段 上，Ta为常值；4)在坐标轴原点的左边截取线段OA，长度为：OA=(GD2/375)/mGD2,把从阶梯线段上得到的Tad绘在纵轴上，分别是OB1，OB2， OB3 等，连接AB1，AB2，AB3等。5)由坐标轴原点作直线OC1与AB1 平行， OC1 与第一阶段结束时 的转速的水平线交于C1点；6)再从C1点开始作直线C1C2与AB2 平行， C1C2与第二阶段结束时 的转速的水平线交于C2点；7)按同样的办法作余下的线段，直 至Tad0。6、三相异步电动机起动过程 解析法以异步电动机空载起动（Tz=0）为例介绍解 析法。 当Tz=0时，电力拖动运动方程式为考虑考虑机械特性的实用表达式4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗6、三相异步电动机起动过程 解析法令4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗TMA异步电动机拖动系统的机械时间常数6、三相异步电动机起动过程 解析法空载起动，sst=1，sx=0.05，则空载起动时间 令 可求得t0最小时的sm0 4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗6、三相异步电动机起动过程 解析法空载起动时，sst=1，sx=0.05，则空载起动时 间t0st最短时的sm0st 图中阴影面积最 大，平均起动转 矩Tst（Tst=面积 /n0）最大，因此 起动时间最短。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗6、三相异步电动机起动过程 例题114某机床的主拖动电动机为双速电动机，其技 术数据见表。控制线路设计为：起动分两级 ，第一级为自加速到接近1500r/min，电动 机定子绕组接成三角形联结；第二级为自 1500r/min左右加速到近3000r/min，定子绕 组换接成双星形（YY）联结。求第一级的起 动时间。设拖动系统的飞轮矩为3.19Nm2。4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗6、三相异步电动机起动过程 例题114解：机床的拖动电动机为空载起动 4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗某机床的主拖动电动机为双 速电动机，其技术数据见表 。控制线路设计为：起动分 两级，第一级为自加速到接 近1500r/min，电动机定子 绕组接成三角形联结；第二 级为自1500r/min左右加速 到近3000r/min，定子绕组 换接成双星形（YY）联结。 求第一级的起动时间。设拖 动系统的飞轮矩为3.19Nm2 。6、三相异步电动机起动过程 例题114解（续）：起动时间为4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗7、异步电动机过渡过程的能量损耗异步电动机过渡过程能量损耗的一般公式异步电动机定子与转子电路均有铜耗，则过 渡过程的能量损耗为由于 4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算5. 绕线异步电动机转子起动对称电阻的计算6. 三相异步电动机起动过程7. 异步电动机过渡过程的能量损耗7、异步电动机过渡过程的能量损耗异步电动机过渡过程能量损耗的一般公式异步电动机空载（Tz=0）过渡过程，电力拖 动运动方程式为：考虑WW0（1s ）4. 笼型电动机起动自耦变压器的计算