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交流异步绕线式电动机串
电阻调逮的计算设计
高健
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提要：交流异步绕线式电动机串电阻调速的性能简介．根据转速要求时串接电阻阻值的计
张
美键词：⋯异步绕⋯线式电动机 ■—串——电—— 阻——调—～速 设～计 ’—青哥l 乡／ 审雩 ／ 丌升
一
、概述
随着工业化生产的不断进步．生产设备对于电气传动自动化的需术越来越多，要求也越来
越高。目前．在电气传动领域中．由于采用交流电动机具有能源获得方便、经济效益高、易于控
刚、易于维护辱突出优点．使得交流电动机正在被越来越多地用在电气传动系统中。交流电动
机调遣的主要理论依据是t
n (卜s)
P
式中。f：电源频率
P：电动机的板对致
s：转整率
要实现交流调速主要就是通过改变上述三个参量f、p、|．本文要阐述的申电阻调逮属于改
变转差率调速中的一种．该方案主簧原理就是在电动机转子侧串接不同阻值的电阻。使得电动
机运行在不同的人造特性曲线上。其主要优缺点在于：
1．对电网的容量，电压波动等要求不高
2．起动特性较好，可以控制起动电流．但不影响起动转矩。
3．控制方案衙便易行．系统造价较低．前期投入小。
4．有级调速。电阻设计一旦确定．刚速度档不易改变。
5．低速时．机械特性较软。转速受转矩变化影响很大．教率较低。
基于上述特点，在起盟运输行业中．电气传动大量选甩了交流绕线式电动机申电阻调遣的
方案．另外。从转矩特性来看．它属于恒转矩调遣．适合于起重运输怍业的负载特性
根据串电阻调逮的工作原理和特点．我们可以知道．在该方案中电阻值计算的准确性直接
鼍；响电气传动系坑的工作特性和调速性能。因此在I殳计工作中。很重要的一个环节就船对串
接电阻阻值的计算设计。在一些资料中往往只有标准设计的简要介绍，这些标准设计对于每
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种电动机而言，其工作特性及调速性能均已确定．实际运用中．如果用户对设备的调速提出一
些非标的要求，就必须重新计算．对于这方面．相关介绍较少，本文试图从非标着眼。摸索出一
些规律。
二、电阻计算的方法和依据
电阻值计算一般有两种方法．解析法、图解法。
所谓解析法，就是刺用经典的数学分折公式，将一些已知量代入，再进一步地运算、分析，
得出结果。所谓图解法就是利用特征点绘出电动机的机械特性曲线，并对该曲线进行分折、
判断．从而得出结论。解析法计算时，应注意选用公式的权威性、统一性，电动机参数应尽量利
用电机制造厂提供的数据，力求计算结果接近实际运行情况。图解法计算时应保证作图的比
例和精度。下面就以某种起重绞车为例，用解析法进行计算，再用图解法对解析法的计算结果
进行校验。
三、解析法计算过程
已知：电机型号
动 率
额定电压
额定电流
转子开路电压
转子电流
额定转速
最大转距Mm
额定转距Me
功率因数
效 率
调速要求：
YZR一355k 一10
Pe：132KW
Ui。：380V
Il。：262A
U2e=475V
= 167．5A
=588r／mln
；kin=3．48
cos le：0_吕2
=0．92
额定负载转矩：约等于电动机额定转矩。
电机额定转速{一速：130r／rain．二速：200r／min。三速：330r／rain．四速{460r／rain。五速
588r／rain
分析：对于电动机固有特性有：
额定转差率Se：(no—n2)／no=(600—588)／60o=0．02
绕线转子每相绕组电阻： ： ：0~02x 475：0
．0327n
I jx167．5
临界转差率sm=Se(~n+ 产一1)：0．02×6．81：0．136
1．第一档速度“l。=130r／min
则有 =(no一“1)／no：(600—130)1600：0．78
叉根据异步电机人为特性的实用表达式M ： 2L_-nM m
可解得： 一
一24 —
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Sxm=sx[ Mm／Mx± ： ]
在该绞车中，负载转矩Mx=电机额定转矩Me。
则有
sJ．： s 。(^ ± )= 0．78(a
0．78×6．81(或0．78×O．146)
显然取负号不合理．舍去0．146
即Sl =5．31
又根据异步电动机的机械特性参数表达式
等‘
当am／as：0时。即转矩最大值时．临界转差率Srn为：
sm =士—√： ==== 兰===
+( l 却’
由上式可见。当T1、Il及x暑’不变时，Sm。c r2’
因此 ： ：—rz+—
Rl~z
m TZ TZ
对于一速而言。有专 m = r， U丽5．31=0百,0327+R~ ． 1 b U．U Z
Rfbl= 1．244n
2、第二挡速度 ：200r／mi．
可按照类似一速的计算方法．依次得到：
Sn =(^o— h)／，l0： (60O一200)／soo = 218
是 =S2．(^ ±
=2Is×6．8J(或2／3×O．146)
取负号不合理，舍去0．146(下同)
Bp： S2 =0．66×6．81=4．56
S2 ／Sm=( 。 r2)，r2
4．56／0．136=( +0．0327)／0．0327
R =1．064N
3、第三档速度i‘13 =330r／rain
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则有Sh誊fno—nh)／no军(600—330)1600 0．45
岛．。S，|( n± n0—1)t0．45X6．81t 3．065
R,a (岛 一Sm)~／Sm (3．065—0．Z36)0．0327／0．136=0．704n
4、第四档速度 一460r／rain
贝4有Sh·(no—TI．．)／no一(600—4so)／6oo·0．23
s4。·S．．( ± Inz一1)l0．23X6．81l1．589
R“ ·( -一Sm)~／Sml(1．589—0．136)0．0327／0．136l0．34gn
5、第五档速度n5。t 588r／min
此档速度为电机鞭定糟建。不串接任何电阻。
四、利用图解法验算
1．忭圈I
为方便作图。鼻步电动机的机械特性可视为直线．再利用特征点j缶作出五种特性下的机械
特性由蛙。见下图，
2．阻僵疆算
遁过田解浩可得出各级速度时．所串的电阻值为，
Rm ±1．248fi．
R- 1．057／]
R伽=0．7o3n
一2B 一
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R“ =0．353Q
由此可见，解析法与图解法所得的数值基本一致。
计算正确。
3、力矩验算
a．起动时，堵转转矩验算
由于该绞车起升时采用一速起动．只需验算一速的堵转转矩即可。
由图解法可知，堵转转矩M ：2736N．m
为可靠起见，再用解析法计算一次。根据一速时实用表达式：
M — — 丽r
f —
当发生堵转时，即S=(no一 )／no=(600一O)t600=1
M1 2km Me l4N．m
取M“=2714N．m 更可靠
而额定负载转矩M ≤Me=2144N．m
则M ／Mh=2714／2144=1．266
满足有关要求。
b．最大转矩验算 ．
根据交流异步绕线电机转子回路串电阻起动的一般原刚，最大转矩MI<~0．85Mm，对该
绞车，取M．=0．8Mm。
亦即Ml=0．8 【 =0．8kmMe=0．8x 3．48×2144=6000N．m
在图中，通过观察可看到电机在由四速 ：460r／rain稳定运行后向五速n ：588r／min
过渡过程中，其最大转矩已超过取值范围，这不仅对电机运行不利，还将给整个绞车带来较大
的机械冲击．不利于系统的运行。因此．在四速与五速之间加入一个过渡速度档，取其额定转
速为
T1．， ：550r／rain
图中可得出其最大转矩为6000N．m．满足要求。
另外，在图中我们还可以得到另外几档速度的最大转矩。
一速时，最大转矩为M1l=2736N．m
二速时。最大转矩为M21：2519N．m
三速时．最大转矩为Mal=3176N．m
四速时．最大转矩为M ：4088N．m
五速时，最大转矩为M5l=6000N．m
以上各速最大转矩均小于M ，符台要求。

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