基于Ansoft的三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)二維分析

1、中北大學(xué)2014屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目 錄1 引言11.1 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)研究的背景及意義11.2 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的發(fā)展與現(xiàn)狀11.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容22. 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式32.1 直接起動(dòng)32.2 降壓起動(dòng)42.2.1 定子串電阻或電抗器降壓起動(dòng)42.2.2 Y/降壓起動(dòng)62.2.3 定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)72.3 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)92.4 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)102.5 軟起動(dòng)器起動(dòng)102.6 變頻器起動(dòng)113. 分析軟件的選定113.1 Ansoft RMxprt概述113.2 Ansoft RMxprt使用說(shuō)明123.2.1 RMxprt一般流程123.2.2 RM

2、xprt設(shè)計(jì)輸入123.2.3 RMxprt設(shè)計(jì)輸出134. 三相異步電動(dòng)機(jī)模型的建立144.1 三相異步電動(dòng)機(jī)主要性能數(shù)據(jù)設(shè)置過(guò)程144.2 三相異步電動(dòng)機(jī)定子的設(shè)置過(guò)程144.3 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)置過(guò)程154.4 運(yùn)行Ansoft RMxprt164.5 沖片圖形與繞組分布圖174.6 創(chuàng)建項(xiàng)目的 Maxwell 2D 二維幾何模型195. 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的二維分析205.1 直接起動(dòng)的分析205.2 降壓起動(dòng)的分析225.2.1 定子串電抗(或電抗)降壓起動(dòng)的分析225.2.2 Y/降壓起動(dòng)的分析245.2.2 自耦變壓器降壓起動(dòng)的分析275.3 關(guān)系曲線集成圖296. 總結(jié)3

3、1附錄A 三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法比較32附錄B 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法比較33參考文獻(xiàn)34致 謝36第 II 頁(yè) 共 II 頁(yè)1 引言1.1 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)研究的背景及意義 電動(dòng)機(jī)是各種機(jī)械的動(dòng)力來(lái)源，用途眾多，應(yīng)用廣泛。其中，三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、價(jià)格便宜、過(guò)載能力強(qiáng)及應(yīng)用、安裝、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。三相異步電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)為三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動(dòng)機(jī)，由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱(chēng)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、

4、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠及重量輕成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還還便于派生各防護(hù)型式以使用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，它是電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)是一種反電勢(shì)負(fù)載，即以反電勢(shì)來(lái)平衡外加電壓。電機(jī)在起動(dòng)開(kāi)始時(shí)反電勢(shì)為零，沖擊電流很大。當(dāng)電機(jī)容量較大時(shí)，沖擊電流會(huì)對(duì)電網(wǎng)及其負(fù)載造成干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行，起動(dòng)電流過(guò)大時(shí)將使電機(jī)本身受到過(guò)大電磁力的沖擊，頻繁起動(dòng)，繞組會(huì)發(fā)熱。同時(shí)，由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使得負(fù)載使用壽命降低。特別是對(duì)經(jīng)常需要起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)影響較大。因此，研究異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，如何力求在較小的起動(dòng)

5、電流下得到足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且選擇合適的起動(dòng)方法是相當(dāng)重要的。1.2 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的發(fā)展與現(xiàn)狀 目前，最常見(jiàn)的是直接起動(dòng)方式，這是一種最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方法。就是用閘刀開(kāi)關(guān)或者接觸器把電機(jī)的定子繞組直接接到電網(wǎng)上。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作和起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是起動(dòng)電流很大。一般鼠籠式異步電機(jī)直接起動(dòng)的電流是額定電流的47倍，某些國(guó)產(chǎn)電機(jī)甚至可達(dá)812倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的12倍。雖然，起動(dòng)電流很大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。因此，直接起動(dòng)方法只適用于小容量電機(jī)起動(dòng)。 為了解決直接起動(dòng)帶來(lái)的一系列問(wèn)題，人們采用了各種降壓起動(dòng)技術(shù)，目前應(yīng)用較為普遍的有自耦變壓器起動(dòng)、串電阻或串電抗起動(dòng)、Y-起動(dòng)和延邊三角

6、形起動(dòng)等方法。這些傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方法在很大程度上緩解了大容量電機(jī)在相對(duì)較小容量電網(wǎng)上起動(dòng)時(shí)的矛盾，但它們只是縮短了大電流沖擊的時(shí)間，并沒(méi)有從本質(zhì)上解決問(wèn)題。而且這些起動(dòng)設(shè)備還存在一些固有的缺點(diǎn):如對(duì)負(fù)載的適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、觸點(diǎn)繼電器控制、維修工作量大以及浪費(fèi)能源等問(wèn)題。隨著自動(dòng)化、機(jī)械化要求日益提高，這些矛盾變得更加突出。 為了使電機(jī)能夠迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速正常工作，要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且起動(dòng)電流不能太大。因此，總是希望在起動(dòng)電流較小的情況下，能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。近三十年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代控制理論與電力電子技術(shù)的緊密結(jié)合，為電機(jī)的起動(dòng)節(jié)能提供了全新的思路從而出現(xiàn)了電

7、機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)。軟起動(dòng)技術(shù)具有傳統(tǒng)起動(dòng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。 近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都十分重視三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)。軟起動(dòng)控制旨在降壓以限制電機(jī)起動(dòng)電流，減小起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，也達(dá)到了節(jié)能的目的。目前軟起動(dòng)方式很多，如液阻軟起動(dòng)、磁控軟起動(dòng)、晶閘管軟起動(dòng)等，從起動(dòng)時(shí)間、控制方式的節(jié)能效果等多方面綜合比較，以晶閘管軟起動(dòng)方式最優(yōu)，代表著軟起動(dòng)的發(fā)展方向。1.3 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 Ansoft是基于磁路法的旋轉(zhuǎn)電機(jī)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件，本設(shè)計(jì)主要依據(jù)給定的原始數(shù)據(jù)，在熟悉三相異步電動(dòng)機(jī)各種起動(dòng)方法的基礎(chǔ)上，掌握三相異步電動(dòng)機(jī)的各種起動(dòng)電路。使用Ansoft軟件對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)效果進(jìn)行二

8、維分析。通過(guò)軟件提供的曲線分析了解不同起動(dòng)方法時(shí)，起動(dòng)電流、起動(dòng)轉(zhuǎn)速的變化曲線及起動(dòng)時(shí)三相異步電動(dòng)機(jī)的熱能分析。本課題主要是用Ansoft軟件對(duì)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與降壓起動(dòng)方式進(jìn)行研究。2. 三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式 三相異步電動(dòng)機(jī)一般分為兩類(lèi)：一是鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)；二是繞線式異步電動(dòng)機(jī)。后者結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但其起動(dòng)性能較好，起動(dòng)電流小，而且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大。三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法，一般有三種，即直接起動(dòng)，降壓起動(dòng)、軟起動(dòng)。三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法，一般有兩種，即轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)，轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)。對(duì)于常用起動(dòng)方法性能的比較詳見(jiàn)附錄A、附錄B。2.1 直接起動(dòng)直接起動(dòng)方式又稱(chēng)

9、為全壓起動(dòng)，這是一種最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方法。三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(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)的起動(dòng)。特點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)定子繞組的工作電壓和起動(dòng)電壓相等。三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要大，以保證生產(chǎn)機(jī)械的正常起動(dòng)。縮短起動(dòng)時(shí)間，起動(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S=1，主磁通是額定磁通的1/2，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=（）IN（為起動(dòng)電流倍數(shù)），起動(dòng)轉(zhuǎn)矩=TN（）（對(duì)于繞線式三

10、相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TSTN）。起動(dòng)電流過(guò)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(guò)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。對(duì)于額定電壓380V的電機(jī)而言，電動(dòng)機(jī)容量小于7.5kw的小容量鼠籠式異步電機(jī)可以直接起動(dòng)。 圖2.1為三相交流異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的電路圖。三相交流電源經(jīng)由組合開(kāi)關(guān)，熔斷器F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，交流接觸器KM的主觸點(diǎn)接到

11、電動(dòng)機(jī)定子繞組，構(gòu)成了主電路。圖2.1 三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電路圖2.2 降壓起動(dòng)2.2.1 定子串電阻或電抗器降壓起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，在電動(dòng)機(jī)定子電路串入電阻或電抗器，使加到電動(dòng)機(jī)定子繞組端電壓降低，減少了電動(dòng)機(jī)上的起動(dòng)電流。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2.2所示，電源額定電壓UN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2.3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，

12、其堵轉(zhuǎn)電流為I，則： 圖2.2 直接起動(dòng) 圖2.3 定子串電抗起動(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(shuō)，。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

13、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)的沖擊電流減小，對(duì)改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性是有利的。但是，問(wèn)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)時(shí)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(lái)就不大

14、，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(shuō)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。圖2.4是阻抗降壓起動(dòng)電路圖。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)在三相定子電路中串接電阻(或電抗)，使電動(dòng)機(jī)定子繞組電壓降低，起動(dòng)后再將電阻（或電抗）短路，電動(dòng)機(jī)仍然在正常電壓下運(yùn)行。圖2.4 三相異步電動(dòng)機(jī)阻抗降壓起動(dòng)電路圖2.2.2 Y/降壓起動(dòng)對(duì)于正常運(yùn)行為形接法的三相異步電動(dòng)機(jī)，若在起動(dòng)時(shí)將其定子繞組接為Y形，則起動(dòng)時(shí)其定子繞組上所加的電壓僅為正常運(yùn)行的，降低了起動(dòng)電壓。目前生產(chǎn)的Y系列功

15、率在4kV以上的中小型三相異步電動(dòng)機(jī)，其定子繞組的規(guī)定接法一般為形接法，所以在起動(dòng)時(shí)，可以對(duì)其采用Y/降壓起動(dòng)方法，即在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，將定子繞組接成Y形接法，起動(dòng)過(guò)程結(jié)束后，再接成形接法。在起動(dòng)時(shí)將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，每組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。在其起動(dòng)后期按預(yù)先整定的時(shí)間換接成三角形解法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。Y/起動(dòng)適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形連結(jié)的異步電動(dòng)機(jī)。接線原理圖如圖2.5所示，起動(dòng)時(shí)使接觸器觸頭KM 1 、KM 3閉合，定子三相繞組接成星形，這時(shí)每繞組的相電壓為三角形連接(全壓)時(shí)的從而達(dá)到

16、電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)的效果，Y/起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都減小為直接起動(dòng)時(shí)的1/3，所以也只適合用于空載或輕載起動(dòng)。起動(dòng)后，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度后，使KM 3斷開(kāi)、KM2閉合，定子繞組改接成三角形聯(lián)結(jié)，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。 圖2.5 三相異步電動(dòng)機(jī)成Y/降壓起動(dòng)電路圖2.2.3 定子串自耦變壓器降壓起動(dòng) 這種方法是利用自耦變壓器將電源電壓降低后再加到電動(dòng)機(jī)定子繞組端，達(dá)到減小起動(dòng)電流的目的。自耦減壓起動(dòng)時(shí)，一相電路如圖2.6所示。 圖2.6 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，

17、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 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/N1倍，堵轉(zhuǎn)電流與堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩降低到（N2/N1）2倍。換句話說(shuō)：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

18、步電動(dòng)機(jī)上廣泛應(yīng)用。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(lái)實(shí)現(xiàn)的。自耦變壓器的初級(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(chēng)這種自耦變壓器為起動(dòng)補(bǔ)償器。三相異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器起動(dòng)電路如圖2.7所示，起動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)投向2端，三相自耦變壓器T的三個(gè)繞組接到三相電源上，達(dá)到了降壓的效果。起動(dòng)

19、后，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度后，開(kāi)關(guān)投向1端，使自耦變壓器短接，恢復(fù)定子繞組的全壓運(yùn)行。圖2.7 三相異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器降壓起動(dòng)電路圖2.3 轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)電刷及滑環(huán)外接起動(dòng)變阻器。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，將全部電阻接入轉(zhuǎn)子回路；起動(dòng)過(guò)程中，電阻逐段切除；起動(dòng)完畢后，轉(zhuǎn)子繞組短接運(yùn)行。中、小容量電動(dòng)機(jī)一般采取分段切換變阻器起動(dòng)。圖2.8（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(jiǎn)單，也有采用圖2.8（b）不對(duì)稱(chēng)電阻。圖2.8（a）繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻 圖2.8（b）不對(duì)稱(chēng)電阻2.4 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)對(duì)于那些單純?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

20、以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)，如圖2.9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30-50mm。圖2-7中，接觸器點(diǎn)K斷開(kāi)時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動(dòng)。起動(dòng)過(guò)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。圖2-9轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)2.5 軟起動(dòng)器起動(dòng) 相對(duì)于傳動(dòng)的起動(dòng)方式，軟起動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)尤為突出：操作方便、可反饋閉環(huán)控制、平滑性好。它的主電路一般采用三相六個(gè)晶閘管無(wú)中線交流調(diào)壓電路，采用移向控制原理，利用微處理器改變晶閘管的導(dǎo)通角，使輸出電壓按照預(yù)先設(shè)計(jì)的曲線上升，從而減小起動(dòng)電流值，同時(shí)獲得良好的起動(dòng)性能。軟起動(dòng)器已經(jīng)完全脫離了

21、傳統(tǒng)繼電接觸控制的范疇，邁向了數(shù)字化、多功能的發(fā)展方向。其地位、功能特性和作用是直接起動(dòng)、星-三角起動(dòng)或自耦變壓器起動(dòng)等常規(guī)的繼電接觸器起動(dòng)模式所無(wú)法替代的。2.6 變頻器起動(dòng)變頻器種類(lèi)眾多，功能各不相同。不僅有通用變頻器，還有為特定部門(mén)專(zhuān)門(mén)研發(fā)的變頻器。最典型的一種變頻器是脈寬調(diào)制變頻器（即PWM變頻器），它采用晶閘管變流技術(shù)，具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能和良好的控制特性。3. 分析軟件的選定3.1 Ansoft RMxprt概述Ansoft RMxprt是旋轉(zhuǎn)電機(jī)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件，是當(dāng)前世界上著名的低頻電磁場(chǎng)有限元分析軟件之一，在多個(gè)工程電磁場(chǎng)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。能快速計(jì)算各種電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)、同步電機(jī)

22、、電子或機(jī)械換向電機(jī)等）的性能指標(biāo)。Ansoft RMxprt還能快速地對(duì)成百上千種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)估，并可對(duì)預(yù)選方案進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，優(yōu)化設(shè)計(jì)后的方案可根據(jù)模型的對(duì)稱(chēng)性，自動(dòng)生成合理的二維/三維電磁場(chǎng)有限元分析模型。RMxprt電機(jī)模塊是Ansoft軟件中的重要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)與2D和3D的無(wú)縫鏈接，用戶可以直接將RMxprt導(dǎo)入到有限元分析計(jì)算中。在RMxprt電機(jī)模塊導(dǎo)入到2D瞬態(tài)場(chǎng)過(guò)程中，軟件會(huì)自動(dòng)加載幾何模型，并自動(dòng)定義各部分材料，同時(shí)給出電機(jī)的邊界條件、激勵(lì)源和網(wǎng)格剖分等。RMxprt與Ansoft的Maxwell集成在同一設(shè)計(jì)環(huán)境中，設(shè)計(jì)者可單獨(dú)使用RMxprt，用Maxwell對(duì)電

23、機(jī)進(jìn)行更精確的電磁場(chǎng)分析設(shè)計(jì)， 實(shí)現(xiàn)電機(jī)解析-有限元自動(dòng)設(shè)計(jì)流程。Ansoft軟件相對(duì)于其他軟件有許多新的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì):一是該軟件具有許多開(kāi)發(fā)成熟的電機(jī)模型，多數(shù)電機(jī)都可以在庫(kù)中找到，給使用者帶來(lái)極大的方便；二是該軟件設(shè)計(jì)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路部分，與電機(jī)模型連在一起進(jìn)行仿真，提出了一個(gè)整體分析的思想；三是模型建立后，可以輸入需要優(yōu)化的參數(shù)，軟件可以靈活進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文采用Ansoft公司的Maxwell2D瞬態(tài)模塊對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行建模，對(duì)三相異步電機(jī)起動(dòng)性能進(jìn)行仿真研究。3.2 Ansoft RMxprt使用說(shuō)明3.2.1 RMxprt一般流程 RMxprt的一般工作流程如圖3.1所示。圖3.1

24、 RMxprt一般流程3.2.2 RMxprt設(shè)計(jì)輸入（1） 主要性能設(shè)計(jì)在相關(guān)窗口中輸入額定輸出功率、額定電壓、極數(shù)、頻率、額定轉(zhuǎn)速、雜散損耗、風(fēng)磨損耗、鐵心長(zhǎng)度、鐵心疊壓系數(shù)、硅鋼片牌號(hào)與其B-H曲線、電機(jī)工作溫度、繞組聯(lián)結(jié)方式和負(fù)載類(lèi)型。（2） 設(shè)計(jì)定子鐵心和定子繞組在定子選項(xiàng)中輸入定子內(nèi)徑、定子外徑、槽數(shù)、槽型、槽型尺寸、繞組類(lèi)型、槽絕緣厚度、線圈伸出鐵心直線部分長(zhǎng)度、并聯(lián)支路數(shù)、每槽導(dǎo)體數(shù)、線圈跨距、并繞根數(shù)、導(dǎo)線漆膜厚度、導(dǎo)線直徑和線規(guī)代號(hào)。（3） 設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子鼠籠繞組在轉(zhuǎn)子選項(xiàng)中輸入徑向氣隙長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)子內(nèi)徑、轉(zhuǎn)子槽數(shù)、槽型與槽形尺寸、轉(zhuǎn)子材料、槽型的組合變化、通風(fēng)槽形式、斜槽

25、（轉(zhuǎn)子槽距的倍數(shù)）、導(dǎo)條伸出鐵心長(zhǎng)度、端環(huán)徑向高度、端環(huán)軸向?qū)挾取?dǎo)條電阻率和端環(huán)電阻率。3.2.3 RMxprt設(shè)計(jì)輸出點(diǎn)擊RMxprt的Analyze All選項(xiàng)，觀察仿真結(jié)果。仿真結(jié)果包括：（1）主要性能數(shù)據(jù)（2）定子數(shù)據(jù)（3）轉(zhuǎn)子數(shù)據(jù)（4）額定運(yùn)行數(shù)據(jù)包括定子電阻、定子漏抗、轉(zhuǎn)子電阻、轉(zhuǎn)子漏抗、鐵損等效電阻、激磁電抗、定子相電流、鐵損電流、激磁電流、轉(zhuǎn)子相電流、定子繞組銅損、轉(zhuǎn)子繞組銅損、鐵心損耗、風(fēng)摩損耗、雜散損耗、輸入功率、輸出功率、輸出轉(zhuǎn)矩、效率、功率因素、額定轉(zhuǎn)差率和額定轉(zhuǎn)速。（5）空載運(yùn)行數(shù)據(jù)包括空載定子電阻、空載定子電抗、空載轉(zhuǎn)子電阻、空載轉(zhuǎn)子漏抗、空載定子電流、空載鐵心損

26、耗、空載輸入功率、空載功率因數(shù)、空載轉(zhuǎn)差率和空載轉(zhuǎn)速。（6）最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)數(shù)據(jù)包括最大轉(zhuǎn)差率、最大轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比和最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)的相電流。（7）堵轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)包括堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)據(jù)、堵轉(zhuǎn)相電流、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩比、堵轉(zhuǎn)電流與額定電流比、堵轉(zhuǎn)定子電阻、堵轉(zhuǎn)定子漏電抗、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子電阻和堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子漏電抗。（8）額定工況下的電機(jī)參數(shù)包括定子槽漏抗、定子繞組端部漏抗、轉(zhuǎn)子槽漏抗、轉(zhuǎn)子繞組端部漏抗、轉(zhuǎn)子繞組諧波漏抗、斜槽漏抗、槽滿率、定子繞組系數(shù)、定子齒磁通密度、轉(zhuǎn)子齒上部磁通密度、轉(zhuǎn)子齒部磁通密度、轉(zhuǎn)子軛部磁通密度、氣隙磁通密度、定子齒安匝、轉(zhuǎn)子齒部安匝、定子軛部安匝、轉(zhuǎn)子軛部安匝、氣隙安匝、定子軛部磁路長(zhǎng)度修正系數(shù)

27、、轉(zhuǎn)子軛部磁路長(zhǎng)度修正系數(shù)、齒飽和系數(shù)、感應(yīng)電壓系數(shù)、定子電流密度、定子線負(fù)荷、定子熱負(fù)荷、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流密度、轉(zhuǎn)子端環(huán)電流密度和定子繞組半匝長(zhǎng)。（9）性能曲線包括轉(zhuǎn)速-輸入電流曲線、轉(zhuǎn)速-效率曲線、轉(zhuǎn)速-功率因數(shù)曲線、轉(zhuǎn)速-輸出功率曲線、轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線。4. 三相異步電動(dòng)機(jī)模型的建立在建立電機(jī)模型的過(guò)程中，首先根據(jù)三相異步電機(jī)的基本參數(shù)在Ansoft RMxprt中生成了2D幾何模型，然后利用Ansoft本身的接口將幾何模型導(dǎo)入Maxwell 2D，再用Maxwell 2D中的瞬態(tài)模塊進(jìn)行分析。利用RMxprt軟件，根據(jù)給定數(shù)據(jù)可對(duì)定子鐵心、定子繞組、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子籠型繞組等進(jìn)行設(shè)計(jì)與選擇。4

28、.1 三相異步電動(dòng)機(jī)主要性能數(shù)據(jù)設(shè)置過(guò)程三相異步電動(dòng)機(jī)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)圖4.1。圖4.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的主要性能參數(shù)設(shè)計(jì)4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)定子的設(shè)置過(guò)程 三相異步電動(dòng)機(jī)的定子鐵心與定子繞組的具體參數(shù)分別見(jiàn)于圖4.2與圖4.3。圖4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)定子鐵心的參數(shù)設(shè)計(jì)圖4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子繞組的參數(shù)設(shè)計(jì)4.3 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的設(shè)置過(guò)程 三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)子鼠籠繞組的具體參數(shù)見(jiàn)于圖4.4與圖4.5。圖4.4 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的參數(shù)設(shè)計(jì)圖4.5 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鼠籠繞組的參數(shù)設(shè)計(jì)4.4 運(yùn)行Ansoft RMxprt 三相異步電動(dòng)機(jī)模型的各項(xiàng)數(shù)據(jù)設(shè)置完畢之后，便可

29、以進(jìn)行仿真。運(yùn)行圖如圖4.6和圖4.7所示。圖4.6 運(yùn)行Ansoft RMxprt圖4.7 成功運(yùn)行Ansoft RMxprt4.5 沖片圖形與繞組分布圖至此，有關(guān)定、轉(zhuǎn)子鐵心及三相繞組的設(shè)置全部完畢。點(diǎn)擊下拉菜單中 Post Process/View Lamination，查看定子沖片及槽型和轉(zhuǎn)子橫截面，如圖4.8所示。亦可在View 菜單中單獨(dú)選中 Stator 或 Rotor ，分別查看定子或轉(zhuǎn)子沖片，如圖4.9，圖4.10所示。點(diǎn)擊下拉菜單中Post Process/View Winding Layout 就可以查看各相繞組的布置。如圖4.11所示。圖4.8 定子沖片及槽型和轉(zhuǎn)子橫截

30、面圖4.9 定子沖片圖4.10 轉(zhuǎn)子沖片圖4.11 繞組分布圖4.6 創(chuàng)建項(xiàng)目的 Maxwell 2D 二維幾何模型用 RMxprt 非常方便地創(chuàng)建 Maxwell 2D 的幾何模型，生成Maxwell模型時(shí)，如果轉(zhuǎn)子槽數(shù)能被極數(shù)或極數(shù)的整數(shù)倍整除，系統(tǒng)將會(huì)簡(jiǎn)化模型。簡(jiǎn)化的模型能大量節(jié)省計(jì)算時(shí)間，精度不會(huì)有任何下降。圖4.12為 Maxwell 2D電動(dòng)機(jī)模型。圖4.12 Maxwell 2D電動(dòng)機(jī)模型5. 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的二維分析 使用Ansoft RMxprt軟件創(chuàng)建 Maxwell 2D 的幾何模型，生成Maxwell模型后通，過(guò)改變額定功率與電壓等參數(shù)后，便可模擬三相異步電動(dòng)機(jī)的各

31、種起動(dòng)方式，對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)效果進(jìn)行二維分析。本章節(jié)主要對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)與降壓起動(dòng)方式進(jìn)行研究。5.1 直接起動(dòng)的分析對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的分析可知，對(duì)于額定電壓為380V的電機(jī)而言，當(dāng)PN7.5kW時(shí)可以直接起動(dòng)。因此，在將Maxwell中三相異步電動(dòng)機(jī)模型中的額定功率設(shè)置為7.5kW，如圖5.1所示。進(jìn)行仿真分析得到各性能曲線分別如圖5.2-圖5.6所示。圖5.1 直接起動(dòng)參數(shù)設(shè)置圖5.2 直接起動(dòng)時(shí)輸入電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.3 直接起動(dòng)時(shí)效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.4 直接起動(dòng)時(shí)輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.5 直接起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 三相異步電動(dòng)機(jī)直接全

32、壓起動(dòng)所需設(shè)備少，起動(dòng)方式簡(jiǎn)單，成本低。但是直接全壓起動(dòng)時(shí)電流是正常運(yùn)行的47倍左右，造成電網(wǎng)電壓跌落，欠壓保護(hù)可能動(dòng)作，導(dǎo)致設(shè)備跳閘，使電機(jī)起動(dòng)失敗并影響其他用電設(shè)備正常運(yùn)行。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電動(dòng)機(jī)的繞組迅速發(fā)熱，加速其老絕緣老化，從而影響電機(jī)的電氣命，直接起動(dòng)產(chǎn)生的過(guò)大沖擊轉(zhuǎn)矩汪汪使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂，定子端部繞組絕緣磨損、擊穿或轉(zhuǎn)軸扭曲。而且過(guò)大的沖擊力會(huì)造成傳動(dòng)的其他設(shè)備非正常的磨損和老化，影響設(shè)備精度，縮短其壽命。對(duì)于大容量的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，提供電源的線路和變壓器容量很難滿足電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的條件。5.2 降壓起動(dòng)的分析降壓起動(dòng)適用于容量大于或等于20kW并帶輕載的工況。由于輕載，

33、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩很容易滿足負(fù)載要求。常用的降壓起動(dòng)方法有三種：定子串電抗(或電阻)降壓起動(dòng)；Y/起動(dòng)器起動(dòng)；自耦變壓器起動(dòng)。5.2.1 定子串電抗(或電抗)降壓起動(dòng)的分析對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子串電抗降壓起動(dòng)的分析可知，在采用電抗降壓起動(dòng)時(shí)，電機(jī)端電壓降為電網(wǎng)電壓的1/a(此處a值取1.82)。所以將Maxwell中三相異步電動(dòng)機(jī)模型中的額定功率改為25kW，額定電壓改為208V，如圖5.6所示。進(jìn)行仿真可得到各性能曲線分別如圖5.7-圖5.10所示。圖5.6 定子串電抗降壓起動(dòng)參數(shù)設(shè)置圖5.7 定子串電抗降壓起動(dòng)時(shí)輸入電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.8 定子串電抗降壓起動(dòng)時(shí)效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5

34、.9 定子串電抗降壓起動(dòng)時(shí)輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.10 定子串電抗降壓起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 在電機(jī)的定子回路中串聯(lián)電抗器可以限制定子的起動(dòng)電流，相當(dāng)于降低了加載電機(jī)定子上的電壓。在電機(jī)起動(dòng)結(jié)束后，再將電抗器切除。由于起動(dòng)時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩與電機(jī)定子上鎖甲的電壓平方成正比，電抗器的電感值不能選得太大，必須使電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，同事還需留有一定的余量，以免電網(wǎng)電壓跌落以及其他擾動(dòng)使電機(jī)起動(dòng)失敗。5.2.2 Y/降壓起動(dòng)的分析對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的Y/降壓起動(dòng)進(jìn)研究中可知，采用Y/起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電壓降為直接起動(dòng)的，起動(dòng)電流降為直接起動(dòng)的1/3，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩亦降為直接起動(dòng)時(shí)的1/3。所以

35、將Maxwell中三相異步電動(dòng)機(jī)模型中的額定功率改為25kW，額定電壓改為220V，如圖5.11所示。進(jìn)行仿真可得到各性能曲線如圖5.12-圖5.16所示。圖5.11 Y/起動(dòng)器起動(dòng)參數(shù)設(shè)置圖5.12 Y/起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)輸入電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.13 Y/起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.14 Y/起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.15 Y/起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 定子繞組為連接的電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)時(shí)接成Y，速度接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)為運(yùn)行，采用這種方式起動(dòng)時(shí)，每相定子繞組降低到電源電壓的58，起動(dòng)電流為直接起動(dòng)時(shí)的33，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接起動(dòng)時(shí)的33。起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。5.

36、2.2 自耦變壓器降壓起動(dòng)的分析對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)的研究可知，采用自耦變壓器起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電壓為全壓直接起動(dòng)的1/a，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)電流為全壓直接起動(dòng)的1/a2(此處a取1.33)。所以將Maxwell中三相異步電動(dòng)機(jī)模型中的額定功率改為25kW，額定電壓改為285V，如圖5.16所示。進(jìn)行仿真可得到各性能曲線如圖5.17-圖5.20所示。圖5.16 自耦變壓器降壓起動(dòng)參數(shù)設(shè)置圖5.17 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)輸入電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.18 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.19 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線圖5.20 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)

37、功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線 采用自耦變壓器降壓起動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與其端電壓的平方成比例降低，相同的起動(dòng)電流的情況下能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如起動(dòng)電壓降至額定電壓的65，其起動(dòng)電流為全壓起動(dòng)電流的42，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為全壓起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的42%。自耦變壓器降壓起動(dòng)可以直接人工操作控制，也可以用交流接觸器自動(dòng)控制，經(jīng)久耐用，維護(hù)成本低，適合所有的空載、輕載起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)使用。5.3 關(guān)系曲線集成圖為方便觀察，將各種起動(dòng)方式的各種關(guān)系曲線集成到一起，如圖5.17-圖5.20所示。各曲線分別是：紅色n_curr.dat輸入電流與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，綠色n_effi.dat效率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，深藍(lán)色n_po

38、w2.dat輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線，淺藍(lán)色n_powf.dat 功率因數(shù)與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。圖5.17 直接起動(dòng)時(shí)各關(guān)系曲線集成圖圖5.18 定子串電抗降壓起動(dòng)時(shí)各關(guān)系曲線集成圖圖5.19 Y/起動(dòng)器起動(dòng)時(shí)各關(guān)系曲線集成圖圖5.20 自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)各關(guān)系曲線集成圖6. 總結(jié)總體來(lái)說(shuō)，直接起動(dòng)，降壓起動(dòng)屬于有級(jí)起動(dòng)，也就是將起動(dòng)過(guò)程分成了兩級(jí)或多級(jí)來(lái)完成，起動(dòng)電流是階躍式變化的，因此存在著二次或多次沖擊電流。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降幅較大，且不可調(diào)。串電阻降壓起動(dòng)，當(dāng)起動(dòng)電流降低為直接起動(dòng)的1/k，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低為直接起動(dòng)時(shí)的1/k2；自耦變壓器起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電網(wǎng)電流同比例減小，但一般只允許2-3個(gè)固

39、定比例；Y/起動(dòng)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流均固定為直接起動(dòng)時(shí)的1/3。以接觸器為主要控制元件，存在觸頭燒毛、機(jī)構(gòu)磨損等難以消除的缺陷，因而起動(dòng)控制設(shè)備運(yùn)行可靠性較差，日常維護(hù)量較大。利用Ansoft RMxprt中的Maxwell建立的三相異步電動(dòng)機(jī)通用仿真模型，具有直觀、方便、靈活的特點(diǎn)。充分發(fā)揮了Ansoft軟件的強(qiáng)大后處理能力及直觀生成模型的優(yōu)勢(shì)，使得仿真運(yùn)算更加方便、快捷，提高了效率和精度。通過(guò)三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程的實(shí)例仿真結(jié)果，充分證實(shí)了仿真模型的正確性而且在仿真時(shí)可以隨便改變仿真參數(shù)，隨時(shí)地觀察仿真參數(shù)曲線，使得仿真更加具有實(shí)時(shí)性、直觀性。附錄A 三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法比較起

40、動(dòng)方法直接起動(dòng)Y/起動(dòng)降壓起動(dòng)定子電路串電抗或電阻降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)定子線電壓定子相電壓定子線電流定子相電流電源電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)簡(jiǎn)單方便，大，不大。較小，較??；串接電阻時(shí)損耗大。設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，較小，小。費(fèi)用較大，較小，較大?？伸`活選擇電壓。附錄B 三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法比較起動(dòng)方法轉(zhuǎn)子串固體電阻轉(zhuǎn)子串頻敏電阻轉(zhuǎn)子串液體電阻起動(dòng)電流小較大小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大較小大起動(dòng)時(shí)間短較長(zhǎng)短允許時(shí)間較短短長(zhǎng)能量消耗較低較高低起動(dòng)溫升較高高低平滑性差較好好適應(yīng)范圍較小小廣參考文獻(xiàn)1徐曉峰.電機(jī)及拖動(dòng).北京：高等教育出版社，2000.2牛維揚(yáng).電機(jī)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2001.3辜承林，陳喬夫，熊永前.電