步電動機常采用異步啟動法

1、同步電機 同步電機和感應(yīng)電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無關(guān)。同步電機分為同步發(fā)電機和同步電動機?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步電機為主。 工作原理 主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。 載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。 切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場）。

2、 交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相 對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。 交變性與對稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。運行方式 同步電機的主要運行方式有三種，即作為發(fā)電機、電動機和補償機運行。 作為發(fā)電機運行是同步電機最主要的運行方式，作為電動機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。 同步電機還可以接于電

3、網(wǎng)作為同步補償機。這時電機不帶任何機械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。 同步電動機tóng bù diàn dòng j轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相同的交流電動機。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=f/p。轉(zhuǎn)速n決定于電源頻率f，故電源頻率一定時，轉(zhuǎn)速不變，且與負(fù)載無關(guān)。具有運行穩(wěn)定性高和過載能力大等特點。常用于多機同步傳動系統(tǒng)、精密調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)和大型設(shè)備(如軋鋼機)等。 是屬于交流電機，定子繞組與異步電動機相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速

4、度是一樣的，所以稱為同步電動機。正由于這樣，同步電動機的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動機是一個容性負(fù)載。為此，在很多時候，同步電動機是用以改進(jìn)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)的。同步電動機在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：1、轉(zhuǎn)子用直流電進(jìn)行勵磁。它的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場線圈是由一只小型直流發(fā)電機或蓄電池來激勵，在大多數(shù)同步電動機中，直流發(fā)電機是裝在電動機軸上的，用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵磁電流。由于這種同步電動機不能自動啟動，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與

5、異步電動機相似。當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時，電動機內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使電動機旋轉(zhuǎn)起來。電動機旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，此時轉(zhuǎn)子磁場線圈經(jīng)由直流電來激勵，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就增加電動機轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。2、轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同步電機轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機能夠運用于單相電源上，也能運用于多相電源上。這種電動機中，有一種的定子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似，同時有一個鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)

6、常保持磁性。鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的，而當(dāng)電動機旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達(dá)到同步。顯極的極性是由定子感應(yīng)出來的，因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等，當(dāng)電動機轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時，鼠籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步異步電機電機的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）小于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機。它和感應(yīng)電機基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉(zhuǎn)差率，ns為磁場轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。基本原理：(1)當(dāng)三相異步電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。(2)該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對切割

7、運動,根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流。（3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動機軸上帶機械負(fù)載時，便向外輸出機械能。特點:優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜，運行方便。缺點：功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。主要做電動機用，一般不做發(fā)電機！異步電機是一種交流電機，其負(fù)載時的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機包括感應(yīng)電機、雙饋異步電機和交流換向器電機。感應(yīng)電機應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機為異步電機。普通異步電機的定

8、子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點。異步電機有較高的運行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械的傳動要求。異步電機還便于派生成各種防護型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。異步電機運行時，必須從電網(wǎng)吸取無功勵磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此，對驅(qū)動球磨機、壓縮機等大功率、低轉(zhuǎn)速的機械設(shè)備，常采用同步電機。由于異步電機的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動機除外)。對要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運輸機械、軋機、大型機床、印染及造紙機械

9、等，采用直流電機較經(jīng)濟、方便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的異步電機的調(diào)速性能及經(jīng)濟性已可與直流電機的相媲美。電動機的啟動1傳統(tǒng)起動器目前，我國大部分電機用直接起動、Y/控制起動、串接電抗器降壓起動和自耦變壓器降壓起動。這些起動器價格低廉，通過降低電機的起動電壓來減少起動電流，起動方式用分步跳躍上升的恒壓起動，起動過程中存在2次沖擊電流和轉(zhuǎn)矩，且控制回路復(fù)雜，電機沖擊電流大、沖擊轉(zhuǎn)矩大、沖擊力矩大、效益低。Y/起動方式將電機起動時接成Y形，以降低電機端電壓，起動完后切換使電機運行于形接法。這種起動方式要求電機要有6個引出線，控制回路所需元件多，線路復(fù)雜且故障率高，

10、起動轉(zhuǎn)矩?fù)p失嚴(yán)重（僅為形接法的1/3），所以只適于空載和輕載場所，滿足中小容量無特殊要求的空載或輕載起動控制。串電抗器和自耦變壓器降壓起動方式對電力系統(tǒng)影響大，母線壓降大，功率因數(shù)低，在電網(wǎng)電壓較低時，電機輸出力矩?zé)o法克服風(fēng)機逐步升高的阻力矩，因而無法使電機起動到全速，電機長時間大電流爬行，會造成電機、電抗器、自耦變壓器燒毀或開關(guān)跳閘，不適宜在大型電機起動中使用。2晶閘管調(diào)壓軟起動器晶閘管調(diào)壓軟起動器又稱智能馬達(dá)控制器（SMC），它是微處理器和大功率晶閘管相結(jié)合的新技術(shù)，通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來實現(xiàn)電機電壓的平穩(wěn)升降和無觸點通斷，起動電流可根據(jù)負(fù)載情況任意設(shè)定。目前國內(nèi)外晶閘調(diào)壓軟起動器技術(shù)已

11、日趨成熟，且多數(shù)已具備多種保護功能，如短路、過載、斷相等，既能改變電機的起動特性，保護拖動系統(tǒng)，又能保證電機可靠起動，降低起動沖擊和能耗，提高效益，且配有計算機通訊口，可與計算機、工控機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)智能控制，是實現(xiàn)電機精確控制，替代傳統(tǒng)起動器的理想選擇。但晶閘管調(diào)壓軟起動器受晶閘管耐壓等級的限制，多用于額定電壓500V以下電機控制系統(tǒng)中，高壓晶閘管調(diào)壓軟起動器目前國內(nèi)使用的多為進(jìn)口產(chǎn)品，價格昂貴，且控制回路復(fù)雜，維護困難，對用戶技術(shù)水平要求較高。3 變頻調(diào)速軟起動器用變頻器控制的電機可恒轉(zhuǎn)矩起動，起動電流限制在150%的額定電流內(nèi)，在低速時可任意調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)矩，滿足有特殊要求的電機控制。目前國際上

12、用的高壓變頻方案主要有高低高變頻調(diào)速系統(tǒng)及直接高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，2種方案的投資都較大，技術(shù)較復(fù)雜，對不需調(diào)速的大型動力設(shè)備來說，僅為了起動而投資，不經(jīng)濟。4總結(jié)高壓熱變電阻起動系統(tǒng)解決了串接電抗器、自耦變壓器起動方案造成的功率因數(shù)低，母線壓降大，對電力系統(tǒng)影響較大的問題。與高壓晶閘管調(diào)壓軟起動器、變頻調(diào)速軟起動器相比，控制回路簡單，維護方便，對用戶技術(shù)水平要求一般，起動性能良好，能滿足排粉風(fēng)機電機起動要求，性價比高。所以用高壓熱變電阻起動系統(tǒng)對排粉風(fēng)機電機方式進(jìn)行改進(jìn)。幾種起動方式的性能、價格對照如表1。表1 幾種起動方式對照表自耦變壓器或電抗器 晶閘管軟起動器 熱變電阻器起動電流 （35）I

13、e    （25）Ie   1.5Ie以下起動時間 1040S    可調(diào)    60120S功率因數(shù) 0.150.2    0.70.9 0.80.9對系統(tǒng)影響 大，壓降大于10% 很小 無影響可控性 不可控 可控性較強 可控性很好起動諧波   無   有   有使用維護 維護量小 維護難度大 技術(shù)要求高 維護難度大技術(shù)要求高投資費用 較高   高   很高 總體來說：異步電機：1.直接啟動；2.星三角啟動；3.自耦變壓器啟動；4.變頻啟動。 同步電機：1.異步啟動法；2.牽入同步法；3.變頻啟動法。同步電動機轉(zhuǎn)動原理是：    定子接通三相電，產(chǎn)生磁場在旋轉(zhuǎn)。    轉(zhuǎn)子接通直流電，轉(zhuǎn)子磁極就出現(xiàn)。    旋轉(zhuǎn)磁場吸轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子跟著同步轉(zhuǎn)。    以兩極同步電動機為例，定子旋轉(zhuǎn)磁場以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，但