電動(dòng)機(jī)基本知識(shí)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電動(dòng)機(jī)基本知識(shí)一、電動(dòng)機(jī)的分類二、三相異步機(jī)的結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同分為籠型和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)兩大類?；\型異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、工作可靠、維護(hù)方便，已成為生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、價(jià)格較高，一般只用在要求調(diào)速和起動(dòng)性能好的場(chǎng)合，如橋式起重機(jī)上。異步電動(dòng)機(jī)由兩個(gè)基本部分組成：定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。籠型和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)基本相同，所不同的只是轉(zhuǎn)子部分。籠型異步電動(dòng)機(jī)的主要部件，如圖1-1所示；繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。圖1-1籠型異步電動(dòng)機(jī)的主要部件圖1-2 繞線轉(zhuǎn)

2、子異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1、定子三相異步電動(dòng)機(jī)的定子由機(jī)座中的定子鐵心及定子繞組組成。機(jī)座一般由鑄鐵制成。定子鐵心是有沖有槽的硅鋼片疊成，片與片之間涂有絕緣漆。三相繞組是用絕緣銅線或鋁線繞制成三相對(duì)稱的繞組按一定的規(guī)則連接嵌放在定子槽中。過(guò)去用A、B、C表示三相繞組始端，X、Y、Z表示其相應(yīng)的末端，這六個(gè)接線端引出至接線盒。按現(xiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，始端標(biāo)以U1、V1、W1，末端標(biāo)以U2、V2、W2。三相定子繞組可以接成如圖1-3所示的星形或三角形，但必須視電源電壓和繞組額定電壓的情況而定。一般電源電壓為380V（指線電壓），如果電動(dòng)機(jī)定子各相繞組的額定電壓是220V，則定子繞組必須接成星形，如圖1-3a所示；

3、如果電動(dòng)機(jī)各相繞組的額定電壓為380V，則應(yīng)將定子繞組接成三角形，如圖1-3b所示。圖1-3    三相繞組的聯(lián)結(jié)2、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子部分是由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成的。轉(zhuǎn)子鐵心也是由相互絕緣的硅鋼片疊成的。轉(zhuǎn)子沖片如圖1-4a所示。鐵心外圓沖有槽，槽內(nèi)安裝轉(zhuǎn)子繞組。根據(jù)轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)不同可分為兩種形式：籠型轉(zhuǎn)子和繞線型轉(zhuǎn)子。（1）籠型轉(zhuǎn)子籠型轉(zhuǎn)子的繞組是在鐵心槽內(nèi)放置銅條，銅條的兩端用短路環(huán)焊接起來(lái)，繞組的形狀如圖1-4b所示。它像個(gè)鼠籠，故稱之為籠型轉(zhuǎn)子。為了簡(jiǎn)化制造工藝，小容量異步電動(dòng)機(jī)的籠型轉(zhuǎn)子都是熔化的鋁澆鑄在槽內(nèi)而成，稱為鑄鋁轉(zhuǎn)子。在澆鑄的同時(shí)，把轉(zhuǎn)子的短路環(huán)和端

4、部的冷卻風(fēng)扇也一樣用鋁鑄成，如圖1-5所示。 圖1-4    籠型轉(zhuǎn)子 a)轉(zhuǎn)子沖片；b)籠型繞組；c)籠型轉(zhuǎn)子 圖1-5 鑄鋁轉(zhuǎn)子（2）繞線轉(zhuǎn)子繞線型轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組一樣，也是一個(gè)用絕緣導(dǎo)線繞成的三相對(duì)稱繞組，被嵌放在轉(zhuǎn)子鐵心槽中，接成星形。繞組的三個(gè)出線端分別接到轉(zhuǎn)軸端部的三個(gè)彼此絕緣的銅制滑環(huán)上。通過(guò)滑環(huán)與支持在端蓋上的電刷構(gòu)成滑動(dòng)接觸，把轉(zhuǎn)子繞組的三個(gè)出線端引到機(jī)座上的接線盒內(nèi)，以便與外部變阻器連接，故繞線式轉(zhuǎn)子又稱滑環(huán)式轉(zhuǎn)子，其外形如圖1-6所示。圖1-6 繞線型轉(zhuǎn)子與外部變阻器的連接圖（3）氣隙異步電機(jī)的氣隙比同容量直流電機(jī)的氣隙小得多，在中、小型異

5、步電動(dòng)機(jī)中，一般為0.22.5mm。氣隙大小對(duì)電機(jī)性能影響很大，氣隙愈大則為建立磁場(chǎng)所需勵(lì)磁電流就大，從而降低電機(jī)的功率因數(shù)。如果把異步電機(jī)看成變壓器，顯然，氣隙愈小則定子和轉(zhuǎn)子之間的相互感應(yīng)(即耦合)作用就愈好。因此應(yīng)盡量讓氣隙小些，但也不能太小，否則會(huì)使加工和裝配困難，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定轉(zhuǎn)子之間易發(fā)生掃膛。三、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組是一個(gè)空間位置對(duì)稱的三相繞組，如果在定子繞組通入三相對(duì)稱的交流電流，就會(huì)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部建立起一個(gè)恒速旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它是異步電動(dòng)機(jī)工作的基本條件。因此，有必要先說(shuō)明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的，有什么特性，然后再討論異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。1、旋轉(zhuǎn)

6、磁場(chǎng)（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生圖1-7為最簡(jiǎn)單的三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，每相繞組只有一個(gè)線圈，三個(gè)相同的線圈U1U2、V1V2、W1W2在空間的位置彼此互差120°，分別放在定子鐵心槽中。當(dāng)把三相線圈接成星形，并接通三相對(duì)稱電源后，那么在定子繞組中便產(chǎn)生三個(gè)對(duì)稱電流，即：              iU=Imsint            &

7、#160; iv=Imsin(t120°)                                     iw=Imsin(t+120°)     

8、（31）                                其波形如圖1-8所示。電流通過(guò)每個(gè)線圈要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而現(xiàn)在通過(guò)定子繞組的三相交流電流的大小及方向均隨時(shí)間而變化，那么三個(gè)線圈所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是怎樣的呢？這可由每個(gè)線圈在同一時(shí)刻各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行疊加而得到。假如

9、電流由線圈的始端流入、末端流出為正，反之則為負(fù)。電流流入端用“”表示，流出端用“”表示。下面就分別取t=0、T/6、T/3、T/2四個(gè)時(shí)刻所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)作定性的分析（其中T為三相電流變化的周期）。圖1-7   三相異步電動(dòng)機(jī)最簡(jiǎn)單的定子繞組            圖1-8   三相電流的波形當(dāng)t=0時(shí)，由三相電流的波形可見(jiàn)，電流瞬時(shí)值iU=0，iv為負(fù)值，iw為正值。這表示U相無(wú)電流，V相電流是從線圈的末端V2流向首端V1，W相電流是從線圈的始

10、端W1流向末端W2，這一時(shí)刻由三個(gè)線圈電流所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)如圖1-9a所示。它在空間形成二極磁場(chǎng)，上為S極，下為N極（對(duì)定子而言）。設(shè)此時(shí)N、S極的軸線（即合成磁場(chǎng)的軸線）為零度。圖1-9   兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)  a)t=0；b)t=T/6；c)t=T/3；d)t=T/2當(dāng)t=T/6時(shí)，U相電流為正，由U1端流向U2端，V相電流為負(fù)，由V2端流向V1端，W相電流為零。其合成磁場(chǎng)如圖1-9b所示，也是一個(gè)兩極磁場(chǎng)，但N、S極的軸線在空間順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)了60°。當(dāng)t=T/3時(shí)，iU為正，由U1端流向U2端，iv=0，iw為負(fù)，由W2端流向W1端，其合成磁場(chǎng)比上一時(shí)

11、刻又向前轉(zhuǎn)過(guò)了60°，如圖1-9c所示。用同樣的方法可得出當(dāng)t=T/2時(shí)，合成磁場(chǎng)比上一時(shí)刻又轉(zhuǎn)過(guò)了60°空間角。由此可見(jiàn)，圖1-9描述的是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。但電流經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的變化時(shí)，磁場(chǎng)也沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)一周，即在空間旋轉(zhuǎn)的角度為360°。上面分析說(shuō)明，當(dāng)空間互差120°的線圈通入對(duì)稱的三相交流電流時(shí)，在空間就產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率通常為50Hz。對(duì)于已知磁極對(duì)數(shù)的異步電動(dòng)機(jī)，可得出對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，如表1-1所示。表1-1     異步電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)和對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速關(guān)系表

12、p123456n1 (r/min)300015001000750600500（2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向由圖1-9中各個(gè)瞬間磁場(chǎng)變化，可以看出，當(dāng)通入三相繞組中電流的相序?yàn)閕Uiviw，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間是沿繞組始端UVW方向旋轉(zhuǎn)的，在圖中即按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。如果把通入三相繞組中的電流相序任意調(diào)換其中兩相，例如，調(diào)換V、W兩相，此時(shí)通入三相繞組電流的相序?yàn)閕Uiwiv,則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。由此可見(jiàn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相電流的相序決定的，即把通入三相繞組中的電流相序任意調(diào)換其中的兩相，就可改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向。2、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理（1）異步轉(zhuǎn)動(dòng)原理由上面分析可知，如果在定子繞組中通入三相對(duì)稱

13、電流，則定子內(nèi)部產(chǎn)生某個(gè)方向轉(zhuǎn)速為n1的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。這時(shí)轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。電動(dòng)勢(shì)的方向可根據(jù)右手定則確定。由于轉(zhuǎn)子繞組是閉合的，于是在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，繞組內(nèi)有電流流過(guò)，如圖1-10所示。轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力F。力F的方向可由左手定則確定。該力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成了電磁轉(zhuǎn)矩Tem，使轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子之間能量的傳遞是靠電磁感應(yīng)作用的，故異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n是否會(huì)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1相同呢？回答是不可能的。因?yàn)橐坏┺D(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同，二者便無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子也不能產(chǎn)生感應(yīng)

14、電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，也就沒(méi)有電磁轉(zhuǎn)矩了。只有二者轉(zhuǎn)速有差異時(shí)，才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢?jiàn)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1。正是由于這個(gè)關(guān)系，這個(gè)電動(dòng)機(jī)被稱為異步電動(dòng)機(jī)。由上式可知n1與n有差異是異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的必要條件。通常把同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n二者之差稱為“轉(zhuǎn)差”，“轉(zhuǎn)差”與同步轉(zhuǎn)速n1的比值稱為轉(zhuǎn)差率(也叫滑差率)，用s表示，即s=（n1n）/ n1 。圖1-10   異步電動(dòng)機(jī)工作原理圖轉(zhuǎn)差率s是異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的一個(gè)重要物理量，當(dāng)同步轉(zhuǎn)速n1一定時(shí)，轉(zhuǎn)差率的數(shù)值與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n相對(duì)應(yīng)，正常運(yùn)行的異步電動(dòng)機(jī)，其s很小，一般s=0.010.05。（2

15、）異步電動(dòng)機(jī)空載和負(fù)載運(yùn)行 要使異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，必須產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，它產(chǎn)生的電磁力必須克服軸與軸之間的摩擦和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所受風(fēng)阻等產(chǎn)生的空載轉(zhuǎn)矩，即Tem=T0，電動(dòng)機(jī)才能穩(wěn)定運(yùn)行。而T0一般很小，所以電磁轉(zhuǎn)矩也很小，但其轉(zhuǎn)速很高，幾乎接近同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)軸上帶負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也必須符合動(dòng)力學(xué)的規(guī)律，即只有在電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與機(jī)械負(fù)載的反抗力矩相平衡時(shí)，即Tem=TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能以恒速運(yùn)行。如果電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩大于反抗力矩，即Tem>TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生加速運(yùn)行。反之，如果Tem<TL，則電動(dòng)機(jī)將減速運(yùn)轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)是依靠轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的變化，來(lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)

16、的電磁能量，從而使電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩得到相應(yīng)的改變，以適用于負(fù)載變化的需要來(lái)實(shí)現(xiàn)新的平衡。當(dāng)電動(dòng)機(jī)以穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速n運(yùn)行時(shí)，假如由于某種原因，負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然降低，即變?yōu)門em>TL，電動(dòng)機(jī)將作加速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流減小，從而使電磁轉(zhuǎn)矩減小，直到電磁轉(zhuǎn)矩與新的反抗轉(zhuǎn)矩相平衡，此時(shí)電動(dòng)機(jī)在高于原轉(zhuǎn)速n的情況下穩(wěn)定運(yùn)行。反之轉(zhuǎn)矩由于某種原因增大時(shí)，電動(dòng)機(jī)將最終穩(wěn)定運(yùn)行在低于原轉(zhuǎn)速的情況下。四、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和啟動(dòng)特性1、機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是指在電動(dòng)機(jī)定子電壓、頻率以及繞組參數(shù)一定的條件下，電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，即n=f(T)或s=f(T)。圖1-11

17、異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線關(guān)于機(jī)械特性曲線，要注意三個(gè)轉(zhuǎn)矩：（1）額定轉(zhuǎn)矩TN額定轉(zhuǎn)矩TN是異步電動(dòng)機(jī)帶額定負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的輸出轉(zhuǎn)矩。 式中P2是電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率，其單位是瓦特，n的單位是轉(zhuǎn)/分，TN的單位是牛·米。當(dāng)忽略電動(dòng)機(jī)本身機(jī)械摩擦轉(zhuǎn)矩時(shí)，阻轉(zhuǎn)矩近似為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)作等速旋轉(zhuǎn)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T必與阻轉(zhuǎn)矩相等，即T= 。額定負(fù)載時(shí)，則有TN=。（2）最大轉(zhuǎn)矩TmTm又稱為臨界轉(zhuǎn)矩，是電動(dòng)機(jī)可能產(chǎn)生的最大電磁轉(zhuǎn)矩。它反映了電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力。最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)差率為Sm，此時(shí)的Sm叫做臨界轉(zhuǎn)差率。最大轉(zhuǎn)矩Tm與額定轉(zhuǎn)矩TN之比稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)，即 = Tm/ TN一般三相異步的過(guò)

18、載系數(shù)在1.82.2之間。在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩，而后根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)算出電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，它必須大于最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩。否則，就是重選電動(dòng)機(jī)。（3）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初始瞬間的轉(zhuǎn)矩，即n=0，s1的轉(zhuǎn)矩。確保電動(dòng)機(jī)能夠帶額定負(fù)載啟動(dòng)，必須滿足： > TN，一般的三相異步電動(dòng)機(jī)有/ TN=12.2。2、啟動(dòng)特性（1）三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)分析電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性中最主要的是它的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。設(shè)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為Tst，為了機(jī)組能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，必須大于拖動(dòng)機(jī)械在n=0時(shí)的靜負(fù)載力矩TL加上靜摩擦阻力。圖1-4電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性曲線上圖中曲線1表示異步機(jī)的T-s曲線，曲線2和3表示兩種

19、不同的負(fù)載特性曲線，為了能轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，必須要求a點(diǎn)在b點(diǎn)或c點(diǎn)的上面，否則機(jī)組將轉(zhuǎn)動(dòng)不起來(lái)。根據(jù)力矩平衡關(guān)系可以得出，為了保證能順利加速到額定轉(zhuǎn)速，在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中，必須保持正的加速度，也就要求電動(dòng)機(jī)的電磁力矩T在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中大于負(fù)載的制動(dòng)力矩TL。在相同的慣量下，力矩的差額越大，加速越快。慣量大的機(jī)械，啟動(dòng)就較慢。對(duì)于重復(fù)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)，加速過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響是很大的。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)特性的另一個(gè)問(wèn)題是啟動(dòng)電流。異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓下的啟動(dòng)電流常常是額定電流的47倍。啟動(dòng)電流太大的影響是：一方面將影響電源的電壓，太大的啟動(dòng)電流將產(chǎn)生較大的線路壓降，使得電源電壓在啟動(dòng)時(shí)下降，特別當(dāng)

20、電源容量較小時(shí)電壓降更多，可能影響電源上其它電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。另一個(gè)方面，大的啟動(dòng)電流將在線路及電機(jī)中產(chǎn)生損耗引起發(fā)熱，特別是當(dāng)加速力矩較小，機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，啟動(dòng)很慢的情況下，損耗將很多而發(fā)熱也更嚴(yán)重。由上面可以看出，對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的要求是不同的，須看負(fù)載的特性，電網(wǎng)的情況等因素而定。有時(shí)要求有大的啟動(dòng)力矩，有時(shí)要求限制啟動(dòng)電流的大小，有時(shí)兩個(gè)要求須同時(shí)滿足?？偟膩?lái)說(shuō)，要考慮下列問(wèn)題：a.應(yīng)該有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性曲線；b.盡可能小的啟動(dòng)電流；c.啟動(dòng)的操作應(yīng)該很方便；所用的啟動(dòng)設(shè)備應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)；啟動(dòng)過(guò)程中的功率損耗應(yīng)盡可能的少。Ø 啟動(dòng)電流Ist在剛啟動(dòng)時(shí)，由于旋

21、轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)靜止的轉(zhuǎn)子有著很大的相對(duì)轉(zhuǎn)速，磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度很快，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)和產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子電流均很大，同時(shí)，定子電流必然也很大。一般中小型鼠籠式電動(dòng)機(jī)定子的啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的47倍。 注意:在實(shí)際操作時(shí)應(yīng)盡可能不讓電動(dòng)機(jī)頻繁啟動(dòng)。如在切削加工時(shí)，一般只是用摩擦離合器或電磁離合器將主軸與電機(jī)軸脫開(kāi)，而不將電動(dòng)機(jī)停下來(lái)。Ø 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流I2雖然很大，但轉(zhuǎn)子的功率因數(shù)很低，由公式 可知，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩T較小，通常=1.12.0。啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小可造成以下問(wèn)題：（1）會(huì)延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間。（2）不能在滿載下啟動(dòng)。因此應(yīng)設(shè)法提高。但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩如果過(guò)大，會(huì)使傳動(dòng)

22、機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞，所以一般機(jī)床的主電動(dòng)機(jī)都是空載啟動(dòng)（啟動(dòng)后再切削），對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒(méi)有什么要求。綜上所述，異步電機(jī)的主要缺點(diǎn)是起電流大而起轉(zhuǎn)矩小。因此，我們必須采取適當(dāng)?shù)膯?dòng)方法，以減小啟動(dòng)電流并保證有足夠的起轉(zhuǎn)矩。五、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電機(jī)啟動(dòng)應(yīng)該滿足以下基本要求：（1）電動(dòng)機(jī)有足夠大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩; （2）一定大小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩前提下，啟動(dòng)電流越小越好; （3）啟動(dòng)所需設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便; （4）啟動(dòng)過(guò)程中功率損耗越小越好。異步電動(dòng)機(jī)在接通電源后，從靜止?fàn)顟B(tài)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過(guò)度過(guò)程。在起動(dòng)的瞬間，由于轉(zhuǎn)子尚未加速，此時(shí)n2=0，s=1，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的

23、電流最大，致使定子起動(dòng)電流I1Q也很大，其值約為額定電流的47倍。盡管起動(dòng)電流很大，但因功率因數(shù)甚低，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TQ較小。過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓明顯降低，而且還影響接在同一電網(wǎng)的其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)連電動(dòng)機(jī)本身也轉(zhuǎn)不起來(lái)。如果是頻繁起動(dòng)，不僅使電動(dòng)機(jī)溫度升高，還會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的電磁沖擊，影響電動(dòng)機(jī)的壽命。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小會(huì)使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間拖長(zhǎng)，既影響生產(chǎn)效率又會(huì)使電動(dòng)機(jī)溫度升高，如果小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)就根本不能起動(dòng)。根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)存在著起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻較小的問(wèn)題，必須在起動(dòng)瞬間限制起動(dòng)電流，并應(yīng)盡可能的提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以加快起動(dòng)過(guò)程。對(duì)于容量和結(jié)構(gòu)不同的異步電動(dòng)機(jī)，考慮到性質(zhì)

24、和大小不同的負(fù)載，以及電網(wǎng)的容量，解決起動(dòng)電流大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的問(wèn)題，要采取不同的起動(dòng)方式。下面對(duì)籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)常用的幾種起動(dòng)方法進(jìn)行討論。1、籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（1）直接起動(dòng)所謂直接起動(dòng)，就是利用刀開(kāi)關(guān)或接觸器將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電流上，故又稱全壓起動(dòng)。直接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備和操作都比較簡(jiǎn)單，其缺點(diǎn)就是起動(dòng)電流大、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。對(duì)于小容量異步電動(dòng)機(jī)，因電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較小，且體積小、慣性小、起動(dòng)快，一般說(shuō)來(lái)，對(duì)電網(wǎng)、對(duì)電動(dòng)機(jī)本身都不會(huì)造成影響。因此，可以直接起動(dòng)，但必須根據(jù)電源的容量來(lái)限制直接起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的容量。在工程實(shí)踐中，直接起動(dòng)可按下列公式核定：式中，IQ為

25、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流；IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流；PN為電動(dòng)機(jī)的額定功率（kW）；PH為電源的總?cè)萘浚╧V·A）。如果不能滿足上式的要求，則必須采取限制起動(dòng)電流的方法進(jìn)行起動(dòng)。（2）降壓起動(dòng)對(duì)中、大型籠型異步電動(dòng)機(jī)，可采用降壓起動(dòng)方法，以限制起動(dòng)電流。待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢，再恢復(fù)全壓工作。但是降壓起動(dòng)的結(jié)果，會(huì)使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降較多，因?yàn)門Q與電源電壓U1的平方成正比。所以，降壓起動(dòng)只適用于在空載或輕載情況下起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。下面介紹幾種常用的降壓起動(dòng)方法。Ø 定子電路串接電阻起動(dòng)在定子電路中串接電阻起動(dòng)線路如圖1-11所示。起動(dòng)時(shí)，先合上電源隔離開(kāi)關(guān)Q1，將Q2扳向“起動(dòng)”位置，電動(dòng)機(jī)即串入電

26、阻RQ起動(dòng)。待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，將Q2扳向“運(yùn)行”位置，RQ被切除，使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常工作情況。由于起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流在RQ上產(chǎn)生一定的電壓降，使得加在定子繞組的電壓降低了，因此限制了起動(dòng)電流。調(diào)節(jié)電阻RQ的大小可以將起動(dòng)電流限制在允許的范圍內(nèi)。采用定子串電阻降壓起動(dòng)時(shí)，雖然降低了起動(dòng)電流，但也使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大大減小。圖1-11  定子串電阻降壓起動(dòng)線路圖假設(shè)定子串電阻起動(dòng)后，定子端電壓由U1降低到U/1時(shí)，電動(dòng)機(jī)參數(shù)保持不變，則起動(dòng)電流與定子繞組端電壓成正比，于是有：U1/U/1=I1Q/I1Q=Ku式中，I1Q為直接起動(dòng)電流；I1Q為降壓后的起動(dòng)電流；Ku為起動(dòng)電壓降低的倍數(shù)，即電壓比，

27、Ku>1。由式可知，在電動(dòng)機(jī)參數(shù)不變的情況下，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與定子端電壓平方成正比，故有TQ=TQ=U1/U/1²=，顯然起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將大大減小。定子串電阻降壓起動(dòng)，只適用于空載和輕載起動(dòng)。由于采用電阻降壓起動(dòng)時(shí)損耗較大，它一般用于低電壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)中。Ø 星/三角降壓起動(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)采用全壓直接啟動(dòng)時(shí)，控制線路簡(jiǎn)單，維修工作量較少。但是，并不是所有異步電動(dòng)機(jī)在任何情況下都可以采用全壓?jiǎn)?dòng)。這是因?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)電流一般可達(dá)額定電流的4-7倍。過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)降低電動(dòng)機(jī)壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，減少電動(dòng)機(jī)本身的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至使電動(dòng)機(jī)根本無(wú)法啟動(dòng)，還要影響同一供

28、電網(wǎng)路中其它設(shè)備的正常工作。判斷一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)能否全壓?jiǎn)?dòng)，一般容量在10kW以下的三相異步電動(dòng)機(jī)可直接啟動(dòng)。10kW以上的三相異步電動(dòng)機(jī)是否允許直接啟動(dòng)，要根據(jù)電動(dòng)機(jī)容量和電源變壓器容量的比值來(lái)確定。對(duì)于給定容量的三相異步電動(dòng)機(jī)，一般用下面的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估計(jì)：（3/4電源變壓器容量）/（4×電動(dòng)機(jī)容量）式中 :電動(dòng)機(jī)全電壓?jiǎn)?dòng)電流；:電動(dòng)機(jī)額定電流。若計(jì)算結(jié)果滿足上述經(jīng)驗(yàn)公式，一般可以全壓?jiǎn)?dòng)，否則不予全壓?jiǎn)?dòng),應(yīng)考慮采用降壓?jiǎn)?dòng)。有時(shí)，為了限制和減少啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)械設(shè)備的沖擊作用，允許全壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)，也多采用降壓?jiǎn)?dòng)方式。下面分析三相異步電動(dòng)機(jī)的星-三角降壓?jiǎn)?dòng)。Y-降壓?jiǎn)?dòng)的

29、原理 圖1-12 Y-啟動(dòng)的電壓與電流星三角降壓?jiǎn)?dòng)的電動(dòng)機(jī)三相繞組共有6個(gè)外接端子：A-X，B-Y，C-Z。設(shè)電網(wǎng)電壓為U，電動(dòng)機(jī)每相阻抗為Z。如果三角形連接直接啟動(dòng)，每相繞組的電壓為U,流經(jīng)每相繞組的電流為U/Z。因?yàn)槎ㄗ永@組為三角形連接，線電流等于相電流的倍，由電網(wǎng)供給的啟動(dòng)電流為 如果Y連接啟動(dòng)，每相繞組電壓降低為U/3,流過(guò)每相繞組的電流，因?yàn)槎ㄗ永@組為Y連接，線電流等于相電流，故由電網(wǎng)供給的啟動(dòng)電流為。得到即星三角降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，由電網(wǎng)供給的啟動(dòng)電流可減小到原來(lái)的1/3，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小到原來(lái)的1/3。Ø 自耦變壓器降壓起動(dòng)  自耦降壓起動(dòng)是利用自耦變壓

30、器將電網(wǎng)電壓降低后再加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)在將電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上。原理如圖1-13所示。起動(dòng)時(shí)，將開(kāi)關(guān)扳到“起動(dòng)”位置，自耦變壓器一次側(cè)接電網(wǎng)，二次側(cè)接電動(dòng)機(jī)定子繞組，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將開(kāi)關(guān)扳向“運(yùn)行”位，切除自耦變壓器，使電動(dòng)機(jī)直接接入電網(wǎng)全壓運(yùn)行。圖1-13  自耦壓降起動(dòng)原理圖在電動(dòng)機(jī)容量較大或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成星形，并帶一定負(fù)載起動(dòng)時(shí)，宜采用自耦降壓起動(dòng)，它根據(jù)負(fù)載的情況，選用合適的變壓器抽頭，以獲得需要的起動(dòng)電壓和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩仍有削弱，但不致降低1/3（與星三角降壓起動(dòng)相比較）。自耦變壓器的體積大、重量重，價(jià)格較高，維修麻煩，且

31、不允許頻繁移動(dòng)。自耦變壓器容量的選取，一般等于電動(dòng)機(jī)的容量；每小時(shí)內(nèi)允許連續(xù)起動(dòng)的次數(shù)和每次起動(dòng)的時(shí)間，在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)上都有明確的規(guī)定，選配時(shí)應(yīng)注意。2、繞線型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)對(duì)于籠型異步電動(dòng)機(jī)，無(wú)論采用哪一種降壓起動(dòng)方法來(lái)減小起動(dòng)電流，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都隨著減小。所以，對(duì)某些重載下起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械（如起重機(jī)、帶運(yùn)輸機(jī)等）不僅要限制起動(dòng)電流，而且還要求有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在這種情況下就基本上排除了采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的可能性，而采用起動(dòng)性能較好的繞線式異步電動(dòng)機(jī)。通常繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)用轉(zhuǎn)子電路串接電阻或串接頻敏變阻器的方法實(shí)現(xiàn)起動(dòng)。（1）轉(zhuǎn)子電路串接起動(dòng)電阻器  繞線電阻異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮?，既可降低起?dòng)電流，又可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能。其原理如圖1-14所示。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中接入適當(dāng)?shù)碾娮瑁ㄊ筊2增大），不僅可以使起動(dòng)電流減小，而且可以使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。如果使轉(zhuǎn)子回路的總電阻（包括串入電阻）R2與電動(dòng)機(jī)漏感抗X20相等，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)到最大值。起動(dòng)時(shí)，先將變阻器調(diào)到最大位置如圖1-15中R´´´Q，然后合上電源開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。隨著轉(zhuǎn)速的升高，電磁轉(zhuǎn)矩將沿著Tem=f(n)曲線而變化，如圖335所示。例如起動(dòng)后轉(zhuǎn)