電機(jī)拖動(dòng)課程設(shè)計(jì) 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)1. 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%，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

2、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)。總之，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)簡單、成本低、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。隨著我國現(xiàn)代化工業(yè)進(jìn)程不斷加快，能源消耗越來越大，能源緊張問題日益突出，作為能源消耗大戶

3、之一的電機(jī)在節(jié)能方面大有潛力可挖。對(duì)于帶周期性負(fù)載和長期輕載運(yùn)行的電機(jī)，在不采取節(jié)能措施情況下用電效率低，功率因數(shù)低。通過對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能控制，可明顯提高用電效率和提高功率因數(shù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。因此，電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的理論研究和節(jié)能技術(shù)研究近年來備受關(guān)注。三相異步電機(jī)主要用作電動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械。例如，在工業(yè)應(yīng)用中，它可以拖動(dòng)風(fēng)機(jī)，泵，壓縮機(jī)，中小型軋鋼設(shè)備，各種金屬切削機(jī)床，輕工機(jī)械，礦山機(jī)械等。在農(nóng)業(yè)中，可以拖動(dòng)水泵，脫粒機(jī)，粉碎機(jī)以及其他農(nóng)副產(chǎn)品的加工機(jī)械等。在民用電器中，電扇，洗衣機(jī)，電冰箱，空調(diào)機(jī)等都有單相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)?？傊?，異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用范圍廣，需要量大，是實(shí)現(xiàn)電氣化不可缺

4、少的動(dòng)力設(shè)備。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子繞組接到交流電源上，轉(zhuǎn)子繞組自身短路，由于電磁感應(yīng)的關(guān)系，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方案2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)直接加額定電壓，定子回路不串任何電器元件時(shí)的啟動(dòng)。特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)定子繞組的工作電壓和啟動(dòng)電壓相等。三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大，以保證生產(chǎn)機(jī)械的正常啟動(dòng)。縮短啟動(dòng)時(shí)間；啟動(dòng)電流要小。以減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊。由三相異步電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的物理表達(dá)式知道，在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)。即轉(zhuǎn)差率 s1，主磁通 額定磁通的1/2，

5、功率因數(shù)cos 很小，造成了起動(dòng)電流相當(dāng)大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 并不大的結(jié)果。例如，對(duì)于普通鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流 （47）in （ 為起動(dòng)電流倍數(shù)）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 tn（0.91.3） 對(duì)于繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩t stn 。起動(dòng)電流過大，對(duì)電網(wǎng)沖擊大。使電網(wǎng)電壓降低，對(duì)電機(jī)前端供電變壓器影響大。使得變壓器輸入電壓幅度下降，超過了額定值的允許偏差10%或更嚴(yán)重。這樣，一方面影響了異步電機(jī)本身，由于tst與電壓 u的平方成正比，導(dǎo)致tst下降更多，當(dāng)重載時(shí)電機(jī)將不能起動(dòng)；另一方面，影響由同一臺(tái)供電變壓器供電的其它負(fù)載，如電燈會(huì)變暗，用電設(shè)備失常，重載的異步電機(jī)可能停轉(zhuǎn)等。 下面兩種情況不能直接啟動(dòng)

6、。變壓器與 電機(jī)容量之比不足夠大。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求。綜上所述，三相異步電機(jī)直接起動(dòng)的情況只適應(yīng)于供電變壓器容量較大，電動(dòng)機(jī)容量小于 7.5kw的小容量鼠籠式異步電機(jī)。對(duì)于大容量鼠籠式異步電機(jī)和繞線式異步電動(dòng)機(jī)可采用如下方法：（1）降低定子電壓；（2）加大定子端電阻或電抗；（3）對(duì)于繞線式異步電機(jī)還可以采用加大轉(zhuǎn)子端電阻或電抗的方法。對(duì)于鼠籠式異步電機(jī)，可以結(jié)構(gòu)上采取措施，如增大轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻，改進(jìn)轉(zhuǎn)子槽形。總結(jié)： 直接起動(dòng)即全壓起動(dòng)。直接啟動(dòng)的條件：由于直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流很大，因此在什么情況下采用直接啟動(dòng)，有關(guān)供電、動(dòng)力部門都有規(guī)定，主要取決于電動(dòng)機(jī)的功率與供電變壓器的容量之比值。 一般在

7、有獨(dú)立變壓器供電（即變壓器供動(dòng)力用電）的情況下： 1：若電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)頻繁時(shí)，電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的20%時(shí)允許直接啟動(dòng)； 2：若電動(dòng)機(jī)不經(jīng)常啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)功率小于變壓器容量的30%時(shí)也允許直接啟動(dòng)。如果沒有獨(dú)立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)比較頻繁，則常按經(jīng)驗(yàn)公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動(dòng)。 全壓起動(dòng)條件：（1）異步電動(dòng)機(jī)功率低于7.5kw（2）：kf小于或等于1/4乘以3加電源總?cè)萘?啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)容量 直接起動(dòng)時(shí)的影響：（1）起動(dòng)電流較大，可達(dá)額定電流的47 倍，甚至達(dá)到812倍。（2）過大的起動(dòng)電流造成電機(jī)過熱，影響電動(dòng)機(jī)的壽命。（3）過大的起動(dòng)電流使電動(dòng)機(jī)受到電

8、動(dòng)力的沖擊，繞組變形可能造成短路而燒毀電動(dòng)機(jī)。（4）過大的起動(dòng)電流會(huì)使電網(wǎng)線路電壓降增大，對(duì)同一線路中的其他電器設(shè)備造成影響。 2.2 籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 2.2.1 定子串電抗器啟動(dòng)起動(dòng)時(shí)電抗器接入定子電路，起動(dòng)后，切除電抗器，進(jìn)入正常運(yùn)行。三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，每相等效電路如圖11所示。電源額定電壓直接加在短路阻抗上，定子側(cè)串入電抗x起動(dòng)時(shí)，每相等效電路如圖12所示，un加在（jx+）上，而上的電壓是u/。定子側(cè)串電抗起動(dòng)可以理解為增大定子側(cè)電抗值，也可以理解為降低定子側(cè)實(shí)際所加電壓，其目的是減小起動(dòng)電流。在定子側(cè)串入電抗后，其堵轉(zhuǎn)電流為i/s 圖2-1 直接起動(dòng) 圖2-2 定子串電

9、抗起動(dòng) 三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的時(shí)候轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，這是由于電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，短路阻抗中，所致，一般的說，。因此，串電抗起動(dòng)時(shí)，可以近似把zk的模值與x相加，而不考慮阻抗角，誤差不大。設(shè)串電抗時(shí)電動(dòng)機(jī)定子電壓與直接起動(dòng)時(shí)定子的額定電壓比值為u，則：式中， 分別是定子串電抗與不串電抗時(shí)候的堵轉(zhuǎn)電流；分別是定子串電抗與不串電抗時(shí)候的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)選定u時(shí)，定子應(yīng)串的電抗為：從減小起動(dòng)電流和改善電網(wǎng)電壓品質(zhì)的角度看，定子回路中串電阻或是串電抗效果是一樣的。但是串電阻將增加起動(dòng)損耗，浪費(fèi)電能，只有在電機(jī)容量較小時(shí)才允許使用，大中型電機(jī)僅采用串電抗起動(dòng)。定子回路串電阻或是電抗都能減小起動(dòng)電流，使得電網(wǎng)的沖擊

10、電流減小，對(duì)改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性是有利的。但是，問題的另一面是，隨著起動(dòng)電流的減小，電機(jī)產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著變化，有必要對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行校驗(yàn)，看它是否能滿足生產(chǎn)工藝的要求，拖動(dòng)系統(tǒng)是否能順利的升速到要求的轉(zhuǎn)速根據(jù)圖示的等值電路，起動(dòng)時(shí)的電磁功率為：對(duì)于恒定的同步角速度，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的平方成正比。利用這個(gè)重要關(guān)系式可以得出結(jié)論：不管是定子回路串電阻還是電抗，只要能將起動(dòng)電流改變?yōu)橹苯悠饎?dòng)是的倍，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就將變成直接起動(dòng)時(shí)的倍。顯然，如果起動(dòng)電流是直接起動(dòng)時(shí)的1/2，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將是直接起動(dòng)時(shí)的1/4。因?yàn)槭蠡\異步機(jī)的直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩本來就不大，采用定子回路串電阻或是電抗后起動(dòng)轉(zhuǎn)矩就更小，必須對(duì)這種起

11、動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大幅度下降進(jìn)行校驗(yàn)，看它是否能保證拖動(dòng)系統(tǒng)順利完成起動(dòng)任務(wù)。一般地說由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，所以定子回路串阻抗的起動(dòng)方法只適用于輕載起動(dòng)或者是空載起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械。 2.2.2星-三角啟動(dòng)凡正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的是三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)臨時(shí)成星形，待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，在將定子繞組通過y降壓啟動(dòng)裝置接換成三角形運(yùn)行，這種啟動(dòng)方法叫y降壓啟動(dòng)。屬于電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)的一種方式，由于啟動(dòng)時(shí)定子繞組的電壓只有原運(yùn)行電壓的，啟動(dòng)力矩較小只有原力矩的，所以這種啟動(dòng)電路適用于輕載或空載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。圖2-3 三相異步電動(dòng)機(jī)y降壓控制接線示意圖特點(diǎn)：定子繞組星形接法時(shí)，啟動(dòng)電壓為直接啟動(dòng)

12、采用三角形接法的1/3，起動(dòng)電流為三角形接法的1/3因而啟動(dòng)電流特性好，線路比較簡單，投資少，其中啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性差，所以該線路適應(yīng)用于輕載或空載啟動(dòng)場(chǎng)合。線路分析如下：1、合上空氣開關(guān)qf接通三相電源，2、按下啟動(dòng)按鈕sb2，首先交流接觸器km3線圈通電吸合，km3的三對(duì)主觸頭將定子繞組尾端聯(lián)在一起。km3的輔助常開觸點(diǎn)接通使交流接觸器km1線圈通電吸合，km1三對(duì)主常觸頭閉合接通電動(dòng)機(jī)定子三相繞組的首端，電動(dòng)機(jī)在y接下低壓啟動(dòng)。 3、隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，待接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)（或觀察電流表接近額定電流時(shí)），按下運(yùn)行按鈕sb3，此時(shí)bs3的常閉觸點(diǎn)斷開km3線圈的回路，km3失電釋放，常開主觸頭釋放

13、將三相繞組尾端連接打開，sb3的常開接點(diǎn)接通中間繼電器ka線圈通電吸合，ka的常閉接點(diǎn)斷開km3電路（互鎖），km3的常開接點(diǎn)吸合，通過sb2的常閉接點(diǎn)和km1常開互鎖接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自保，同時(shí)通過km3常閉接點(diǎn)（互鎖）使接觸器km2線圈通電吸合，km2主觸頭閉合將電動(dòng)機(jī)三相繞組連接成，使電動(dòng)機(jī)在接法下運(yùn)行。完成了y接壓啟動(dòng)的任務(wù)。 4、熱繼電器fr作為電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)，熱繼電器fr的熱元件接在三角形的里面，流過熱繼電器的電流是相電流，定值時(shí)應(yīng)按電動(dòng)機(jī)額定電流的計(jì)算。 5、km2及km3常閉觸點(diǎn)構(gòu)成互鎖環(huán)節(jié)，保證了電動(dòng)機(jī)y接法不可能同時(shí)出現(xiàn)，避免發(fā)生將電源短路事故。三相異步電動(dòng)機(jī)y降壓控制接線示意圖安

14、裝注意事項(xiàng)：1、y降壓啟動(dòng)電路，只適用于形接線，380v的鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。不可用于y形接線的電動(dòng)機(jī)應(yīng)為啟動(dòng)時(shí)已是y形接線，電動(dòng)機(jī)全壓啟動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)入形運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)繞組會(huì)應(yīng)電壓過高而燒毀。 2、接線時(shí)應(yīng)先將電動(dòng)機(jī)接線盒的連接片拆除。 3、接線時(shí)應(yīng)特別注意電動(dòng)機(jī)的首尾端接線相序不可有錯(cuò)，如果接線有錯(cuò)，在通電運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)左轉(zhuǎn)，運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)右轉(zhuǎn)，應(yīng)為電動(dòng)機(jī)突然反轉(zhuǎn)電流劇增燒毀電動(dòng)機(jī)或造成掉閘事故。 4、如果需要調(diào)換電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)在電源開關(guān)負(fù)荷側(cè)調(diào)電源線為好，這樣操作不容易造成電動(dòng)機(jī)首尾端接線錯(cuò)誤。 5、電路中裝電流表的目的，是監(jiān)視電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、運(yùn)行電流的，電流表的量程應(yīng)按電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍

15、選擇。 常見故障： 1、y啟動(dòng)過程正常，但按下sb3后電動(dòng)機(jī)發(fā)出異常聲音轉(zhuǎn)速也急劇下降，這是為什么？ 分析現(xiàn)象；接觸器切換動(dòng)作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動(dòng)機(jī)后，從故障現(xiàn)象分析，很可能是電動(dòng)機(jī)主回路接線有誤，使電路由y接轉(zhuǎn)到接時(shí)，送入電動(dòng)機(jī)的電源順序改變了，電動(dòng)機(jī)由正常啟動(dòng)突然變成了反序電源制動(dòng)，強(qiáng)大的反向制動(dòng)電流造成了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速急劇下降和異常聲音。 處理故障；核查主回路接觸器及電動(dòng)機(jī)接線端子的接線順序。 2、線路空載試驗(yàn)工作正常，接上電動(dòng)機(jī)試車時(shí)，一起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)就發(fā)出異常聲音，轉(zhuǎn)子左右顫動(dòng)，立即按sb1停止，停止時(shí)km2和km3的滅弧罩內(nèi)有強(qiáng)烈的電弧現(xiàn)象。這是為什么？分

16、析現(xiàn)象；空載試驗(yàn)時(shí)接觸器切換動(dòng)作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動(dòng)機(jī)后，從故障現(xiàn)象分析是由于電動(dòng)機(jī)缺相所引起的。電動(dòng)機(jī)在y起動(dòng)時(shí)有一相繞組為接入電路，電動(dòng)機(jī)造成單相啟動(dòng)，由于缺相繞組不能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向不定而左右顫動(dòng)。 處理故障；檢查接觸器接點(diǎn)閉合是否良好，接觸器及電動(dòng)機(jī)端子的接線是否緊固。 2.2.3 自耦減壓啟動(dòng)在定子回路中串阻抗雖然能滿足電網(wǎng)減小起動(dòng)電流的要求，但是往往因?yàn)槠饎?dòng)轉(zhuǎn)矩過小而滿足不了生產(chǎn)工藝的要求。為了解決這個(gè)矛盾人們采用自耦減壓起動(dòng)。三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器降壓起動(dòng)稱為自耦減壓起動(dòng)，其接線圖如圖所示。起動(dòng)時(shí)，開關(guān)k投向起動(dòng)一邊，電動(dòng)機(jī)的

17、定子繞組通過自耦變壓器接到三相電源上，當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定程度后，開關(guān)k投向運(yùn)行邊，自耦變壓器被切除，電動(dòng)機(jī)定子直接接到電源上，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。自耦減壓起動(dòng)時(shí)，一相電路如圖所示。 圖2-4 自耦減壓起 圖2-5 自耦減壓起動(dòng)一相電路電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓下降為u，與直接起動(dòng)時(shí)電壓un的關(guān)系為：電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)電流為,與直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流之間關(guān)系為：自耦變壓器高壓邊的起動(dòng)電流為，與之間的關(guān)系為：因此，降壓起動(dòng)與直接起動(dòng)相比，供電變壓器提供的起動(dòng)電流的關(guān)系為 ： 自耦變壓器降壓時(shí)電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為，與直接起動(dòng)時(shí)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系為：由以上可以看出，采用自耦減壓起動(dòng)時(shí)，與直接起動(dòng)相比較，電壓降低到n2/n

18、1倍，堵轉(zhuǎn)電流與堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩降低到（n2/n1）2倍。換句話說：如果采用自耦減壓起動(dòng)，則起動(dòng)電流變化的比值和轉(zhuǎn)矩變化的比值相等，都是直接起動(dòng)時(shí)的ka分之一。自耦減壓起動(dòng)，比起定子串阻抗起動(dòng)，當(dāng)限定的起動(dòng)電流相同時(shí)，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩?fù)p失較少，比y起動(dòng)靈活，并且當(dāng)n2/n1較大時(shí)，可以拖動(dòng)較大的負(fù)載起動(dòng)。但是，自耦變壓器體積大，價(jià)格高，也不能帶重負(fù)載起動(dòng)。自耦減壓起動(dòng)在較大容量鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用。前面介紹的幾種鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)方法，主要目的都是減小起動(dòng)電流，但同時(shí)有都程度不同地降低了堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，因此，只適合空載或輕載起動(dòng)，尤其要求起動(dòng)過程很快的情況下，則經(jīng)常需要堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩較大的異步電動(dòng)機(jī)，加大堵

19、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的方法是增大轉(zhuǎn)子電阻。對(duì)于繞線型異步電動(dòng)機(jī)，則可在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻。對(duì)于鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，只有設(shè)法加大鼠籠本身的電阻值。2.3繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 2.3.1 轉(zhuǎn)子回路串電阻的啟動(dòng) 繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入電阻，可以減小定子電流。當(dāng)所串入的電阻rs合適，可以增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)所串電阻折合值為：即sm=1，電動(dòng)機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩達(dá)最大值。為什么在繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入電阻后，定、轉(zhuǎn)子電流減小了，而堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩卻能增大？從電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩公式知道，在氣隙每極磁通量一定時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩t與轉(zhuǎn)子有功電流成正比。已知串入電阻rs后，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角為：即角比不串時(shí)小很多，使得值增大。盡管剛起

20、動(dòng)時(shí)，因?yàn)榇娮枋沟脺p小，但值的增大，使得轉(zhuǎn)子有功電流反而增大了，從而增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)然，過分增大所串電阻，雖然會(huì)增大，其極限值為1，因轉(zhuǎn)子電流減小使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也跟著減小。圖26（a）是繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的示意圖，為了簡單，也有采用圖26（b）不對(duì)稱電阻。 圖26（a） 圖26（b）繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)多用在拖動(dòng)那些要求堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大的生產(chǎn)機(jī)械，如起重機(jī)械，球磨機(jī)，空壓機(jī)，皮帶運(yùn)輸機(jī)以及礦井提升機(jī)等。為了減小繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與集電環(huán)間的摩擦損耗，有些電機(jī)安裝了電刷提起裝置。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢后，把轉(zhuǎn)子三相繞組彼此短路，將電刷從集電環(huán)上舉起。2.3.2 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)對(duì)于那

21、些單純?yōu)榱讼拗破饎?dòng)電流增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的繞線型異步電動(dòng)機(jī)，可以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)，如圖18所示。頻敏變阻器是一個(gè)三相鐵心線圈，它的鐵心是由實(shí)心鐵板或鋼板疊加而成，板的厚度為3050mm。圖18中，接觸器點(diǎn)k斷開時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動(dòng)。起動(dòng)過程結(jié)束后，接觸器點(diǎn)k再閉合，切除頻敏變阻器，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。頻敏變阻器每一相的等效電路與變壓器空載運(yùn)行時(shí)的等效電路是一致的。忽略繞組漏阻抗時(shí)，其勵(lì)磁阻抗為勵(lì)磁電阻與勵(lì)磁電抗串聯(lián)組成，用表示。但是，與一般變壓器勵(lì)磁阻抗不完全相同，主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：頻率為50hz的電流通過時(shí)，阻抗比一般的變壓器勵(lì)磁阻抗小的多。這樣，串在轉(zhuǎn)子回路中，既限制了定.

22、轉(zhuǎn)子電流，又不致使堵轉(zhuǎn)電流過小而減小堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。頻率為50hz的電流通過時(shí)，。其原因，頻敏變阻器中磁通密度取的較高，鐵心處于飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電流較大，因此，勵(lì)磁電抗較小。而鐵心是厚鐵板或后鋼板的，磁滯，渦流損耗都比較大，頻敏變阻器的單位重量鐵心中的損耗，與一般變壓器相比較要大幾百倍，因此較大。 圖27 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)繞線型三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)時(shí)（s=1），轉(zhuǎn)子回路頻率為50hz，因?yàn)椋D(zhuǎn)子回路主要是串入了電阻，提高了轉(zhuǎn)子回路的功率因數(shù)，既限制了堵轉(zhuǎn)電流，又提高了堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)過程中，隨著轉(zhuǎn)速升高，轉(zhuǎn)子回路頻率逐漸降低，頻敏變阻器中鐵損耗減小，電阻也?。浑娍挂残?。正因如此，電動(dòng)機(jī)

23、在幾乎整個(gè)起動(dòng)過程中始終保持較大的電磁轉(zhuǎn)矩。為了用戶的方便，頻敏變阻器的等效阻抗是可以調(diào)節(jié)的。實(shí)際的頻敏變阻器線圈上都有幾級(jí)中間抽頭，供使用時(shí)選擇一個(gè)比較合適的等效阻抗值。鐵損和磁密的平方成正比，改變線圈的匝數(shù)將引起等效阻抗的較大變化。中間抽頭受到結(jié)構(gòu)條件的限制，只能是有限的幾種，不可能適應(yīng)緊密調(diào)節(jié)的需要。為了將起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比較準(zhǔn)確的整定在要求的數(shù)值上，頻敏變阻器都裝有調(diào)節(jié)氣隙長度的活動(dòng)鐵心。氣隙越大，磁密越小，等效阻抗也愈小。結(jié)論在本次的課程設(shè)計(jì)是以電機(jī)與拖動(dòng)的教材為主線，基本能按照設(shè)計(jì)任務(wù)書，指導(dǎo)書，技術(shù)條件的要求進(jìn)行。通過上面的設(shè)計(jì)可知：利用晶閘管調(diào)壓的軟起動(dòng)方式可以獲得較為理想的軟起動(dòng)效果的理論。即在同等的條件下，起動(dòng)控制電路具有較簡練的結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)工作可靠性高，這種方式可以較小的成本獲取較高的起動(dòng)性能。通過研究，可以得到以下結(jié)論：1.異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)可以有效地減