三相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)以及啟動(dòng)方式

1、精品三相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1 、 三相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量變換。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、重量輕、價(jià)格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點(diǎn)是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子一樣也設(shè)置了三相繞組并通過(guò)滑環(huán)、電刷與外部變阻器連接。調(diào)節(jié)變阻器電阻可以改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2 、異步電動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn)2.1 籠型

2、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)存在下列三個(gè)主要缺點(diǎn)。（1 ）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，難以滿足帶負(fù)載起動(dòng)的需要。當(dāng)前社會(huì)上解決該問(wèn)題的多數(shù)辦法是提高電動(dòng)機(jī)的功率容量（即增容）來(lái)提高其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這就造成嚴(yán)重的“大馬拉小車”，既增加購(gòu)買設(shè)備的投資，又在長(zhǎng)期的應(yīng)用中因處于低負(fù)荷運(yùn)行而浪費(fèi)大量電量，很不經(jīng)濟(jì)。第二種辦法是增購(gòu)液力偶合器，先讓電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)，在由液力偶合器驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這種辦法同樣要增加添購(gòu)設(shè)備的投資，并因液力偶合器的效率低于 97% ，因此至少浪費(fèi) 3% 的電能，因而整個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的效率很低，同樣浪費(fèi)電量，更何況添加液力偶合器之后，機(jī)組的運(yùn)行可靠性大大下降，顯著增加維護(hù)困難，因此不是一個(gè)好辦法。（2 ）大轉(zhuǎn)矩不大，用于驅(qū)動(dòng)

3、經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)過(guò)負(fù)荷的負(fù)載，如礦山所用破碎機(jī)等時(shí)，往往停轉(zhuǎn)而燒壞電動(dòng)機(jī)。以致只能在輕載狀況下運(yùn)行，既降低了產(chǎn)量又浪費(fèi)電能。（3 ）起動(dòng)電流很大，增加了所需供電變壓器的容量，從而增加大量投資。另一辦法是采用降壓起動(dòng)來(lái)降低起動(dòng)電流，同樣要增加添購(gòu)降壓裝置的投資，并且使本來(lái)就不好的起動(dòng)特性進(jìn)一步惡化。2.2 繞線型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞線性感應(yīng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，三相繞組通過(guò)集電環(huán)短路。起動(dòng)時(shí)，為減小起動(dòng)電流，轉(zhuǎn)子中可以串入起動(dòng)電阻，轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)?shù)碾娮?，不僅可以減小起動(dòng)電流，而且由于轉(zhuǎn)子功率因數(shù)和轉(zhuǎn)子電流有功分量增大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也可增大。這種電動(dòng)機(jī)還可通過(guò)改變外串電阻調(diào)速。繞線型電動(dòng)機(jī)雖起動(dòng)特性和運(yùn)行特性兼優(yōu)，但仍

4、存在下列缺點(diǎn)：（1 ）由于轉(zhuǎn)子上有集電環(huán)和電刷，不僅增加制造成本，并且降低了起動(dòng)和運(yùn)行的可感謝下載載三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)課程設(shè)計(jì)靠性，集電環(huán)和電刷之間的滑動(dòng)接觸，是這種電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障的主要原因。特別是集電環(huán)與電刷之間會(huì)產(chǎn)生火花，使傳統(tǒng)繞線型電動(dòng)機(jī)在礦山、井下、石油、華工等防爆要求的場(chǎng)所，對(duì)于灰土、粉塵濃度很高的地方，也不敢使用，這就限制了其應(yīng)用范圍。（2 ）當(dāng)前的傳統(tǒng)繞線型電動(dòng)機(jī)為了提高可靠性，多數(shù)不提刷，因此運(yùn)行時(shí)存在下列電能浪費(fèi)：集電環(huán)和電刷間的摩擦損耗和接觸電阻上的電損耗，電刷至控制柜短路開關(guān)間三根電纜的電損耗，若電動(dòng)機(jī)與控制柜之間距離很長(zhǎng)，則該損耗將非常嚴(yán)重。并且由于集電環(huán)與電刷產(chǎn)生

5、碳粉、電火花和噪聲，長(zhǎng)期污染周圍環(huán)境，損害管理人員和周圍居民健康。（3 ）傳統(tǒng)繞線型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比籠型電動(dòng)機(jī)的有所提高， 但仍往往不能滿足滿載起動(dòng)的需要，以至仍然需要增容而形成“大馬拉小車” 。上述傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)存在的嚴(yán)重缺點(diǎn)的根本原因在于“起動(dòng)” 、“運(yùn)行”和“可靠性”三者之間存在難以調(diào)和的矛盾，因此勢(shì)必顧此失彼，不可兼優(yōu)。三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式三相交流異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，雖然控制線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維護(hù)方便，但起動(dòng)電流很大（約為正常工作電流的47 倍），如果電源容量不比電動(dòng)機(jī)容量大許多倍，則起動(dòng)電流可能會(huì)明顯地影響同一電網(wǎng)中其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，對(duì)于鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)可采用：定子串

6、電阻（電抗）降壓起動(dòng)、定子串自耦變壓器降壓起動(dòng)、星形三角形降壓起動(dòng)等方式；而對(duì)于繞線型異步電動(dòng)機(jī)，還可采用轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)等方式以限制起動(dòng)電流。1 、直接啟動(dòng)定義：直接啟動(dòng)就是用閘刀開關(guān)或接觸器把電機(jī)的定子繞組直接接在交流電源上，電機(jī)在額定電壓下直接啟動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：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)，控制線路簡(jiǎn)單，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。缺點(diǎn)：直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流一般可達(dá)額定電流的47 倍，過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，使變壓器二次電壓大幅度下降，減小電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至?xí)r電動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)，過(guò)大的電流還會(huì)

7、引起電源電壓波動(dòng)，影響同一供電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常工作。2精品一般異步電機(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。（電流過(guò)大）應(yīng)用：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 6 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 6 電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路的電氣原理圖2 、三相異步電動(dòng)機(jī)的Y起動(dòng)控制對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)額定電壓等于電源線電壓，定子繞組為三角形連接方式的

8、三相交流異步電動(dòng)機(jī)，可以采用星形三角形降壓起動(dòng)。它是指起動(dòng)時(shí)，將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，待電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到一定值后，再換成三角形連接。這樣，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)每相繞組的工作電壓為正常時(shí)繞組電壓的1/3 ，起動(dòng)電流為三角形直接起動(dòng)時(shí)的1/3 ，因而起動(dòng)電流特性好，線路較簡(jiǎn)單，投資少。缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也下降為三角形接法的 1/3 ，轉(zhuǎn)矩特性差。本線路適用于輕載或空載起動(dòng)的場(chǎng)合，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出， Y 連接時(shí)要注意其旋轉(zhuǎn)方向的一致性。感謝下載載三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)課程設(shè)計(jì)圖 7三相異步電動(dòng)機(jī)Y降壓?jiǎn)?dòng)控制線路圖控制原理 ：按下啟動(dòng)按鈕SB2。（ 1）接觸器 KM1 線圈得電，電動(dòng)機(jī) M 接入電源。（ 2）接

9、觸器 KM3 線圈的電，其常開觸點(diǎn)閉合， Y 形啟動(dòng)，輔助觸點(diǎn)斷開，保證了接觸器 KM2 不得電。（ 3） 時(shí)間繼電器 KT 線圈得電，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延時(shí)， 常閉觸點(diǎn)斷開， 切斷 KM3 線圈電源。（ 4）KM3 主觸點(diǎn)斷開， KM3 常閉輔助觸點(diǎn)閉合， KT 常開觸點(diǎn)斷開，接觸器KM2線圈得電， KM2 主觸點(diǎn)閉合，使電動(dòng)機(jī)M 由 Y 形啟動(dòng)切換為運(yùn)行。按下停止按鈕 SB1 ，切斷控制線路電源，電動(dòng)機(jī)M 停止運(yùn)轉(zhuǎn)。4精品3 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)對(duì)于容量較大且正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成星形的籠型異步電動(dòng)機(jī)，可采用自耦變壓器降壓起動(dòng)。它是指起動(dòng)時(shí)，將自耦變壓器接入電動(dòng)機(jī)的定子回路，待電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到一

10、定值后，再切除自耦變壓器，使電動(dòng)機(jī)定子繞組獲正常工作電壓。這樣，起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)每相繞組電壓為正常工作電壓的1 / K倍（ K 自耦變壓器的匝數(shù)比。K = N 1 /N 2 ），起動(dòng)電流也為全壓起動(dòng)電流的1 / K 2 倍。圖 8電動(dòng)機(jī)自耦降壓起動(dòng)接線圖圖 8 是交流電動(dòng)機(jī)自耦降壓?jiǎn)?dòng)自動(dòng)切換控制接線圖，自動(dòng)切換靠時(shí)間繼電器完成，用時(shí)間繼電器切換能可靠地完成由啟動(dòng)到運(yùn)行的轉(zhuǎn)換過(guò)程，不會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短不一的情況，也不會(huì)因啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)造成燒毀自耦變壓器事故感謝下載載三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)課程設(shè)計(jì)控制過(guò)程如下：a、合上空氣開關(guān) QF 接通三相電源。b 、按啟動(dòng)按鈕 SB2 交流接觸器 KM1 線圈通電

11、吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時(shí)由于KM1輔助常開觸點(diǎn)閉合，使得接觸器KM2線圈通電吸合， KM2 的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓低壓抽頭（例如65 ）將三相電壓的 65 接入電動(dòng)。c、KM1 輔助常開觸點(diǎn)閉合， 使時(shí)間繼電器 KT 線圈通電，并按已整定好的時(shí)間開始計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間到達(dá)后，KT 的延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KA 線圈通電吸合并自鎖。d 、由于 KA 線圈通電，其常閉觸點(diǎn)斷開使KM1 線圈斷電， KM1 常開觸點(diǎn)全部釋放，主觸頭斷開，使自耦變壓器線圈封星端打開；同時(shí)KM2 線圈斷電，其主觸頭斷開，切斷自耦變壓器電源。KA 的常閉觸點(diǎn)閉合，通過(guò)KM1 已

12、經(jīng)復(fù)位的常閉觸點(diǎn)，使KM3 線圈得電吸合， KM3 主觸頭接通電動(dòng)機(jī)在全壓下運(yùn)行。e、KM1 的常開觸點(diǎn)斷開也使時(shí)間繼電器KT 線圈斷電，其延時(shí)閉合觸點(diǎn)釋放，也保證了在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)任務(wù)完成后，使時(shí)間繼電器KT 可處于斷電狀態(tài)。f、欲停車時(shí)，可按SB1 則控制回路全部斷電，電動(dòng)機(jī)切除電源而停轉(zhuǎn)。g 、電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR 完成。4 、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)由于大型電動(dòng)機(jī)容量大，起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，又因帶負(fù)載，負(fù)載要求電動(dòng)機(jī)提供較大的起動(dòng)電流時(shí)，繞線式異步電動(dòng)機(jī)就顯示出明顯優(yōu)勢(shì)，只有轉(zhuǎn)子回路串的電阻合適，就既可減少起動(dòng)電流又可增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而電動(dòng)機(jī)容量大、重載這兩個(gè)要求可

13、同時(shí)滿足。由于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： Tst =C M m I2 cos 2cos 2=6精品因?yàn)榇娮?R使得 I2 減小，但 cos 2 值的增大，使得轉(zhuǎn)子有功電流 I 2cos 2反而增大了，從而增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)然，過(guò)分增大所串電阻R，雖然 cos 2 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。如果正確選取電阻器的電阻值，使轉(zhuǎn)子回路的總電阻值R2=X20 ，此時(shí) Sm=1 ，即最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，從而縮短起動(dòng)時(shí)間，達(dá)到減小啟動(dòng)電流增大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的目的。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，可變電阻逐級(jí)減小。啟動(dòng)完畢后，可變電阻減小到零，轉(zhuǎn)子繞組被直接短接，電動(dòng)機(jī)便在額定狀態(tài)下

14、運(yùn)行。圖 9 （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 9（b ）不對(duì)稱電阻感謝下載載三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)課程設(shè)計(jì)圖 10 轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)控制圖線路工作原理如下：合上閘開關(guān) QS，按啟動(dòng)按鈕 SB2，運(yùn)行如下8精品（ 1） 接觸器 KM 線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入全部電阻進(jìn)行啟動(dòng)， KM輔助觸點(diǎn)閉合自鎖。（ 2） 時(shí)間繼電器 KT1 得電，時(shí)間繼電器 KT1 的常開觸點(diǎn)經(jīng)一定延時(shí)后閉合，使接觸器 KM1 線圈得電吸合，切除第一級(jí)啟動(dòng)電阻 1RQ 。同時(shí)，時(shí)間繼電器 KT2 得電。（ 3） 時(shí)間繼電器 KT2 的常開觸點(diǎn)經(jīng)一定延時(shí)后閉合， 使接觸器 KM2 得電吸合并自鎖，短接第二級(jí)啟動(dòng)電阻 2RQ 。同時(shí)，時(shí)間繼電器 KT3 得電。（ 4） 時(shí)間繼電器 KT3 的常開觸點(diǎn)經(jīng)一定延時(shí)后閉合， 使接