三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)

1、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書課程設(shè)計(jì)題目：三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng) 專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化 姓 名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職稱： 日 期： 2011/5/16 課程設(shè)計(jì)題目：三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)專 業(yè) ：電氣自動(dòng)化 專 科 生： （簽名）：指 導(dǎo) 教 師： （簽名）：摘要隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展，三相異步電動(dòng)機(jī)的需求會(huì)越來越大，三相的應(yīng)用越來越廣泛。三相異步電動(dòng)機(jī)的操作系統(tǒng)是一個(gè)非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，它不僅為現(xiàn)代化工業(yè),家庭生活和辦公自動(dòng)化等一系列應(yīng)用提供操作平臺(tái)，而且能夠提供多種應(yīng)用服務(wù)，使人們的生活質(zhì)量有了大的質(zhì)量性的提高，擺脫了人力勞動(dòng)工作的模式，而三相異步電動(dòng)機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化操作中是三相異步

2、電動(dòng)機(jī)的主要應(yīng)用之一，因此本課程設(shè)計(jì)課題將主要以在工業(yè)中三相交流異步電動(dòng)機(jī)三相異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用幾乎涵蓋了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活的各個(gè)領(lǐng)域,在這些應(yīng)用領(lǐng)域中,三相異步電動(dòng)機(jī)常常運(yùn)行在惡劣的環(huán)境下,導(dǎo)致產(chǎn)生過流,短路,斷相,絕緣老化等事故，應(yīng)用于大型工業(yè)設(shè)備重要場(chǎng)合的高壓電動(dòng)機(jī),大功率電動(dòng)機(jī)來說,一旦發(fā)生故障所造成的損失無法估量。在生產(chǎn)過程中,科學(xué)研究和其它產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中,電氣控制技術(shù)應(yīng)用十分廣泛,在機(jī)械設(shè)備的控制中,電氣控制也比其它的控制方法使用的更為普遍。本論講述了電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)及控制線路關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)降壓 啟動(dòng)目錄摘要-i目錄-ii第1章 緒論-1第2章 三相異步電機(jī)工作原理及特性-22.1 三

3、相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)-22.2 三相異步電機(jī)的工作原理-22.3 三相異步電動(dòng)機(jī)工作特性-3第3章 三相異步電機(jī)啟動(dòng)出現(xiàn)的問題-63.1 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的要求-63.2 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的問題-63.3 工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械不同的起動(dòng)條-7第4章 三相異步電機(jī)的典型啟動(dòng)方式-84.1. 直接啟動(dòng)-84.2 軟啟動(dòng)-84.3 降壓?jiǎn)?dòng)-9結(jié)論-14致謝-15參考文獻(xiàn)-16第1章 緒論 目前，工業(yè)中原動(dòng)力主要由電動(dòng)機(jī)提供，電動(dòng)機(jī)可分為直流和交流電機(jī)。由于直流電機(jī)和交流電機(jī)的特點(diǎn)又決定了機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力大多由交流異步電機(jī)提供，尤其以鼠籠式電機(jī)居多。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，在電網(wǎng)的總負(fù)載中，動(dòng)力負(fù)載約占59%，

4、而異步電機(jī)則占總動(dòng)力負(fù)載中的85%，由此可見異步電動(dòng)機(jī)在工農(nóng)業(yè)中的重要性，異步電機(jī)的應(yīng)用范圍是非常廣的，容量從幾十瓦一直到幾千瓦，應(yīng)用在各種行業(yè)，例如，在工業(yè)方面，中小型的軋鋼設(shè)備都采用異步電機(jī)，它也被廣泛地用在各種機(jī)床上和在各種輕工業(yè)中作為一般的動(dòng)力裝備。在礦山上，它常用來拖動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等。在農(nóng)業(yè)方面，它被用來拖動(dòng)水泵和其它副產(chǎn)品加工機(jī)械。此外，它在人民日常生活中也越來越占重要地位，例如電扇，冷凍機(jī)，和各種醫(yī)療機(jī)械鐘也都采用異步電機(jī)?？傊?，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用范圍廣，需要量大，而且隨著電氣化自動(dòng)化的發(fā)展，它在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中的重要性也將逐步增大。與直流電機(jī)相比，交流電機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低

5、、可靠性高等一系列優(yōu)點(diǎn)，但是相對(duì)欠缺的是其啟動(dòng)性能和調(diào)速性能。作為調(diào)速性能，隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)得到了很好的解決，所以一直處于弱勢(shì)的是其啟動(dòng)性能。因?yàn)樵谠撾A段，由于啟動(dòng)過程中措施不到位導(dǎo)致電流過大有可能會(huì)出現(xiàn)燒毀電機(jī)和引發(fā)電網(wǎng)故障的現(xiàn)象，所以在工程界比較重視電機(jī)的啟動(dòng)問題。第2章 三相異步電機(jī)運(yùn)行原理及特性2.1 三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相異步電機(jī)主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子是靜止不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)的部分，在定子和轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙，叫空氣隙。定子由鐵心、繞組和機(jī)座三部分組成。定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，它由0.5mm的硅鋼片疊壓而成，片與片自間是絕緣的，以減少渦流損耗。硅鋼片的內(nèi)圈沖

6、有定子槽，槽中安放繞組，鐵心被疊壓后成為一整體，固定于機(jī)座上。定子繞組是電機(jī)的電路部分，由許多線圈連接而成，每個(gè)線圈有兩個(gè)有效邊，分放在兩個(gè)槽里。三相對(duì)稱繞組ax,by,cz可連接成三角形或星形。機(jī)座主要用于固定和支撐鐵心定子。轉(zhuǎn)子由鐵心和繞組組成。轉(zhuǎn)子鐵心壓裝在轉(zhuǎn)軸上，由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子鐵心也是電機(jī)磁路的一部分。異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組多采用鼠籠式，它是在轉(zhuǎn)子鐵心槽里插入銅條，再將全部銅條兩端焊接在兩個(gè)銅端環(huán)上組成，小型鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組多用鋁離心澆注而成。異步電機(jī)的繞組除了鼠籠式還有線繞式。線繞式轉(zhuǎn)子繞與定子繞組一樣，轉(zhuǎn)子繞組一般是連接成星形的三相繞組轉(zhuǎn)子繞組組成的磁極數(shù)與定子相同，線繞式轉(zhuǎn)子通過

7、軸上的滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子回路中接入外加電阻，用以改善啟動(dòng)性能和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。鼠籠式和線繞式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子構(gòu)造雖然不同，但其工作原理是相同的。2.2三相異步電機(jī)的工作原理 直流電動(dòng)機(jī)是通過一靜止的磁場(chǎng)與通入電樞繞組中的電流相互作用而產(chǎn)生一恒定方向上的電磁轉(zhuǎn)矩使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。而異步電機(jī)是通過一旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)與感應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)所產(chǎn)生的電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 上圖是三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)的工作原理圖，定子上裝有對(duì)稱三相繞組，在圓柱體的轉(zhuǎn)子鐵心上嵌有均勻分布的導(dǎo)條，導(dǎo)條兩端分別用銅環(huán)把他們連接成一個(gè)整體。當(dāng)定子接通三項(xiàng)電源后，即在定子、轉(zhuǎn)子之間的氣隙內(nèi)建立了一同步速為n1的旋轉(zhuǎn)磁

8、場(chǎng)。磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)將切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，根據(jù)電磁感應(yīng)定律可知，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，其方向可由右手定則確定。磁場(chǎng)順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)體相對(duì)磁體為逆時(shí)針方向切割磁力線。轉(zhuǎn)子上半邊導(dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)的方向?yàn)槌鰜淼?，用表示；下半邊?dǎo)體感應(yīng)電勢(shì)的方向?yàn)檫M(jìn)去的，用表示。因轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，導(dǎo)體中有電流，其方向與電勢(shì)相同。載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中再受到磁力作用 ，其方向由左手定則確定，如圖（2.1）。這樣，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體上形成一個(gè)順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩。于是 轉(zhuǎn)子就跟著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 綜上，三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的必備條件：一是電動(dòng)機(jī)的定子必須產(chǎn)生一個(gè)在空間不斷旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，二是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子必須是閉合導(dǎo)體。2.3 三相

9、異步電動(dòng)機(jī)工作特性1 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性流導(dǎo)體在磁異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩t是由載場(chǎng)中受電磁力的作用而產(chǎn)生的，它使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，tcsr2ui2/(f1 r22+f1s2x202)。u1定子繞組線電壓有效值，單位伏特（v）；f1定子電源頻率，單位是赫茲(hz)；s電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率；r2轉(zhuǎn)子繞組一相電阻，單位是歐姆()；x20轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)一相感抗，單位是歐姆()；c與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的比例常數(shù)。為了分析方便，將異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩t代替電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩t2 。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子參數(shù)r2及x20是一定的，電源頻率f1也是一定的，故當(dāng)電源電壓u1一定時(shí)，上式即表明異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩t只與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，因此可

10、用函數(shù)式t 表示，稱為異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性，畫出其圖象則稱為轉(zhuǎn)矩特性曲。如下圖所示： 圖2.2 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線2 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩的實(shí)用計(jì)算式旋轉(zhuǎn)機(jī)械的機(jī)械功率等于轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的乘積,對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言,就有p2=t2。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩t2用牛米(nm)作單位，旋轉(zhuǎn)角速度用弧度/秒(rad/s)作單位時(shí)，輸出功率p2的單位是瓦特。在電動(dòng)機(jī)中計(jì)算轉(zhuǎn)矩時(shí)輸出功率p2的單位是千瓦(kw)，轉(zhuǎn)速n的單位是轉(zhuǎn)/分(r/min)，可以將計(jì)算公式簡(jiǎn)化，在額定狀態(tài)下轉(zhuǎn)矩公式為:tn=9550pn/nn。圖2.3 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線電動(dòng)機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)，作用在軸上的有兩種轉(zhuǎn)矩，一

11、種是電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩t，一種是生產(chǎn)機(jī)械作用在軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩tl（其它如摩擦轉(zhuǎn)矩忽略不計(jì)），當(dāng)t=tl時(shí)，電動(dòng)機(jī)便以某種相應(yīng)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)ttl時(shí)，電動(dòng)機(jī)則提高轉(zhuǎn)速；當(dāng)ttl時(shí)，電動(dòng)機(jī)將降低轉(zhuǎn)速。 3 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性參數(shù)額定轉(zhuǎn)矩 ：額定轉(zhuǎn)矩t是指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下工作時(shí)，軸上輸出的最大允許轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩可根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌的額定功率和額定轉(zhuǎn)速用公式來求得。最大轉(zhuǎn)矩與過載系數(shù)電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于最大轉(zhuǎn)矩tm，而且不許太接近tm，否則，電動(dòng)機(jī)略一過載，電動(dòng)機(jī)便停轉(zhuǎn)，因此，一般電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩較最大轉(zhuǎn)矩小得多。把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱作過載系數(shù)，它是表示電動(dòng)機(jī)過載能力的一個(gè)參數(shù)。

12、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)能力 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩tst是指電動(dòng)機(jī)剛起動(dòng)瞬間(n=0，s=1)的轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比可表示起動(dòng)能力，用起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)來表示，是標(biāo)明異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的重要指標(biāo)。 空載或輕載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)能力為11.8，一般的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)能力為1.52.4，在重負(fù)荷下起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，要求有大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故起動(dòng)能力可達(dá)2.63。第3章 三相異步電機(jī)啟動(dòng)出現(xiàn)的問題3.1 異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的要求1 電動(dòng)機(jī)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 2 一定大小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩前提下，啟動(dòng)電流越小越好。 3 啟動(dòng)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。 4 啟動(dòng)過程中功率損耗越小越好。3.2 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)問題電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性中最主要的

13、是它的起動(dòng)力矩。設(shè)起動(dòng)力矩為，為了機(jī)組能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，必須大于拖動(dòng)機(jī)械在n=0時(shí)的靜負(fù)載力矩加上靜摩擦阻力。圖3.1電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性曲線圖3.1曲線1表示異步機(jī)的ms曲線，曲線2和3表示（如圖3.1）兩種不同的負(fù)載特性曲線，為了能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，必須要求a點(diǎn)在b點(diǎn)或c點(diǎn)的上面，否則機(jī)組將轉(zhuǎn)動(dòng)不起來。根據(jù)力矩平衡關(guān)系可以得出，為了保證能順利加速到額定轉(zhuǎn)速，在整個(gè)起動(dòng)過程忠，必須保持正的加速度，也就要求電動(dòng)機(jī)的電磁力矩m在整個(gè)起動(dòng)過程中大于負(fù)載的制動(dòng)力矩。在相同的慣量下，力矩的差額越大，加速越快。慣量大得機(jī)械，起動(dòng)就較慢。對(duì)于重復(fù)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械來說，加速過程的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響是很大的。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性

14、的另一個(gè)問題是起動(dòng)電流，在起動(dòng)時(shí)電流的大小可以用等值電路來求得。異步機(jī)在額定電壓下的起動(dòng)電流常大于額定電流好幾倍。起動(dòng)電流太大的影響是：一方面將影響電源的電壓，太大的起動(dòng)電流將產(chǎn)生較大的線路壓降，使得電源電壓在起動(dòng)時(shí)下降，特別當(dāng)電源容量較小時(shí)電壓降更多，可能影響電源上其它電機(jī)的運(yùn)行。另一個(gè)方面，大的起動(dòng)電流將在線路及電機(jī)中產(chǎn)生損耗引起發(fā)熱，特別是當(dāng)加速力矩較小，機(jī)組的慣量j較大，起動(dòng)很慢的情況下，損耗將很多而發(fā)熱也更嚴(yán)重。由上面可以看出，對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求是不同的，須看負(fù)載的特性，電網(wǎng)的情況等因素而定。有時(shí)要求有大的起動(dòng)力矩，有時(shí)要求限制起動(dòng)電流的大小，有時(shí)兩個(gè)要求須同時(shí)滿足?？偟膩碚f，要考慮

15、下列各問題： 1.應(yīng)該有足夠大的起動(dòng)力矩，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性曲線；2 盡可能小的起動(dòng)電流；3 起動(dòng)的操作應(yīng)該很方便；所用的起動(dòng)設(shè)備應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；起動(dòng)過程中的功率損耗應(yīng)盡可能的少。3.3 工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械不同的起動(dòng)條件用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械有不同的起動(dòng)條件，有些機(jī)械在起動(dòng)時(shí)負(fù)載力矩很小，隨著速度的增大力矩漸增大到額定值，這些負(fù)載的例子如鼓風(fēng)機(jī)，它的負(fù)載力矩差不多和轉(zhuǎn)速的平方成正比，起動(dòng)時(shí)只需克服一些靜摩擦力矩。有些機(jī)械在起動(dòng)時(shí)負(fù)載力矩就和額定轉(zhuǎn)速時(shí)一樣大，這類的例子象卷揚(yáng)機(jī)等起重設(shè)備。有些機(jī)械則在起動(dòng)過程中負(fù)載較輕，等速度高起來以后再加上負(fù)載，例如機(jī)床等。此外，起動(dòng)的頻繁程度也是需要考慮的因素。

16、有些機(jī)械起動(dòng)次數(shù)少，有些則不斷地停而又再起動(dòng)。這一切因素都將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能提出不同的要求。第4章 三相異步電機(jī)的典型啟動(dòng)方式4.1 直接啟動(dòng)直接啟動(dòng)就是用閘刀開關(guān)或接觸器把電機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。在變壓器容量允許的情況下，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)該盡可能采用全電壓直接起動(dòng)，既可以提高控制線路的可靠性，又可以減少電器的維修工作量。電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路常用于只需要單方向運(yùn)轉(zhuǎn)的小功率電動(dòng)機(jī)的控制。例如小型通風(fēng)機(jī)、水泵以及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備。圖4.1是電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路的電氣原理圖。這是一種最常用、最簡(jiǎn)單的控制線路，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、停止的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)距離控制、頻繁操作等。圖4.1 電

17、動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路的電氣原理圖直接啟動(dòng)方法主要受電網(wǎng)配電變壓器的容量限制，過大啟動(dòng)電流可能會(huì)使電壓下降，影響在同一電網(wǎng)上其他設(shè)備的正常運(yùn)行。一般異步電機(jī)的功率小于7.5千瓦時(shí)允許直接啟動(dòng)，對(duì)于更大容量的電機(jī)能否使用要視配電變壓器的容量和各地電網(wǎng)部門而定。4.2 軟啟動(dòng)以上幾種降壓?jiǎn)?dòng)的方法是有級(jí)啟動(dòng)，啟動(dòng)的平滑性不高，應(yīng)用一些自動(dòng)控制線路組成的軟啟動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電機(jī)的無級(jí)平滑運(yùn)動(dòng)，這種方法稱為軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)分為磁控式和電子式兩種。磁控式故障率高，已被電子式取代。啟動(dòng)過程電機(jī)所加的電壓不是一個(gè)固定值，軟啟動(dòng)裝置輸出電壓安指定要求上升，被控電機(jī)電壓由零安指定斜率上升至全電壓，轉(zhuǎn)速相應(yīng)由零

18、上升到規(guī)定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)能保證電機(jī)在不同負(fù)載下平滑啟動(dòng)，減少電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沖擊，又降低對(duì)自身承受的較大結(jié)構(gòu)沖擊力。軟啟動(dòng)可以設(shè)定起始電壓、 上升方式、啟動(dòng)電流倍數(shù)等參數(shù)，以適用重載、輕載啟動(dòng)不同情況。4.3 降壓?jiǎn)?dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接起動(dòng)時(shí)，控制線路簡(jiǎn)單，維修工作量較少。但是，并不是所有異步電動(dòng)機(jī)在任何情況下都可以采用全壓起動(dòng)。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的4-7倍。過大的起動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，減少電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)根本無法起動(dòng)，還要影響同一供電網(wǎng)路中其它設(shè)備的正常工作。如何判斷一臺(tái)電動(dòng)機(jī)能否全壓起動(dòng)呢？一般規(guī)定，電

19、動(dòng)機(jī)容量在10kw以下者，可直接起動(dòng)。10kw以上的異步電動(dòng)機(jī)是否允許直接起動(dòng)，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電源變壓器容量的比值來確定。對(duì)于給定容量的電動(dòng)機(jī)，一般用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來估計(jì)：iq/ie（3/4+電源變壓器容量）/（4電動(dòng)機(jī)容量），式中 iq電動(dòng)機(jī)全電壓起動(dòng)電流；ie電動(dòng)機(jī)額定電流。若計(jì)算結(jié)果滿足上述經(jīng)驗(yàn)公式，一般可以全壓起動(dòng)，否則不予全壓起動(dòng),應(yīng)考慮采用降壓起動(dòng)。有時(shí)，為了限制和減少起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊作用，允許全壓起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，也多采用降壓起動(dòng)方式。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的方法有以下幾種：定子電路串電阻（或電抗）降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、y-降壓起動(dòng)、-降壓起動(dòng)等.使用這些方法都

20、是為了限制起動(dòng)電流,(一般降低電壓后的起動(dòng)電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的2-3倍)，減小供電干線的電壓降落，保障各個(gè)用戶的電氣設(shè)備正常運(yùn)行。1 串電阻（或電抗）降壓起動(dòng)控制線路 在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，常在三相定子電路中串接電阻（或電抗）來降低定子繞組上的電壓，使電動(dòng)機(jī)在降低了的電壓下起動(dòng)，以達(dá)到限制起動(dòng)電流的目的。一旦電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，切除串聯(lián)電阻（或電抗），使電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓正常運(yùn)行。這種線路的設(shè)計(jì)思想，通常都是采用時(shí)間原則按時(shí)切除起動(dòng)時(shí)串入的電阻（或電抗）以完成起動(dòng)過程。在具體線路中可采用人工手動(dòng)控制或時(shí)間繼電器自動(dòng)控制來加以實(shí)現(xiàn)。圖4.2 定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路圖4.2是定子串電阻降壓起

21、動(dòng)控制線路。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)在三相定子電路中串接電阻，使電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓降低，起動(dòng)后再將電阻短路，電動(dòng)機(jī)仍然在正常電壓下運(yùn)行。這種起動(dòng)方式由于不受電動(dòng)機(jī)接線形式的限制，設(shè)備簡(jiǎn)單，因而在中小型機(jī)床中也有應(yīng)用。機(jī)床中也常用這種串接電阻的方法限制點(diǎn)動(dòng)調(diào)整時(shí)的起動(dòng)電流。圖4.2（a）控制線路的工作過程如下：按sb2，km1得電（電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)），kt 得電 ，km2得電（短接電阻，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行），按sb1，km2斷電，其主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)停車。 只要km2得電就能使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。但線路圖(a)在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后km1與kt一直得電動(dòng)作，這是不必要的。線路圖(b)就解決了這個(gè)問題，接觸器km2得電后，其

22、動(dòng)斷觸點(diǎn)將km1及kt斷電，km2自鎖。這樣，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，只要km2得電，電動(dòng)機(jī)便能正常運(yùn)行。 串電阻起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是控制線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，動(dòng)作可靠，提高了功率因數(shù)，有利于保證電網(wǎng)質(zhì)量。但是，由于定子串電阻降壓起動(dòng)，起動(dòng)電流隨定子電壓成正比下降，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則按電壓下降比例的平方倍下降。同時(shí)，每次起動(dòng)都要消耗大量的電能。因此，三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用電阻降壓的起動(dòng)方法，僅適用于要求起動(dòng)平穩(wěn)的中小容量電動(dòng)機(jī)以及起動(dòng)不頻繁的場(chǎng)合。大容量電動(dòng)機(jī)多采用串電抗降壓起動(dòng)。2 串自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路在自耦變壓器降壓起動(dòng)的控制線路中，限制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流是依靠自耦變壓器的降壓作用來實(shí)現(xiàn)的。自耦變壓器的初

23、級(jí)和電源相接，自耦變壓器的次級(jí)與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)。自耦變壓器的次級(jí)一般有3個(gè)抽頭，可得到3種數(shù)值不等的電壓。使用時(shí)，可根據(jù)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求靈活選擇。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，一旦起動(dòng)完畢，自耦變壓器便被切除，電動(dòng)機(jī)直接接至電源，即得到自耦變壓器的一次電壓，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入全電壓運(yùn)行。通常稱這種自耦變壓器為起動(dòng)補(bǔ)償器。這一線路的設(shè)計(jì)思想和串電阻起動(dòng)線路基本相同，都是按時(shí)間原則來完成電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的。圖4.3 定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)控制線路在自耦變壓器降壓起動(dòng)過程中，起動(dòng)電流與起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的比值按變比平方倍降低。在獲得同樣起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況下，采用自耦變壓器降壓起動(dòng)從電網(wǎng)獲取的

24、電流，比采用電阻降壓起動(dòng)要小得多，對(duì)電網(wǎng)電流沖擊小，功率損耗小。所以自耦變壓器被稱之為起動(dòng)補(bǔ)償器。換句話說，若從電網(wǎng)取得同樣大小的起動(dòng)電流，采用自耦變壓器降壓起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這種起動(dòng)方法常用于容量較大、正常運(yùn)行為星形接法的電動(dòng)機(jī)。其缺點(diǎn)是自耦變壓器價(jià)格較貴，相對(duì)電阻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，且是按照非連續(xù)工作制設(shè)計(jì)制造的，故不允許頻繁操作。3 y降壓起動(dòng)控制線路線路設(shè)計(jì)思想：y降壓起動(dòng)也稱為星形三角形降壓起動(dòng)，簡(jiǎn)稱星三角降壓起動(dòng)。這一線路的設(shè)計(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過程。所不同的是，在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓220v，減小了起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。

25、而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓380v，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，均可采用這種線路。定子繞組接成y降壓起動(dòng)的自動(dòng)控制線路如圖8所示。圖4.4 y降壓起動(dòng)控制線路圖中，可以看到主電路中有三組主觸點(diǎn)，其中接觸器km2和km3主觸點(diǎn)一定不能同時(shí)閉合，意味著電源將被短路。所以，控制線路的設(shè)計(jì)必須保證一個(gè)接觸器吸和時(shí)，另一個(gè)接觸器不能吸和，這就叫做互鎖。也就是說km2和km3兩個(gè)接觸器需要互鎖。通常的方法是在控制線路中解除其km2與km3線圈的支路里分別串聯(lián)對(duì)方的一個(gè)動(dòng)斷輔助觸電。這樣，每個(gè)接觸器線圈能否被

26、接通，將取決于另一個(gè)接觸器是否處于釋放狀態(tài)，如解除其km2已接通，它的動(dòng)斷輔助觸點(diǎn)八km3線圈的電路斷開，從而保證km2和km3兩個(gè)接觸器不會(huì)同時(shí)吸合。這一對(duì)動(dòng)斷觸點(diǎn)叫做互鎖觸點(diǎn)。y-降壓起動(dòng)控制線路的工作原理如下：合上電源開關(guān)qs，按下起動(dòng)按鈕sb2，這時(shí)，接觸器km1、km2時(shí)間繼電器kt線圈通電，解除其km1主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合。km2主觸點(diǎn)閉合與km2互鎖觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)按y形接法起動(dòng)，經(jīng)過所整定延時(shí)時(shí)間后，時(shí)間繼電器kt的動(dòng)合觸點(diǎn)閉合和動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，使接觸器km2線圈斷電，接觸器km2主觸點(diǎn)斷開，電動(dòng)機(jī)暫時(shí)斷電，同時(shí)接觸器km2互鎖觸點(diǎn)閉合，使得接觸器km3線圈通電，接觸器km3主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)改為三角形連接，然后進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)接觸器km3互鎖觸點(diǎn)斷開，使時(shí)間繼電器kt線圈斷電。y接法的起動(dòng)的電流僅為接法的三分之一，從而限制了起動(dòng)電流，但是y接法的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為接法的三分之一，所以y-起動(dòng)只適用空載或輕載起動(dòng)。這種方法適用在正常運(yùn)行時(shí)繞組是三角接法的電機(jī)。電機(jī)定子的六個(gè)線頭都引出來，接到換接開關(guān)上。在起動(dòng)時(shí)先將定子