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第二節(jié) 交流電動(dòng)機(jī)及其電力拖動(dòng)運(yùn)行(下)

四、三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)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(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線。

(一)額定轉(zhuǎn)矩TN

額定轉(zhuǎn)矩是電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩，它可從電動(dòng)機(jī)銘牌上的額定功率(輸出機(jī)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(jī)械特性曲線上看，轉(zhuǎn)矩有一個(gè)最大值 T_max，稱為最大轉(zhuǎn)矩或臨界轉(zhuǎn)矩。對(duì)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(dòng)轉(zhuǎn)矩TQ

電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)(n = 0 ,S = 1)時(shí)的轉(zhuǎn)矩稱起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

五、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)(重點(diǎn))

(一)直接起動(dòng)

起動(dòng)時(shí)的定子電流稱為起動(dòng)電流。

電動(dòng)機(jī)在額定電壓下起動(dòng)稱為直接起動(dòng)。直接起動(dòng)的電流約為額定電流的5～7倍。起動(dòng)電流大對(duì)電動(dòng)機(jī)本身沒有太大影響，且隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的迅速升高，電流很快減小。但是過大的起動(dòng)電流將會(huì)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(duì)于正在起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)本身，也會(huì)因電壓下降過大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減少，延長起動(dòng)時(shí)間，甚至不能起動(dòng)。

因此，在供電變壓器容量較大，電動(dòng)機(jī)容量較小的前提下，三相異步電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。否則異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)應(yīng)采用適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法(如降壓起動(dòng))。

電動(dòng)機(jī)采用直接起動(dòng)還是采用降壓起動(dòng)也可以用下面的經(jīng)驗(yàn)公式判斷：

式中：I_Q— 電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流(A)

I_N — 電動(dòng)機(jī)額定電流(A)

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

起動(dòng)時(shí)的定子電流稱為起動(dòng)電流。起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流很大，為保障安全7.5KW以下的小容量異步電機(jī)可直接起動(dòng)。

1、直接起動(dòng)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(hào)和同時(shí)控制多個(gè)電路，也可直接用它來控制小容量電動(dòng)機(jī)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(hù)電動(dòng)機(jī)，使之避免因長時(shí)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(hù)電器。

2、 直接起動(dòng)控制線路

工作原理：接通組合開關(guān)QC，按下SB1時(shí)線圈KM通電，動(dòng)鐵芯吸合，電動(dòng)機(jī)三個(gè)觸頭及輔助觸頭閉合，電動(dòng)機(jī)M起動(dòng)。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(dòng)機(jī)斷電。動(dòng)鐵芯和觸頭恢復(fù)到斷開的位置。

上述控制電路可實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)：

(1) 熔斷器FU起短路保護(hù)作用。

(2) 熱繼電器KR起過載保護(hù)作用。

(3) 還有過零保護(hù)作用。過零保護(hù)作用就是當(dāng)電源暫時(shí)停電時(shí)，電動(dòng)機(jī)即自動(dòng)從電源切除。因?yàn)檫@時(shí)接觸器線圈中的電流消失，動(dòng)鐵芯釋放而使主觸頭和輔助觸頭同時(shí)斷開。當(dāng)電源電壓恢復(fù)后，若不重新按起動(dòng)按鈕，則電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)，因?yàn)樽枣i觸頭已經(jīng)斷開。

(二)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)

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

降壓起動(dòng)方式：星形——三角形起動(dòng)和自耦合變壓器降壓起動(dòng)。

1、星形——三角形起動(dòng)。

如果在工作時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組是三角形連接方式，起動(dòng)起動(dòng)時(shí)可以把它聯(lián)成星形，接近額定值時(shí)再改接成三角形。這就是星形——三角形起動(dòng)。采用時(shí)間繼電器控制。

鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)星形——三角形起動(dòng)控制的控制電路。

本線路特點(diǎn)：在接觸器KM1斷電的情況下進(jìn)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(dòng)，啟動(dòng)時(shí)的線電流為正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的線電流的1/3。另外，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小到正常運(yùn)行轉(zhuǎn)矩的1/3。可見，Y—△降壓起動(dòng)只適合于空載或輕載起動(dòng)。

2、 自藕變壓器降壓起動(dòng)。

這種起動(dòng)方式適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成星形的情況。

特點(diǎn)：價(jià)格比Y—△起動(dòng)高，使用靈活。

3、定子回路串電阻降壓啟動(dòng)

六、三相異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制

三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向取決于三相電流的相序，改變電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，必須改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈颉Ｖ麟娐泛涂刂齐娐贰Ｍㄟ^兩組接觸器觸頭KM1、KM2來改變相序，從而改變電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向。

七、三相異步電動(dòng)機(jī)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(duì)數(shù)、頻率均可以調(diào)速。

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