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第二节 交流电动机及其电力拖动运行(下)

四、三相异步电动机的机械特性

在一定的电源电压和转子电阻下，转速与转矩的关系曲线n=f(T)称为电动机的机械特性曲线。

(一)额定转矩TN

额定转矩是电动机在额定负载时的转矩，它可从电动机铭牌上的额定功率(输出机械功率)和额定转速求得，即

式中：T_N —— 额定转矩(N·m);

P_N —— 额定功率(kW);

n_N —— 额定转速(r/min).

(二)最大转矩

从机械特性曲线上看，转矩有一个最大值 T_max，称为最大转矩或临界转矩。对应于最大转矩的转差率为 S_m。

最大转矩与额定转矩之比称为过载系数用λ表示

(三)起动转矩TQ

电动机刚起动(n = 0 ,S = 1)时的转矩称起动转矩。

五、三相异步电动机的起动(重点)

(一)直接起动

起动时的定子电流称为起动电流。

电动机在额定电压下起动称为直接起动。直接起动的电流约为额定电流的5～7倍。起动电流大对电动机本身没有太大影响，且随着电动机转速的迅速升高，电流很快减小。但是过大的起动电流将会使供电线路产生较大的电压降，造成电网电压显著下降，从而影响在同一电网上的其他用电设备的正常工作。

对于正在起动的电动机本身，也会因电压下降过大，起动转矩减少，延长起动时间，甚至不能起动。

因此，在供电变压器容量较大，电动机容量较小的前提下，三相异步电动机可以直接起动。否则异步电动机起动时应采用适当的起动方法(如降压起动)。

电动机采用直接起动还是采用降压起动也可以用下面的经验公式判断：

式中：I_Q— 电动机直接起动电流(A)

I_N — 电动机额定电流(A)

若计算结果符合上面的经验公式，则采用降压起动，反之，采用直接起动。

起动时的定子电流称为起动电流。起动时起动电流很大，为保障安全7.5KW以下的小容量异步电机可直接起动。

1、直接起动控制线路所用电器

(1)组合开关

(2)按钮

(3)交流接触器

(4)中间继电器 中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路，也可直接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件。

(5)热继电器 热继电器主要用来保护电动机，使之避免因长时间过载而损坏。

热继电器是利用电流的热效应工作的。

(6)熔断器 熔断器是一种简便有效的短路保护电器。

2、 直接起动控制线路

工作原理：接通组合开关QC，按下SB1时线圈KM通电，动铁芯吸合，电动机三个触头及辅助触头闭合，电动机M起动。松开SB1后，在辅助触头的接通下线圈4仍然接通。按下SB2，电动机断电。动铁芯和触头恢复到断开的位置。

上述控制电路可实现多重保护：

(1) 熔断器FU起短路保护作用。

(2) 热继电器KR起过载保护作用。

(3) 还有过零保护作用。过零保护作用就是当电源暂时停电时，电动机即自动从电源切除。因为这时接触器线圈中的电流消失，动铁芯释放而使主触头和辅助触头同时断开。当电源电压恢复后，若不重新按起动按钮，则电动机不能自行起动，因为自锁触头已经断开。

(二)鼠笼式异步电动机的降压起动

当鼠笼式异步电机容量较大时，而电源容量不够大时采用降压起动。降压起动只适合于空载或轻载起动。

降压起动方式：星形——三角形起动和自耦合变压器降压起动。

1、星形——三角形起动。

如果在工作时电动机定子绕组是三角形连接方式，起动起动时可以把它联成星形，接近额定值时再改接成三角形。这就是星形——三角形起动。采用时间继电器控制。

鼠笼式异步电动机星形——三角形起动控制的控制电路。

本线路特点：在接触器KM1断电的情况下进行Y—△换接，这样避免KM3未断开KM2接通而造成的电源短路。

采用Y—△降压起动，启动时的线电流为正常运转时的线电流的1/3。另外，启动转矩也减小到正常运行转矩的1/3。可见，Y—△降压起动只适合于空载或轻载起动。

2、 自藕变压器降压起动。

这种起动方式适用于正常运行时定子绕组接成星形的情况。

特点：价格比Y—△起动高，使用灵活。

3、定子回路串电阻降压启动

六、三相异步电动机的正反转控制

三相异步电动机的旋转方向取决于三相电流的相序，改变电动机的旋转方向，必须改变三相交流电的相序。主电路和控制电路。通过两组接触器触头KM1、KM2来改变相序，从而改变电动机旋转方向。

七、三相异步电动机的调速

转差率 S=(n1-n)/n1

n =(1-S)60f/P

所以改变转差率、磁极对数、频率均可以调速。

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