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第二節 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子電阻下，轉速與轉矩的關系曲線n=f(T)稱為電動機的機械特性曲線。

(一)額定轉矩TN

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

式中：T_N —— 額定轉矩(N·m);

P_N —— 額定功率(kW);

n_N —— 額定轉速(r/min).

(二)最大轉矩

從機械特性曲線上看，轉矩有一個最大值 T_max，稱為最大轉矩或臨界轉矩。對應于最大轉矩的轉差率為 S_m。

最大轉矩與額定轉矩之比稱為過載系數用λ表示

(三)起動轉矩TQ

電動機剛起動(n = 0 ,S = 1)時的轉矩稱起動轉矩。

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生較大的電壓降，造成電網電壓顯著下降，從而影響在同一電網上的其他用電設備的正常工作。

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采用適當的起動方法(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)

若計算結果符合上面的經驗公式，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

(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。動鐵芯和觸頭恢復到斷開的位置。

上述控制電路可實現多重保護：

(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。當電源電壓恢復后，若不重新按起動按鈕，則電動機不能自行起動，因為自鎖觸頭已經斷開。

(二)鼠籠式異步電動機的降壓起動

當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時的線電流的1/3。另外，啟動轉矩也減小到正常運行轉矩的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控制

三相異步電動機的旋轉方向取決于三相電流的相序，改變電動機的旋轉方向，必須改變三相交流電的相序。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方向。

七、三相異步電動機的調速

轉差率 S=(n1-n)/n1

n =(1-S)60f/P

所以改變轉差率、磁極對數、頻率均可以調速。

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