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第二節(jié) 交流電動機及其電力拖動運行(下)

四、三相異步電動機的機械特性

在一定的電源電壓和轉(zhuǎn)子電阻下，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系曲線n=f(T)稱為電動機的機械特性曲線。

(一)額定轉(zhuǎn)矩TN

額定轉(zhuǎn)矩是電動機在額定負載時的轉(zhuǎn)矩，它可從電動機銘牌上的額定功率(輸出機械功率)和額定轉(zhuǎn)速求得，即

式中：T_N —— 額定轉(zhuǎn)矩(N·m);

P_N —— 額定功率(kW);

n_N —— 額定轉(zhuǎn)速(r/min).

(二)最大轉(zhuǎn)矩

從機械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個最大值 T_max，稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩。對應(yīng)于最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為 S_m。

最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比稱為過載系數(shù)用λ表示

(三)起動轉(zhuǎn)矩TQ

電動機剛起動(n = 0 ,S = 1)時的轉(zhuǎn)矩稱起動轉(zhuǎn)矩。

五、三相異步電動機的起動(重點)

(一)直接起動

起動時的定子電流稱為起動電流。

電動機在額定電壓下起動稱為直接起動。直接起動的電流約為額定電流的5～7倍。起動電流大對電動機本身沒有太大影響，且隨著電動機轉(zhuǎn)速的迅速升高，電流很快減小。但是過大的起動電流將會使供電線路產(chǎn)生較大的電壓降，造成電網(wǎng)電壓顯著下降，從而影響在同一電網(wǎng)上的其他用電設(shè)備的正常工作。

對于正在起動的電動機本身，也會因電壓下降過大，起動轉(zhuǎn)矩減少，延長起動時間，甚至不能起動。

因此，在供電變壓器容量較大，電動機容量較小的前提下，三相異步電動機可以直接起動。否則異步電動機起動時應(yīng)采用適當(dāng)?shù)钠饎臃椒?如降壓起動)。

電動機采用直接起動還是采用降壓起動也可以用下面的經(jīng)驗公式判斷：

式中：I_Q— 電動機直接起動電流(A)

I_N — 電動機額定電流(A)

若計算結(jié)果符合上面的經(jīng)驗公式，則采用降壓起動，反之，采用直接起動。

起動時的定子電流稱為起動電流。起動時起動電流很大，為保障安全7.5KW以下的小容量異步電機可直接起動。

1、直接起動控制線路所用電器

(1)組合開關(guān)

(2)按鈕

(3)交流接觸器

(4)中間繼電器 中間繼電器通常用來傳遞信號和同時控制多個電路，也可直接用它來控制小容量電動機或其他電氣執(zhí)行元件。

(5)熱繼電器 熱繼電器主要用來保護電動機，使之避免因長時間過載而損壞。

熱繼電器是利用電流的熱效應(yīng)工作的。

(6)熔斷器 熔斷器是一種簡便有效的短路保護電器。

2、 直接起動控制線路

工作原理：接通組合開關(guān)QC，按下SB1時線圈KM通電，動鐵芯吸合，電動機三個觸頭及輔助觸頭閉合，電動機M起動。松開SB1后，在輔助觸頭的接通下線圈4仍然接通。按下SB2，電動機斷電。動鐵芯和觸頭恢復(fù)到斷開的位置。

上述控制電路可實現(xiàn)多重保護：

(1) 熔斷器FU起短路保護作用。

(2) 熱繼電器KR起過載保護作用。

(3) 還有過零保護作用。過零保護作用就是當(dāng)電源暫時停電時，電動機即自動從電源切除。因為這時接觸器線圈中的電流消失，動鐵芯釋放而使主觸頭和輔助觸頭同時斷開。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，若不重新按起動按鈕，則電動機不能自行起動，因為自鎖觸頭已經(jīng)斷開。

(二)鼠籠式異步電動機的降壓起動

當(dāng)鼠籠式異步電機容量較大時，而電源容量不夠大時采用降壓起動。降壓起動只適合于空載或輕載起動。

降壓起動方式：星形——三角形起動和自耦合變壓器降壓起動。

1、星形——三角形起動。

如果在工作時電動機定子繞組是三角形連接方式，起動起動時可以把它聯(lián)成星形，接近額定值時再改接成三角形。這就是星形——三角形起動。采用時間繼電器控制。

鼠籠式異步電動機星形——三角形起動控制的控制電路。

本線路特點：在接觸器KM1斷電的情況下進行Y—△換接，這樣避免KM3未斷開KM2接通而造成的電源短路。

采用Y—△降壓起動，啟動時的線電流為正常運轉(zhuǎn)時的線電流的1/3。另外，啟動轉(zhuǎn)矩也減小到正常運行轉(zhuǎn)矩的1/3。可見，Y—△降壓起動只適合于空載或輕載起動。

2、 自藕變壓器降壓起動。

這種起動方式適用于正常運行時定子繞組接成星形的情況。

特點：價格比Y—△起動高，使用靈活。

3、定子回路串電阻降壓啟動

六、三相異步電動機的正反轉(zhuǎn)控制

三相異步電動機的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序，改變電動機的旋轉(zhuǎn)方向，必須改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈?。主電路和控制電路。通過兩組接觸器觸頭KM1、KM2來改變相序，從而改變電動機旋轉(zhuǎn)方向。

七、三相異步電動機的調(diào)速

轉(zhuǎn)差率 S=(n1-n)/n1

n =(1-S)60f/P

所以改變轉(zhuǎn)差率、磁極對數(shù)、頻率均可以調(diào)速。

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