一.三相异步电动机的反转 从三相异步电动机的工作原理可知，电动机的旋转方向取决于定子旋转磁场的旋转方向。只要改变旋转磁场的旋转方向，就能使三相异步电动机反转。 图1 异步电动机正.反 图1是利用控制开关SA来实现电动机正.反转的原理线路图。当SA向上合闸时，L1接U相，L2接V相，L3接W相，电动机正转。当SA向下合闸时，L1接U相，L2接V相，L3接W相，即将电动机任意两相绕组与电源接线互调，则旋转磁场反向，电动机跟着反转 转原理线路图 二.三相异步电动机的制动 电动机除了上述电动状态外，在下述情况运行时，则属于电动机的制动状态。在负载转矩为位能转矩的机械设备中(例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时)，使设备保持一定的运行速度；在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止的情况下，电动机的运行属于制动状态。 三相异步电动机的制动方法有下列两类：机械制动和电气制动。机械制动是利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。它的结构有好几种形式，应用较普遍的是电磁抱闸，它主要用于起重机械上吊重物时，使重物迅速而又准确地停留在某一位置上。 电气制动是使异步电动机所产生的电磁转矩和电动机的旋转方向电气制动通常可分为能耗制动.反接制动和回馈制动(再生制动)等3类。 1．能耗制动 方法：将运行着的异步电动机的定子绕组从三相交流电源上断开后，立即接到直流电源上，如图2所示，用断开QS，闭合SA2来实现。 图2 感应电动机能耗制动原理图 当定子绕组通入直流电源时，在电动机中将产生一个恒定磁场。转子因机械惯性继续旋转时，转子导体切割恒定磁场，在转子绕组中产生感应电动势和电流，转子电流和恒定磁场作用产生电磁转矩，根据右手定则可以判电磁转矩的方向与转子转动的方向为制动转矩。在制动转矩作用下，转子转速迅速下降，当n=0时，T=0，制动过程结束。这种方法是将转子的图3能耗制动机械特性 动能转变为电能，消耗在转子回路的电阻上，称能耗制动。如图3所示，电动机正向运行时工作在固有机械特性曲线1的a点上。定子绕组改接直流电源后，因电磁转矩与转速反向，能耗制动时机械特性位于第二象限，如曲线2。电动机运行点也移至b点，并从b点顺曲线2减速到O点。 对于采用能耗制动的异步电动机，既要求有较大的制动转矩，又要求定.转子回路中电流不能太大使绕组过热。根据经验，能耗制动时对于笼型异步电动机取直流励磁电流为(4～5)I0，对于绕线转子异步电动机取(2～3)I0，制动所串电阻r=(0.2～0.4)能耗制动的优点是制动力强，制动较平稳。缺点是需要一套专门的直流电源供制动用。 2.反接制动 图4 电源反接制动图 反接制动分为电源反接制动和倒拉反接制动两种。 （1）电源反接制动 方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序，如图4所示，断开QS1，接通QS2即可。 电源的相序改变，旋转磁场立即反转，而使转子绕组中感应电势.电流和电磁转矩都改变方向，因机械惯性，转子转向未变，电磁转矩与转子的转向电动机进行制动，此称电源反接制动。如图8.14所示，制动前，电动机工作 图5 电源反接制动机械特性 在曲线1的a点，电源反接制动时，n1＜0，n＞0，相应的转差率s= （2)倒拉反接制动 方法：当绕线转子异步电动机拖动位能性负载时，在其转子回路串入很大的电阻。其机械特性如图6所示。 图6倒拉反接制动的机械特性 当异步电动机提升重物时，其工作点为曲线1上的a点。如果在转子回路串入很大的电阻，机械特性变为斜率很大的曲线2，因机械惯性，工作点由a点移到b点，时电磁转矩小于负载转矩，转速下降。当电动机减速至n=0时，电磁转矩仍小于负载转矩，在位能负载的作用下，使电动机反转，直至电磁转矩等于负载转矩，电动机才稳定运行于c点。因这是由于重物倒拉引起的，称为倒拉反接制动(或称倒拉反接运行)，其转差率 3.回馈制动 (a) 电动运行 (b)回馈制动 图7 回馈制动原理图 图8 回馈制动的机械特性 电流和转矩的方向都发生了变化，如图7(b)所示，转矩方向与转子转向成为制动转矩。此时电动机将机械能转化为电能馈送电网，称回馈制动。 制动时工作点如图8的a点所示，转子回路所串电阻越大，电动机下放重物的速度越快，见图8中虚线所示a’点。为了限制下放速度，转子回路不应串入过大的电阻。 |
一.三相笼型转子感应电动机的起动 1.直接启动 直接起动是Zui简单的起动方法。起动时用刀开关.电磁起动器或接触器将电动机定子绕组直接接到电源上，其接线图如图8.4所示。取熔体的额定电流为电动机额定电流的2.5～3.5倍。一般对于小型笼型异步电动机如果电源容量足够大时，应尽量采用直接起动方法。对于某一电网，多大容量的电动机才允许直接起动，可按经验公式确定。 图1感应电动机直接启动 电动机的起动电流倍数KI需符合上式中电网允许的起动电流倍数，才允许直接起动。一般10kW以下的电动机都可以直接起动。随电网容量的加大，允许直接起动的电动机容量也变大。需要注意的是，对于频繁起动的电动机不允许直接起动，否则应采取降压起动。 2.降压起动 降压起动是指电动机在起动时降低加在定子绕组上的电压，起动结束时加额定电压运行的起动方式。 降压起动能降低电动机起动电流，但由于电动机的转矩与电压的平方成正比，降压起动时电动机的转矩也减小较多，故此法一般适用于电动机空载或轻载起动。降压起动的方法有以下几种。 （1）定子串接电抗器或电阻的降压起动 图2 电阻降压起动 方法：起动时，电抗器或电阻接入定子电路； 起动后，切除电抗器或电阻，进入正常运行，如图2所示。 三相异步电动机定子边串入电抗器或电阻器起动时定子绕组实际所加电压降低，从而减小起动电流。但定子绕组串电阻起动时，能耗较大，实际应用不多。 （2）星形—三角形(Y—△)降压起动 方法：起动时定子绕组接成Y形，运行时定子绕组则接成△形，其接线图如图8.6所示。对于运行时定子绕组为Y形的笼型异步电动机则不能用Y—△起动方法。 Y—△起动时，定子绕组承受的电压只有做三角形联结时的 Y—△起动方法简单，价格便宜，在轻载起动条件下，应优先采用。我国采用Y—△起动方法的电动机额定电压都是380V，绕组是△接法。 （3）自耦补偿起动 方法：自耦变压器也称起动补偿器。起动时电源接自耦变压器原边，副边接电动机。起动结束后电源直接加到电动机上。三相笼型异步电动机采用自耦变压器降压起动的接线如图3所示。 图3自耦补偿起动原理图 设自耦变压器的电压比 可见，采用自耦变压器降压起动，起动电流和起动转矩都降K2倍。自耦变压器一般有2～3组抽头，其电压可以分别为原边电压U1的80%.65%或80%.60%.40%。 该种方法对定子绕组采用Y形或△形接法的电动 机都可以使用，缺点是设备体积大，投资较大。 二.三相绕线型感应电动机的起动 1.转子串联电阻起动 （1）起动方法 起动时，在转子电路串接起动电阻器，借以提高起动转矩，因转子电阻增大也限制了起动电流；起动结束，切除转子所串电阻。为了在整个起动过程中得到比较大的起动转矩，需分几级切除起动电阻。起动接线图和特性曲线如图4所示。 图4 绕线式异步电动机起动接线图和特性曲线 （2）起动过程 先将3个接触器均断开转子串全电阻起动，随着转速的升高依次逼和KM1.KM2.KM3Zui后将起动电阻全切除，电机转速上升到稳定运行点，完成启动过程。 上述起动过程中，转子三相绕组所接电阻平衡，三级平衡切除，故称为三级起动。在整个起动过程中产生的转矩都是比较大的，适合于容量较大的设备，重载起动的情况，广泛用于桥式起重机.卷扬机.龙门吊车等重载设备；对于一些容量较小的设备，转子三相绕组所接电阻也可以不平衡，同样，在切除时，也要进行非平衡切换。转子串电阻起动的缺点是所需起动设备较多，起动时有一部分能量消耗在起动电阻上，起动级数也较少。还需要注意，转子三相绕组所接电阻并非越大越好，转子三相绕组所接电阻要适当。 2.转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器的结构特点：它是一个三相铁心线圈，其铁心不用硅钢片而用厚钢板迭成。铁心中产生涡流损耗和一部分磁滞损耗，铁心损耗相当一个等值电阻，其线圈又是一个电抗，故电阻和电抗都随频率变化而变化，故称频敏变阻器，它与绕线转子异步电动机的转子绕组相接，如图5所示。其工作原理如下： 图5 绕线转子异步电动串频敏变阻器起动 起动时，s=1，f2=f1=50Hz，此时频敏变阻器的铁心损耗大，等效电阻大，既限制了起动电流，增大起动转矩，又提高了转子回路的功率因数。 随着转速n升高，s下降，f2减小，铁心损耗和等效电阻也随之减小，相当于逐渐切除转子电路所串的电阻。 起动结束时，n=nN，f2=sN，f1≈(1～3)Hz，此时频敏变阻器基本不起作用，可以闭合接触器触点KM，予以切除。 频敏变阻器起动结构简单，运行可靠，但与转子串电阻起动相比，在同样起动电流下，起动转矩要小些。 |