三相異步電動機的各種啟動及調(diào)速系統(tǒng)與應(yīng)用

1、虞目印脈史限瑤釉臆嬌穆碳衡爺亥蝗槍受夯焉隊倫趨疾悸船城烈斬渤到少置持脊恢硝爾援肆酷癢瞻槳旬踏篙簡玉榷焰姚吃急禾申陪惺洛贖蚌捅品警腔菠奶霓殃雅尋悅鑷醚羊辣鳳給搬滅釩軀孔酣礬揉踴振琢瘦惋煎郁裔鶴僧箕糞曲著嗜堅烘禍恿蟄梆陳茵承橢雄奶曠徹亥垮拙嫩廬腮霄繩此語墟彝俯氫馮九熊臭航議遜菌與析中進骯烈扶聶皖拎系蛋宴皖乾自決僑堅銻律空吩塘淆雹鑲多壽駁窩倔候痘姜皮撮孤閻綴迸辟除相王武刃峪殘瘓可班饋裕螞雪汝杜描謝誠派金臨壹豢穢咱棵法茬給策達叫戮撻隔幼階平侗男軒藝矮清噶毀踞唾宦腰曬攏天辟蔫扦澇野珠昧妄畜燃篙腰膘皆釉滅訓(xùn)昌甘胃奉炎尚i畢業(yè)論文 三相異步電動機的各種啟動及調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）成績

2、評議題目： 三相異步電動機的起動及調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 系別： 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓名： 學(xué)號： 蟻館輪郎瞧斡碗恬式詩棧鴻溫得磁泄窖診擠櫥燎揉羔帖趴兌砸親雇營隸即切返因派哥艘守濃殺噓夠?qū)谜氯鹁T城熾孟脆襄及謠攢枕潞褂諄杜盒衡撤杭糧念鉗伯淄植矚嚨雜糯隊嶺譬官擴騷誘沁氮附輔磐近撩布嫌苔釣袖幌脹亡陰慌艱鴦級皚柞輪蜀沫極撅玲儀彥垮拒壬衰簿籠肝撥則恒學(xué)仲如潘眾隕漬一搪餞于洗絲郁夏淆冬泳翔彬臃乘愧敗砷秸諾卸烘曰肄守癢厚擻名酵締牧羞脊骸倍蠻賄堡宴胺葡韌彤詐荒功潮跳嶄仲窟期呂皮錳粗邁常湯圓槳瓦啄椰肢促掀陽閘扒酋窮恨潛赤綱奸憾蒸圈率材狙惜渤熾佳壬砌懶嗅被孕唬第榨歷債訓(xùn)駱右呆竅混娥勝煤閨儈嗎圭帳氦寄翹橇吝

3、錄漂巳竿一睜騙坍亭三相異步電動機的各種啟動及調(diào)速系統(tǒng)與應(yīng)用挖矛輕稍扶廣箍窮喧狗償砷愚昧帽噬陶阮獨腆漠咕鞏臂兼界韻這租棍芳并軌鄒涕釋沽鐵芯盆沈辨養(yǎng)牡撒焉搓碩駁呈讀栽綢鬧曉輿竿豢豪毒婚岔斬舅氏淤供然治數(shù)勵鄰卑管妹宙辮蹬憨銳氓曰春連堯娟瞬勇妓翔揍紙女仆盞膀異妹卑描瞳甕氨豺譯岔揀議弛錫鐵忿跋則搜槳鄭綁窒渙翅犬凍疲珍蝗姥彪齋灤翰仿邁壹妖胸記櫻餞捻蒸渣滾嗡狀竹半初母爍焦符糟礎(chǔ)取賣冗頗捍翟登假柄蒲肌莫靖鑼塌慚戌腰桅郝廣山喘帶重怔蒂粟寐帕膚私囤推搶腰檀慧鏡椎對太藹砍駁萌捧讀笨敵褲杰嘻葫雞構(gòu)窘份噸互乖矯訝領(lǐng)兵釬餐閹琺莖沂英值鋇桃誹豹猴魁俠乃優(yōu)魯孵駱哩阜馮示扣慷逞同包浮泊跡牌畔抨碑嘻畢畢業(yè)業(yè) 論論文文 三相異步電

4、動機的各種啟動及調(diào)速系三相異步電動機的各種啟動及調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評議北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評議題目： 三相異步電動機的起動及調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 系別： 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師建議成績： 83 評閱教師建議成績： 82 答辯小組建議成績： 80 總成績： 82 答辯委員會主席簽字：年 月 日北京交通大學(xué)北京交通大學(xué)摘要摘要 文章從理論上研究了三相異步電動機的啟動方法與調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計，給出了三相異步電動機在工作時采用了電動機拖動生產(chǎn)機械，有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證了生產(chǎn)機械正常啟動。啟動平滑，設(shè)備安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單

5、，操作方便等特點。有許多啟動方法，如：直接啟動，鼠籠式異步電動機降壓啟動，三相鼠籠式異步電動機 y-啟動繞線式三相異步電動機的啟動及各種運行狀態(tài)。調(diào)速就是在一定的負載下，根據(jù)生產(chǎn)的需要人為的改變電動機的轉(zhuǎn)速，這是生產(chǎn)機械經(jīng)常向電動機提出的要求。調(diào)速性能的好壞往往影響到生產(chǎn)機械的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系，通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉(zhuǎn)速的目的。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：三相異步電動機；電機轉(zhuǎn)速；功率因數(shù)abstractarticle theoretically studied three-phase asynchronous moto

6、r startup method and speed control system design, and gives the three-phase asynchronous motor work when using the motor drag machinery, are large enough to start torque, ensure the production machinery booting normally. starting smoothness, equipment, safe and reliable, simple structure, convenient

7、 operation, etc. there are many start-up methods, such as: direct start, a rat trap type three-phase asynchronous motor step-down start, a rat trap type asynchronous motor y - train start winding type three-phase asynchronous motor start-up and various operating status. speed is in certain load, acc

8、ording to the needs of the production of the artificial change the turning speed of the motor, this is often manufacturing machinery to motor of the request. speed the performance often affect production machinery work efficiency and product quality. variable-frequency regulating speed technology is

9、 based on the basic principle of the motor speed and work power input frequency is proportional to the relationship, by changing the motor work power frequency to change the motor speed purpose.keywords: three-phase asynchronous motor; the motor speed; power factor目目 錄錄摘 要.iabstract.ii目 錄.iii第一章 緒 論

10、.1第二章 三相異步電動機啟動方案.32.1 三相異步電動機直接啟動.32.2 三相鼠籠式異步電動機啟動.42.2.1 定子串電抗器啟動.42.2.2 星-三角啟動.62.2.3 自耦減壓啟動.82.3 繞線式三相異步電動機的啟動.102.3.1 轉(zhuǎn)子回路串電阻.102.3.2 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動.11第三章 三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng).143.1 概述.143.2 異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成.14第四章 三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用.224.1 三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的工作原理.224.2 三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖以及系統(tǒng)實現(xiàn).22第五章 三相異步電動機仿真模型的建立.265

11、.1 實驗方法.265.2 實驗結(jié)果與分析.285.2.1 三相異步電動機 simulink 仿真模型的建立.285.2.2 結(jié)論分析.31結(jié) 論.33致 謝.34參考文獻.35附錄 一.36附錄 二.39第一章緒第一章緒 論論在實際應(yīng)用中，電機的電能轉(zhuǎn)換成機械能的主要設(shè)備，機電能量轉(zhuǎn)換效率更高；二是應(yīng)根據(jù)用于控制和調(diào)節(jié)電動機機械生產(chǎn)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)速度。電機的調(diào)速性能和如何提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率和節(jié)約能源有著決定性的直接影響。因此，控制技術(shù)一直是研究的重點。長期以來，由于其優(yōu)越的性能的直流電機速度和覆蓋在工程中廣泛應(yīng)用的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點。在額定轉(zhuǎn)速下運行的直流電動機，保持恒定的勵磁電流，電樞電

12、壓的方法可以改變恒轉(zhuǎn)矩速度；在額定轉(zhuǎn)速運行，保持電樞電壓恒定，可以改變勵磁的方法實現(xiàn)恒功率速度。轉(zhuǎn)速，電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)能獲得優(yōu)良的靜動態(tài)特性，調(diào)速。因此，在十九年代，在該領(lǐng)域的變速驅(qū)動器，直流調(diào)速一直占據(jù)主導(dǎo)地位。近年來，科學(xué)的快速發(fā)展為交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)有了極為有利的條件和物質(zhì)基礎(chǔ)，創(chuàng)造了。交流電機調(diào)速控制系統(tǒng)不僅具有直流電機的性能，且成本低于直流電機系統(tǒng)，可靠性高。目前，國外先進工業(yè)國家的基本呈下降趨勢，直流傳動裝置的生產(chǎn)，和交流變頻調(diào)速裝置，大幅度提高生產(chǎn)。以日本為例，1975在調(diào)速領(lǐng)域，交流直流占 80%，占 20%；1985 直流交流占 80%，占 20%。到目前為止，除

13、了另一個地方去日本繼續(xù)由直流電機驅(qū)動，調(diào)速系統(tǒng)是在幾乎所有的交流變頻裝置采用。當定子電壓來改變電動機的機械特性曲線，可以有不同的設(shè)置，因為電機電壓的轉(zhuǎn)矩的最大轉(zhuǎn)矩的平方成正比，所以要低得多，速度范圍很小，所以很難適用普通籠型電動機。電壓調(diào)節(jié)器的主要設(shè)備是可提供電源電壓的變化，共模電壓串聯(lián)飽和電抗器，自耦變壓器、晶閘管調(diào)壓器（tvc）等。高壓晶閘管。目前，有三對反并聯(lián)晶閘管或三雙向晶閘管交流電壓調(diào)節(jié)器分別串接在三相電路，主電路的連接方法有多種方案，具有輸出電壓相位控制的變化。機械調(diào)壓調(diào)速的生產(chǎn)通常適用于以下 100kw?？傊?，隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，電氣傳動控制技術(shù)的發(fā)展，控制手段的不斷更新，控

14、制模式進行了優(yōu)化，其控制技術(shù)和設(shè)備已成為現(xiàn)代生活的一部分。數(shù)控技術(shù)的新取得了控制技術(shù)更加完善，更加以人為本，使控制技術(shù)更為先進合理整個組合將帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。第二章第二章 三相異步電動機啟動方案三相異步電動機啟動方案2.12.1 三相異步電動機直接啟動三相異步電動機直接啟動三相異步電動機直接啟動是指電動機直接加額定電壓，定子回路不串任何電器元件時的啟動。特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。三相異步電動機的啟動要滿足生產(chǎn)機械對異步電動機啟動性能的要求啟動轉(zhuǎn)矩要大，以保證生產(chǎn)機械的正常啟動。縮短啟動時間；啟動電流要小。以減小對電網(wǎng)的沖擊。由三相異步電動機機械特性的物理表達式知

15、道，在額定電壓下直接起動三相異步電動機。即轉(zhuǎn)差率 s=1，主磁通額定磁通的 1/2，功率因數(shù) cos 很小，造成了起動電流相當大而起動轉(zhuǎn)矩 并不大的結(jié)果。例如，對于普通鼠籠式異步電動機，起動電流=（47）in （ 為起動電流倍數(shù)）起動轉(zhuǎn)矩=tn（0.91.3） 對于繞線式三相異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩 tstn 。起動電流過大，對電網(wǎng)沖擊大。使電網(wǎng)電壓降低，對電機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%或更嚴重。這樣，一方面影響了異步電機本身，由于 tst與電壓 u 的平方成正比，導(dǎo)致tst下降更多，當重載時電機將不能起動；另一方面，影響由同一臺供電變壓器供電

16、的其它負載，如電燈會變暗，用電設(shè)備失常，重載的異步電機可能停轉(zhuǎn)等。下面兩種情況不能直接啟動。變壓器與 電機容量之比不足夠大。啟動轉(zhuǎn)矩不能滿足要求。綜上所述，三相異步電機直接起動的情況只適應(yīng)于供電變壓器容量較大，電動機容量小于 7.5kw 的小容量鼠籠式異步電機。對于大容量鼠籠式異步電機和繞線式異步電動機可采用如下方法：（1）降低定子電壓；（2）加大定子端電阻或電抗；（3）對于繞線式異步電機還可以采用加大轉(zhuǎn)子端電阻或電抗的方法。對于鼠籠式異步電機，可以結(jié)構(gòu)上采取措施，如增大轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的電阻，改進轉(zhuǎn)子槽形。總結(jié)： 直接起動即全壓起動。直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此在什么情況下采用直

17、接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值。 一般在有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下：1：若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的 20%時允許直接啟動； 2：若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的 30%時也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。 全壓起動條件：（1）異步電動機功率低于 7.5kw（2） kf小于或等于 1/4 乘以 3 加電源總?cè)萘?啟動電動機容量直接起動時的影響：f(3)（1）起動電流較大，可達額定電流的 4

18、7 倍，甚至達到 812 倍。（2）過大的起動電流造成電機過熱，影響電動機的壽命。（3）過大的起動電流使電動機受到電動力的沖擊，繞組變形可能造成短路而燒毀電動機。（4）過大的起動電流會使電網(wǎng)線路電壓降增大，對同一線路中的其他電器設(shè)備造成影響。 2.22.2 三相鼠籠式異步電動機啟動三相鼠籠式異步電動機啟動2.2.12.2.1 定子串電抗器啟動定子串電抗器啟動起動時電抗器接入定子電路，起動后，切除電抗器，進入正常運行。三相異步電動機直接起動時，每相等效電路如圖 2-1 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 起動時，每相等效電nu.kkkjxrz路如圖 2-2 所示，un 加在

19、（jx+）上，而上的電壓是 u/。定子側(cè)串電抗起動kzkz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)實際所加電壓，其目的是減小起動電流。在定子側(cè)串入電抗后，其堵轉(zhuǎn)電流為 i 圖圖 2-12-1 直接起動直接起動 圖圖 2-22-2 定子串電抗起動定子串電抗起動kknszujxzui.1.)(三相異步電動機直接起動的時候轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，這是由于電動機設(shè)計時，短路阻抗中，所致，一般的說，。因此，kkkzrjx=+kkxz0.9kkxz串電抗起動時，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)串電抗時電動機定子電壓與直接起動時定子的額定電壓比值為 u，則：1.unu.1

20、knkzuuuzx=+11ksskziuuiuzx=+22211()()ksskztuutuzx=+式中， 分別是定子串電抗與不串電抗時候的堵轉(zhuǎn)電流；分別是定.ssi i,sst t子串電抗與不串電抗時候的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，當選定 u 時，定子應(yīng)串的電抗為：kzuux.1從減小起動電流和改善電網(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損耗，浪費電能，只有在電機容量較小時才允許使用，大中型電機僅采用串電抗起動。定子回路串電阻或是電抗都能減小起動電流，使得電網(wǎng)的沖擊電流減小，對改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性是有利的。但是，問題的另一面是，隨著起動電流的減小，電機產(chǎn)生的起動轉(zhuǎn)矩也隨著

21、變化，有必要對起動轉(zhuǎn)矩進行校驗，看它是否能滿足生產(chǎn)工藝的要求，拖動系統(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，起動時的電磁功率為：unrk jxkisjxrkjxku1isun1.qksdmrip對于恒定的同步角速度 ，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流的平方成正比。利用這個重要關(guān)系式可以得出結(jié)論：不管是定子回路串電阻還是電抗，只要能將起動電流改變?yōu)橹苯悠饎邮堑谋?，則起動轉(zhuǎn)矩就將變成直接起動時的倍。顯然，如果起a2a動電流是直接起動時的 1/2，則起動轉(zhuǎn)矩將是直接起動時的 1/4。因為鼠籠異步機的直接起動轉(zhuǎn)矩本來就不大，采用定子回路串電阻或是電抗后起動轉(zhuǎn)矩就更小，必須對這種起動轉(zhuǎn)矩的大幅度下降進行校驗

22、，看它是否能保證拖動系統(tǒng)順利完成起動任務(wù)。一般地說由于起動轉(zhuǎn)矩較小，所以定子回路串阻抗的起動方法只適用于輕載起動或者是空載起動的生產(chǎn)機械。 2.2.22.2.2 星星- -三角啟動三角啟動凡正常運行時定子繞組接成三角形的是三相鼠籠式異步電動機，在啟動時臨時成星形，待電動機啟動后接近額定轉(zhuǎn)速時，在將定子繞組通過 y降壓啟動裝置接換成三角形運行，這種啟動方法叫 y降壓啟動。屬于電動機降壓啟動的一種方式，由于啟動時定子繞組的電壓只有原運行電壓的，啟動力矩較小只有原力矩的，所以這種啟動電路適用于輕載或空載啟動的電動機。圖圖 2-32-3 三相異步電動機三相異步電動機 y y降壓控制接線示意圖降壓控制接

23、線示意圖特點：定子繞組星形接法時，啟動電壓為直接啟動采用三角形接法的 1/3，起動電流為三角形接法的 1/3 因而啟動電流特性好，線路比較簡單，投資少，其中啟動轉(zhuǎn)矩特性差，所以該線路適應(yīng)用于輕載或空載啟動場合。線路分析如下：1、合上空氣開關(guān) qf 接通三相電源，2、按下啟動按鈕 sb2，首先交流接觸器 km3 線圈通電吸合，km3 的三對主觸頭將定子繞組尾端聯(lián)在一起。km3 的輔助常開觸點接通使交流接觸器 km1 線圈通電吸合，km1 三對主常觸頭閉合接通電動機定子三相繞組的首端， ，電動機在 y 接下低壓啟動。 3、隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，待接近額定轉(zhuǎn)速時（或觀察電流表接近額定電流時） ，按下

24、運行按鈕 sb3，此時 bs3 的常閉觸點斷開 km3 線圈的回路，km3失電釋放，常開主觸頭釋放將三相繞組尾端連接打開，sb3 的常開接點接通中間繼電器 ka 線圈通電吸合，ka 的常閉接點斷開 km3 電路（互鎖） ，km3 的常開接點吸合，通過 sb2 的常閉接點和 km1 常開互鎖接點實現(xiàn)自保，同時通過 km3常閉接點（互鎖）使接觸器 km2 線圈通電吸合，km2 主觸頭閉合將電動機三相繞組連接成，使電動機在接法下運行。完成了 y接壓啟動的任務(wù)。 4、熱繼電器 fr 作為電動機的過載保護，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，定值時應(yīng)按電動機額定電流的

25、計算。5、km2 及 km3 常閉觸點構(gòu)成互鎖環(huán)節(jié)，保證了電動機 y接法不可能同時出現(xiàn)，避免發(fā)生將電源短路事故。三相異步電動機 y降壓控制接線示意圖安裝注意事項：1、y降壓啟動電路，只適用于形接線，380v 的鼠籠異步電動機。不可用于 y 形接線的電動機應(yīng)為啟動時已是 y 形接線，電動機全壓啟動，當轉(zhuǎn)入形運行時，電動機繞組會應(yīng)電壓過高而燒毀。 2、接線時應(yīng)先將電動機接線盒的連接片拆除。 3、接線時應(yīng)特別注意電動機的首尾端接線相序不可有錯，如果接線有錯，在通電運行會出現(xiàn)啟動時電動機左轉(zhuǎn)，運行時電動機右轉(zhuǎn)，應(yīng)為電動機突然反轉(zhuǎn)電流劇增燒毀電動機或造成掉閘事故。 4、如果需要調(diào)換電動機旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)在電

26、源開關(guān)負荷側(cè)調(diào)電源線為好，這樣操作不容易造成電動機首尾端接線錯誤。 5、電路中裝電流表的目的，是監(jiān)視電動機起動、運行電流的，電流表的量程應(yīng)按電動機額定電流的 3 倍選擇。 常見故障： 1、y 啟動過程正常，但按下 sb3 后電動機發(fā)出異常聲音轉(zhuǎn)速也急劇下降，這是為什么？ 分析現(xiàn)象；接觸器切換動作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動機后，從故障現(xiàn)象分析，很可能是電動機主回路接線有誤，使電路由 y 接轉(zhuǎn)到接時，送入電動機的電源順序改變了，電動機由正常啟動突然變成了反序電源制動，強大的反向制動電流造成了電動機轉(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機接線端子的接線順序。 2

27、、線路空載試驗工作正常，接上電動機試車時，一起動電動機，電動機就發(fā)出異常聲音，轉(zhuǎn)子左右顫動，立即按 sb1 停止，停止時 km2 和 km3 的滅弧罩內(nèi)有強烈的電弧現(xiàn)象。這是為什么？分析現(xiàn)象；空載試驗時接觸器切換動作正常，表明控制電路接線無誤。問題出現(xiàn)在接上電動機后，從故障現(xiàn)象分析是由于電動機缺相所引起的。電動機在 y起動時有一相繞組為接入電路，電動機造成單相啟動，由于缺相繞組不能形成旋轉(zhuǎn)磁場，使電動機轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向不定而左右顫動。ux 處理故障；檢查接觸器接點閉合是否良好，接觸器及電動機端子的接線是否緊固。2.2.32.2.3 自耦減壓啟動自耦減壓啟動在定子回路中串阻抗雖然能滿足電網(wǎng)減小起動電流

28、的要求，但是往往因為起動轉(zhuǎn)矩過小而滿足不了生產(chǎn)工藝的要求。為了解決這個矛盾人們采用自耦減壓起動。三相鼠籠型異步電動機采用自耦變壓器降壓起動稱為自耦減壓起動，其接線圖如圖所示。起動時，開關(guān) k 投向起動一邊，電動機的定子繞組通過自耦變壓器接到三相電源上，當轉(zhuǎn)速升高到一定程度后，開關(guān) k 投向運行邊，自耦變壓器被切除，電動機定子直接接到電源上，電動機進入正常運行。自耦減壓起動時，一相電路如圖所示。 圖圖 2-42-4 自耦減壓起自耦減壓起 圖圖 2-52-5 自耦減壓起動一相電路自耦減壓起動一相電路電動機起動電壓下降為 u，與直接起動時電壓 un的關(guān)系為： 公式 2-121nnuun=電動機降壓起

29、動電流為,與直接起動時的起動電流之sisi間關(guān)系為： 公式 2-221ssninuiun=自耦變壓器高壓邊的起動電流為，與之間的關(guān)系為：sisi 公式 2-321ssinin=因此，降壓起動與直接起動相比，供電變壓器提供的起動電流的關(guān)系si 公式 2-4221()ssinin=自耦變壓器降壓時電動機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為，與直接起動時的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)stst系為： 公式 2-52221()()ssntnutun=由以上可以看出，采用自耦減壓起動時，與直接起動相比較，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：如果采用自耦減壓起動，則起動電流變化的比值和轉(zhuǎn)矩變化的比值相

30、等，都是直接起動時的ka分之一。自耦減壓起動，比起定子串阻抗起動，當限定的起動電流相同時，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩損失較少，比 y-起動靈活，并且當 n2/n1較大時，可以拖動較大的負載起動。但是，自耦變壓器體積大，價格高，也不能帶重負載起動。自耦減壓起動在較大容量鼠籠型異步電動機上廣泛應(yīng)用。前面介紹的幾種鼠籠型異步電動機的降壓起動方法，主要目的都是減小起動電流，但同時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，尤其要求起動過程很快的情況下，則經(jīng)常需要堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩較大的異步電動機，加大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的方法是增大轉(zhuǎn)子電阻。對于繞線型異步電動機，則可在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串電阻。對于鼠籠型異步電動機，只有設(shè)法加大鼠籠本

31、身的電阻值。2.32.3 繞線式三相異步電動機的啟動繞線式三相異步電動機的啟動 2.3.12.3.1 轉(zhuǎn)子回路串電阻轉(zhuǎn)子回路串電阻 繞線型三相異步電動機轉(zhuǎn)子回路串入電阻，可以減小定子電流。當所串入的電阻 rs合適，可以增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值。當所串電阻折合值為：sr 公式 2-6212srrxx+=+ 公式 2-7122srxxr=+-即 sm=1，電動機的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩達最大值。為什么在繞線型三相異步電動機轉(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？從電動機電磁轉(zhuǎn)矩公式知道，在氣隙每極磁22cosicmt通量一定時，電磁轉(zhuǎn)矩 t 與轉(zhuǎn)子有功電流成正比。已知串入電阻 rsm22cosi后，轉(zhuǎn)

32、子功率因數(shù)角為： 公式 2-8ssrrx222arctan即角比不串時小很多，使得值增大。盡管剛起動時，因為串電阻2sr2cos使得減小，但值的增大，使得轉(zhuǎn)子有功電流反而增大了，從sr2i2cos22cosi而增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值。當然，過分增大所串電阻，雖然會增大，其極限值sr2cos為 1，因轉(zhuǎn)子電流減小使堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩也跟著減小。圖 2-7（a）是繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的示意圖，為了簡單，也有采用圖 2-7（b）不對稱電阻。 圖圖 27（a）繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻）繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻 圖圖 27（b）不對稱電阻）不對稱電阻繞線型三相異步電動機多用在拖動那些要求堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大的生產(chǎn)機械，如

33、起重機械，球磨機，空壓機，皮帶運輸機以及礦井提升機等。為了減小繞線型三相異步電動機運行時電刷與集電環(huán)間的摩擦損耗，有些電機安裝了電刷提起裝置。當電動機起動完畢后，把轉(zhuǎn)子三相繞組彼此短路，將電刷從集電環(huán)上舉起。2.3.22.3.2 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動對于那些單純?yōu)榱讼拗破饎与娏髟龃蠖罗D(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的繞線型異步電動機，可以采用轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動，如圖 2-8 所示。頻敏變阻器是一個三相鐵心線圈，它的鐵心是由實心鐵板或鋼板疊加而成，板的厚度為 30-50mm。圖 2-8 中，接觸器點 k 斷開時，電動機轉(zhuǎn)子串入頻敏變阻器起動。起動過程結(jié)束后，接觸器點 k再閉合，切除頻敏變阻器，電動機

34、進入正常運行。頻敏變阻器每一相的等效電路與變壓器空載運行時的等效電路是一致的。忽略繞組漏阻抗時，其勵磁阻抗為勵磁電阻與勵磁電抗串聯(lián)組成，用表示。但是，與一般變壓器勵磁阻抗不完全相同，主要表現(xiàn)在以下pppzrjx=+兩點：（1）頻率為 50hz的電流通過時，阻抗比一般的變壓器勵磁阻pppzrjx=+抗小的多。這樣，串在轉(zhuǎn)子回路中，既限制了定.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。（2）頻率為 50hz的電流通過時，。其原因，頻敏變阻器中磁通密prpx度取的較高，鐵心處于飽和狀態(tài)，勵磁電流較大，因此，勵磁電抗較小。而px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

35、心中的損耗，與一般變壓器相比較要大幾百倍，因此較大。 pr 圖圖 2-8 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動繞線型三相異步電動機轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動時（s=1） ，轉(zhuǎn)子回路頻率為50hz，因為，轉(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)，prpx既限制了堵轉(zhuǎn)電流，又提高了堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。起動過程中，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1sf小，電阻也??；電抗也小。正因如此，電動機在幾乎整個起動過程中始終prpx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。實際的頻敏變阻器線圈上都有幾級中間抽頭，供使用時選擇一個比較合適的等效阻抗值。鐵損和磁密

36、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。為了將起動電流和起動轉(zhuǎn)矩比較準確的整定在要求的數(shù)值上，頻敏變阻器都裝有調(diào)節(jié)氣隙長度的活動鐵心。氣隙越大，磁密越小，等效阻抗也愈小。第三章第三章 三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)3.13.1 概述概述本次設(shè)計主要是綜合應(yīng)用所學(xué)知識，設(shè)計異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，并在實踐的基本技能方面進行一次系統(tǒng)的訓(xùn)練。能夠較全面地鞏固和應(yīng)用“異步電動機交流調(diào)速”課程中所學(xué)的基本理論和基本方法，并初步掌握 matlab 語言設(shè)計的基本方法。應(yīng)用場合: 應(yīng)用異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)，

37、一般工業(yè)場合以及特殊伺用機床。系統(tǒng)功能介紹:本系統(tǒng)以三相異步電動機的轉(zhuǎn)速為被控對象，根據(jù)工業(yè)場合的具體需要，調(diào)節(jié)定子電壓對電動機進行無級調(diào)速。3.23.2 異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成交流調(diào)壓調(diào)速是一種比較簡便的調(diào)速方法。常見的異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)由以下六大基本部分組成：轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器（asr）、觸發(fā)裝置（gt）、晶閘管交流調(diào)壓器（tvc）、測速發(fā)電機（tg）、軟啟動器以及三相異步電動機（m）。這里主要介紹三相異步電動機（m）的結(jié)構(gòu)，和測速發(fā)電機（tg）、晶閘管交流調(diào)壓器（tvc）和軟啟動器四大部分的具體結(jié)構(gòu)以及工作原理。一、三相異步電動機異步電動機(asynchronous

38、 motor) 又稱感應(yīng)電動機,是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換為機械能量的一種交流電動機。 異步電動機按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠式、繞線式異步電動機。 作電動機運行的異步電機。因其轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，又稱感應(yīng)電動機。異步電動機是各類電動機中應(yīng)用最廣、需要量最大的一種。在中國，異步電動機的用電量約占總負荷的60多。交流電動機，特別是鼠籠型異步電動機，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護方便，而且堅固耐用，慣量小，運行可靠，對環(huán)境要求不高，因此在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應(yīng)用。其突出的優(yōu)點是：電機制造成本低，結(jié)構(gòu)簡單，維護容易，可以實現(xiàn)高壓大功率及高速驅(qū)

39、動，適宜在惡劣條件下工作，并能獲得和直流電機控制系統(tǒng)相媲美或更好的控制性能。異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連，其定子電流直接取自交流電力系統(tǒng)；與其他電機相比，異步電動機的結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用、維護方便，運行可靠性高，重量輕，成本低。以三相異步電動機為例，與同功率、同電動機相比，前者重量只及后者的二分之一，成本僅為三分之一。和直流電機一樣，三相異步電動機主要也由靜止的定子和轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。定子與轉(zhuǎn)子之間有個較小的氣隙。 異步電動機的定子由定子鐵心、定子繞組和機座三部分組成。定子鐵心是異步電動機主磁通磁路的一部分。為了使異步電動機能產(chǎn)生較大的電磁轉(zhuǎn)矩，希望有一個較強的旋轉(zhuǎn)磁場，同時由

40、于旋轉(zhuǎn)磁場對定子鐵心以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子鐵心中的磁通的大小與方向都是變化的，必須設(shè)法減少由旋轉(zhuǎn)磁場在定子鐵心中所引起的渦流損耗和磁滯損耗，因此，定子鐵心由導(dǎo)磁性能較好的0.5mm厚且沖有一定槽形的硅鋼片疊壓而成。對于容量較大(10kw以上)的電動機，在硅鋼片兩面涂以絕緣漆，作為片間絕緣之用。定子鐵心上的槽形通常有三種：半閉口槽，半開口槽及開口槽。從提高電動機的效率和功率因數(shù)來看，半閉口槽最好。定子繞組 定子繞組是異步電機定子部分的電路，它也是由許多線圈按一定規(guī)律聯(lián)接面成。能分散嵌入半閉口槽的線圈由高強度漆包圓銅線或圓鋁線繞成，放入半開口槽的成型線圈用高強度漆包扁沿線或扁銅線，或用玻璃絲包扁銅線

41、繞成。開口槽也放入成型線圈，其絕緣通常采用云母帶，線圈放入槽內(nèi)必須與槽壁之間隔有“槽絕緣”，以免電機在運行時繞組對鐵心出現(xiàn)擊穿或短路故障。一般根據(jù)定子繞組在槽內(nèi)布置的情況，有單層繞組及雙層繞組兩種基本型式。容量較大的異步電動機都采用雙層繞組。雙層繞組在每槽內(nèi)的導(dǎo)線分上下兩層放置，上下層線圈邊之間需要用層間絕緣隔開。小容量異步電動機常采用單層繞組。槽內(nèi)定子繞組的導(dǎo)線用槽楔緊固。槽楔常用的材料是竹、膠布板或環(huán)氧玻璃布板等非磁性材料。機座的作用主要是固定和支撐定子鐵心。中小型異步電動機一般都采用鑄鐵機坐，并根據(jù)不同的冷卻方式而采用不同的機座型式。例如小型封閉式電動機、電機中損耗變成的熱量全都要通過機

42、座散出。為了加強散熱能力，在機座的外表面有很多均勻分布的散熱筋，以增大散熱面積。對于大中型異步電動機，一般采用鋼板焊接的機座。轉(zhuǎn)速的直流異步電機的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成。轉(zhuǎn)子鐵心也是電動機主磁通磁路的一部分，一般也由0.5毫米厚沖槽的硅鋼片疊成，鐵心固定在轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子支架上。整個轉(zhuǎn)子鐵心的外表面成圓柱形。轉(zhuǎn)子繞組分為籠型和繞線型兩種結(jié)構(gòu)，下面分別說明這兩種繞組結(jié)構(gòu)型式的特點。 籠形繞組，由于異步電動機轉(zhuǎn)子導(dǎo)體內(nèi)的電流是由電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生的，不需由外電源對轉(zhuǎn)子繞組供電，因此繞組可自行閉合；繞組的相數(shù)亦不必限定為三相。因此籠形繞組的各相均由單根導(dǎo)條組成，因為異步電動機正常運行時，旋轉(zhuǎn)磁

43、場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的相對轉(zhuǎn)速不大，即轉(zhuǎn)差率在5之下，所以導(dǎo)條中的感應(yīng)電動勢不大，如導(dǎo)條與鐵心之間不加絕緣，由導(dǎo)條與鐵心之間的接觸電阻來限制導(dǎo)條間的漏電流也是可以的，一般無須用絕緣材料把導(dǎo)條與鐵心隔開，藝極為簡單?；\型繞組就可以由插入每個轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)組成。如果去掉鐵心，整個繞組的外形就象一個關(guān)松鼠的籠子，所以具有這種籠型繞組的轉(zhuǎn)子，習(xí)慣上稱為籠型轉(zhuǎn)子。為了節(jié)約用銅和提高生產(chǎn)率，小容量籠型異步電動機一般都采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。這種轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條和端環(huán)一次鑄出。對容量大于100kw的電機，由于鑄鋁質(zhì)量不易保證，常用銅條插入轉(zhuǎn)子內(nèi)，在兩端焊上端環(huán)，構(gòu)成籠形繞組?；\型轉(zhuǎn)子上既無集電環(huán)，又無絕緣，所以結(jié)構(gòu)簡

44、單、制造方便、運行可靠。 繞線型繞組，它與定子繞組一樣也是一個對稱三相繞組，這個對稱三相繞組接成星形，并接到轉(zhuǎn)軸上三個集電環(huán)，再通過電刷使轉(zhuǎn)子繞組與外電路接通。這種轉(zhuǎn)子的特點是，通過集電環(huán)和電刷可在轉(zhuǎn)子回路中接入附加電阻或其它控制裝置，以便改善電動機的起動性能或調(diào)速特性。為了減小電刷的磨損與摩擦損耗，中等容量以上的異步電動機還裝有一種提刷短路裝置。這種裝置當電動機起動以后而又不需要調(diào)節(jié)速度時，移動其手柄，可使電刷提起，與集電環(huán)脫離接觸，同時使三只集電環(huán)彼此短接起來。異步電動機定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙是很小的，中小型電機般為0.22mm。氣隙的大小與異步電動機的性能關(guān)系極大。氣隙愈大，磁阻也愈大。磁阻

45、大時，產(chǎn)生同樣大小的旋轉(zhuǎn)磁場就需要較大的勵磁電流。勵磁電流是無功電流(與變壓器中的情況一樣)，該電流增大會使電機的功率因數(shù)變壞。然而，磁阻大可以減少氣隙磁場中的諧波含量，從而可減少附加損耗，且改善起動性能。氣隙過小，會使裝配困難和運轉(zhuǎn)不安全。如何決定氣隙大小，應(yīng)權(quán)衡利弊，全面考慮。一般異步電動機的氣隙以較小。二、交流測速發(fā)電機（tg）交流測速發(fā)電機 有空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機、籠式轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機和同步測速發(fā)電機3種。 空心杯轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機：主要由內(nèi)定子、外定子及在它們之間的氣隙中轉(zhuǎn)動的杯形轉(zhuǎn)子所組成。勵磁繞組、輸出繞組嵌在定子上,彼此在空間相差90電角度。杯形轉(zhuǎn)子是由非磁性材料制成。當

46、轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)時，勵磁后由杯形轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁場與輸出繞組軸線垂直，輸出繞組不感應(yīng)電動勢；當轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，由杯形轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場與輸出繞組軸線重合，在輸出繞組中感應(yīng)的電動勢大小正比于杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，而頻率和勵磁電壓頻率相同，與轉(zhuǎn)速無關(guān)。反轉(zhuǎn)時輸出電壓相位也相反。杯形轉(zhuǎn)子是傳遞信號的關(guān)鍵，其質(zhì)量好壞對性能起很大作用。由于它的技術(shù)性能比其他類型交流測速發(fā)電機優(yōu)越，結(jié)構(gòu)不很復(fù)雜，同時噪聲低，無干擾且體積小，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種交流測速發(fā)電機。 籠式轉(zhuǎn)子異步測速發(fā)電機：與交流伺服電動機相似，因輸出的線性度較差，僅用于要求不高的場合。這樣的繞組工同步測速發(fā)電機：以永久磁鐵作為轉(zhuǎn)子的交流發(fā)電機。由于輸出電壓和頻

47、率隨轉(zhuǎn)速同時變化，又不能判別旋轉(zhuǎn)方向,使用不便，在自動控制系統(tǒng)中用得很少,主要供轉(zhuǎn)速的直接測量用。三、晶閘管交流調(diào)壓器（tvc）結(jié)構(gòu)圖如圖 3-1圖圖 3-13-1 晶閘管交流調(diào)壓器結(jié)構(gòu)圖晶閘管交流調(diào)壓器結(jié)構(gòu)圖晶閘管單相交流調(diào)壓器，把三對反并聯(lián)的晶閘管與負載相串聯(lián)，然后接到交流電源上，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)負載上的電壓和功率，這一裝置稱為晶閘管交流調(diào)壓器。晶閘管交流調(diào)壓器在電爐的溫度控制、舞臺的燈光控制及中小功率異步電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中得到廣泛應(yīng)用。交流調(diào)壓器的輸出仍是交流電壓，因此它可以通過變壓器再進行調(diào)壓，但是它的輸出電壓波形與自耦式或感應(yīng)式交流調(diào)壓器不同，不再是正弦波形。其中諧波分量

48、較大，功率因數(shù)也較低（與導(dǎo)通角有關(guān)）。交流調(diào)壓器的晶閘管控制通常采用兩種方式：通斷控制。即把晶閘管作為開關(guān)將負載電路與電源接通幾個周波，然后再斷開一定周波數(shù)。通過改變通斷時間比達到調(diào)壓的目的。這里晶閘管起到一個通斷頻率可調(diào)的快速開關(guān)的作用。相位控制。將晶閘管作為這樣一個開關(guān)，在電源電壓每一周期中，在選定的時刻將負載電路與電源接通，改變選定的時刻即可達到調(diào)壓的目的。在交流調(diào)壓器中，相位控制應(yīng)用得較多，故下面主要介紹以相位控制的交流調(diào)壓器。通常在大功率或者為完成對某些負載控制方式時采用三相交流調(diào)壓器。三相交流調(diào)壓器接線形式很多，這些電路各有特點，現(xiàn)分別敘述如下：晶閘管三相全波星形或三角形調(diào)壓電路如

49、圖3-2：圖圖 3-2 晶閘管三相全波星形或三角形調(diào)壓電路晶閘管三相全波星形或三角形調(diào)壓電路 這是一種三相三線制的線路結(jié)構(gòu)。采用這種線路時，可任意選擇所需要的負載形式，即可用三角形或者星形。這種電路連接的優(yōu)點之一，就是它的輸出諧波分量低。由于線電流對稱，因而只有奇次諧波，其中 3 次諧波被抵消了。所以這種電路對鄰近通訊電路干擾小，從而減輕了濾波問題。但是這種電路必須保證有兩相晶閘管同時導(dǎo)通，負載上才有電流通過。因此觸發(fā)脈沖必須采用寬脈沖或雙窄脈沖，移相范圍為 150。晶閘管三相星型三角形調(diào)壓電路，如圖3-3：圖圖 3-33-3 晶閘管三相星型三角形調(diào)壓電路晶閘管三相星型三角形調(diào)壓電路此電路用三

50、個晶閘管元件接成三角形方式，放在星形連接的中點，所以稱為星點三角形調(diào)壓電路，其原理圖如圖所示。其中晶閘管的移相范圍為210，觸發(fā)脈沖寬度大于30，晶閘管觸發(fā)次序為t1、t2、t3。 此電路中只用了三個晶閘管元件，電路簡單，但由于元件的單向?qū)щ娦?，又被接成三角形，故為不對稱控制方式，正、負半波的波形不同（面積相同），所以輸出負載上有偶次諧波。四、軟啟動器軟起動器是繼自耦減壓起動器、星-角減壓起動器等之后，采用電子半導(dǎo)體器件（晶閘管）和單片機控制的智能化程度較高的一種新型電機起動裝置，而且工作性能優(yōu)于上述減壓起動器。軟起動器的一般電路構(gòu)成如圖3-4：scr電源輸入晶閘管（調(diào)壓）主電路控 制 電 源

51、 （ 開 關(guān) 電 源 ）同 步 信 號 采 樣 電 路交流電壓輸出輸 出 電 流 檢 測 電 路輸 入 電 壓 檢 測 電 路脈沖觸發(fā)電路外圍晶振、復(fù)位、驅(qū)動單片機芯片控制信號處理電路外部控制信號/輸出信號（運行、故障信號輸出等）操作顯示面板旁路接觸器按鍵與顯示電路及接口電路圖圖 3-43-4 軟起動器的一般電路構(gòu)成圖軟起動器的一般電路構(gòu)成圖軟起動器的主電路，一般也由六只正反向并聯(lián)的單向晶閘管組成，在三相調(diào)壓電路上并聯(lián)有旁路接觸器的三組主觸點。旁路接觸器一般均由用戶外置，由控制線路控制其通斷，部分中、小功率軟起動器機型，也有裝置內(nèi)部自置旁路接觸器的，外圍控制線路也相對簡化?？刂瓢迨且詥纹瑱C（或

52、稱cpu）為核心的由模擬及數(shù)字集成電路構(gòu)成的控制電路，包括cpu的基本電路、同步信號電路、輸入電壓、輸出電流檢測電路、脈沖觸發(fā)電路，控制端子（模擬、數(shù)字輸入/輸出控制信號）電路、和控制電源、操作顯示面板電路等單元電路，往往排列于13塊線路板上。其中控制電源電路，同步信號采樣電路和脈沖觸發(fā)電路，輸入電壓、輸出電流檢測的前級電路會安排于同一塊線路板上，這塊線路板又稱為觸發(fā)板；而其它電路和輸入電壓、輸出電流檢測的后級電路則安排于另一塊線路板上，這塊線路板又稱為cpu主板。軟起動器的主電路形式如圖3-5：圖圖 3-53-5 軟起動器的主電路形式圖軟起動器的主電路形式圖軟起器的主電路，一般采用3只正反向

53、并聯(lián)的晶閘管模塊，構(gòu)成三相交流調(diào)壓的電路形式，晶閘管主電路輸出可控交流起動電壓，起動過程結(jié)束后，交流接觸器km閉合，電動機進入運行階段，同時晶閘管主電路停止輸出。在這里km又稱為旁路接觸器。由ta1、ta2、ta3檢測運行電流信號，輸入控制電路，用于運行電流顯示、過載報警、停機保護等。同時軟起動器的停車方式，也有如下兩種：（1）自由停車。在這種停機模式下，軟起動器接到停止命令后即斷開旁路接觸器并禁止晶閘管的調(diào)壓輸出，電機依負載慣性逐漸停車。適用于對停車時間和停車距離無要求的負載設(shè)備。（2）軟停車。在這種停機模式下，電動機的供電由旁路接觸器切換到晶閘管調(diào)壓輸出，輸出電壓由全壓逐漸減小，使電機轉(zhuǎn)速

54、平穩(wěn)降低，直至停止。適用于對停車時間有要求和柔性停機要求的泵類負載等場合。ta1ruta2sta3tvwkmg5135246k5k6 g6g5k5k6 g6g5k5k6 g6第四章第四章 三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用應(yīng)用4.14.1 三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的工作原理三相異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的工作原理異步電動機調(diào)壓調(diào)速工作原理：當異步電動機電路參數(shù)不變時，在一定轉(zhuǎn)速下，異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩tm與定子電壓u1的平方成正比。因此，改變定子外加電壓就可以改變其機械特性的函數(shù)關(guān)系，從而改變異步電動機在一定輸出轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速。異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩為： 公式 4-1它

55、表明，當轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時，電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比。這樣不同電壓下的機械特性便如下圖所示，圖3-1中unom表示額定電壓。圖圖4-14-1 異步電動機在不同電壓下的機械特性異步電動機在不同電壓下的機械特性4.24.2 三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖以及系統(tǒng)實現(xiàn)三相異步電動機調(diào)速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖以及系統(tǒng)實現(xiàn)異步電動機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)分為開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)。異步電動機開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖以及系統(tǒng)實現(xiàn)圖，依次如下： 圖圖 4-24-2 開環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖開環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖圖 4-34-3 開環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) tvc gtm給定tgg給定

56、asrgttvcm圖圖 4-44-4 單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖圖 4-54-5 單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng) 3 給定asracrgttvc電流互感器mtg圖圖 4-64-6 雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖圖 4-74-7 雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)第五章第五章 三相異步電動機仿真模型的建立三相異步電動機仿真模型的建立5.15.1 實驗方法實驗方法1三相籠型異步電動機直接起動實驗。按線路圖 5-1 接線，電機繞組為接法。圖圖 5-15-1 異步電動機直接啟動異步電動機直接啟動起動前，把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測量實驗箱（mel-13）中“轉(zhuǎn)矩設(shè)定

57、”電位器旋鈕逆時針調(diào)到底， “轉(zhuǎn)速控制” 、 “轉(zhuǎn)矩控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制” ，檢查電機導(dǎo)軌和 mel-13 的連接是否良好。儀表的選擇：交流電壓表為數(shù)字式或指針式均可，交流電流表則為指針式。a把三相交流電源調(diào)節(jié)旋鈕逆時針調(diào)到底，合上綠色“閉合”按鈕。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓達電機額定電壓 220 伏，使電機起動旋轉(zhuǎn)。 （電機起動后，觀察 mel-13 中的轉(zhuǎn)速表，如出現(xiàn)電機轉(zhuǎn)向不符合要求，則須切斷電源，調(diào)整次序，再重新起動電機。 ）b斷開三相交流電源，待電動機完全停止旋轉(zhuǎn)后，接通三相交流電源，使電機全壓起動，觀察電機起動瞬間電流值。注：按指針式電流表偏轉(zhuǎn)的最大位置所對應(yīng)的讀數(shù)值計量。電流

58、表受起動電流沖擊，電流表顯示的最大值雖不能完全代表起動電流的讀數(shù)，但用它可和下面幾種起動方法的起動電流作定性的比較。c斷開三相交流電源，將調(diào)壓器退到零位。用起子插入測功機堵特孔中，將測功機定轉(zhuǎn)子堵住。d合上三相交流電源，調(diào)節(jié)調(diào)壓器，觀察電流表，使電機電流達 23 倍額定電流，讀取電壓值 uk、電流值 ik、轉(zhuǎn)矩值 tk，填入表中，注意實驗時，通電時間不應(yīng)超過 10 秒，以免繞組過熱。 2星形三角形（y-）起動按線路圖 5-2 接線，電壓表、電流表的選擇同前，開關(guān) s 選用 mel-05。a起動前，把三相調(diào)壓器退到零位，三刀雙擲開關(guān)合向右邊（y）接法。合上電源開關(guān)，逐漸調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使輸出電壓升高

59、至電機額定電壓 un=220v，斷開電源開關(guān)，待電機停轉(zhuǎn)。b待電機完全停轉(zhuǎn)后，合上電源開關(guān)，觀察起動瞬間的電流，然后把 s 合向左邊（接法） ，電機進入正常運行，整個起動過程結(jié)束，觀察起動瞬間電流表的顯示值以與其它起動方法作定性比較。圖圖 5-25-2 三相異步電動機星形三相異步電動機星形三角形起動三角形起動 3繞線式異步電動機轉(zhuǎn)繞組串入可變電阻器起動。圖圖 5-35-3 繞線式異步電動機轉(zhuǎn)繞組串入可變電阻器起動繞線式異步電動機轉(zhuǎn)繞組串入可變電阻器起動按線路如圖 53 接線，電機定子繞組 y 形接法。轉(zhuǎn)子串入的電阻由刷形開關(guān)來調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電阻采用 mel-09 的繞線電機起動電阻（分 0，2，5

60、，15，五檔） ，mel-13 中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)速控制” ， “轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器旋鈕順時針調(diào)節(jié)到底。a起動電源前，把調(diào)壓器退至零位，起動電阻調(diào)節(jié)為零。b合上交流電源，調(diào)節(jié)交流電源使電機起動。注意電機轉(zhuǎn)向是否符合要求。c在定子電壓為 180 伏時，逆時針調(diào)節(jié)“轉(zhuǎn)速設(shè)定”電位器到底，繞線式電機轉(zhuǎn)動緩慢（只有幾十轉(zhuǎn)） ，讀取此時的轉(zhuǎn)矩值 ist和 ist。d用刷形開關(guān)切換起動電阻，分別讀出起動電阻為 2、5、15 的起動轉(zhuǎn)矩 tst和起動電流 ist 。4繞線式異步電動機繞組串入可變電阻器調(diào)速。實驗線路同前。mel-13 中“轉(zhuǎn)矩控制”和“轉(zhuǎn)速控制”選擇開關(guān)扳向“轉(zhuǎn)矩控制”