三相異步電動機的各種啟動及調速系統(tǒng)設計與應用論文大學論文

結論本文首先分析了三相異步電機的傳統(tǒng)的幾種起動方法及其起動特性，得出利用晶閘管調壓的軟起動方式可以獲得較為理想的軟起動效果的理論。即在同等的條件下，起動控制電路具有較簡練的結構，系統(tǒng)工作可靠性高，這種方式可以較小的成本獲取較高的起動性能。通過我們的研究，可以得到以下結論：1.異步電動機軟起動可以有效地減小電動機的起動電流；2.軟起動方式使起動過程較平穩(wěn)，負載加速沒有沖擊；3.異步電動機的軟起動更適合變轉矩負載和輕載電機的起動。4.軟起動方式會使異步電動機的起動過程稍有延長，但這對不頻繁起動的電機拖動設備沒有影響。5.軟起動方式可以有效地減小異步電動機的起動電流，因而為減小與之配套的供電變壓器容量創(chuàng)造了有利的條件。影響三相異步電動機用電效率的三個關鍵因素電壓、轉差和功率因數之間存在耦合關系，因此對三相異步電動機進行節(jié)能控制的問題是一個非線性控制問題。本文從異步電動機節(jié)能運行的角度出發(fā)，按能耗最小尋優(yōu)目標功率因數cosωj以及按負載率β確定最佳調整電壓U致謝在此論文的寫作期間，得到畢業(yè)設計指導老師悉心的指導和精心的幫助，并在實習時也得到實習老師的幫助，在此向各老師表示深深的感謝。同時我也得到電子工程系同學的大力支持及學長們的無私幫助，另外本文參考了多篇論文，在此一并表示感謝！參考文獻[1]胡壽松主編．自動控制原理[J]．北京，科學出版社，2000[2]顧繩谷主編．電機及拖到基礎[M]．北京，機械工業(yè)出版社,2000[3]何克忠主編．計算機控制系統(tǒng)[M]．北京,清華大學出版社，1999[4]賀益康主編．交流電機的計算機仿真[M]．北京，科學出版社，1990[5]顧繩谷主編．電機及拖動基礎[M]．北京,機械工業(yè)出版社，1980[6]李發(fā)海主編．電機與拖動基礎第二版[J]．北京,清華大學出版社，1994[7]周定頤主編．電機及電力拖[M]．北京,機械工業(yè)出版社，1987[8]陳伯時主編．電力拖到自動控制系統(tǒng)[J].北京,機械工業(yè)出版社，2003[9]任興權主編.電力拖動基礎[J].第2版.北京,冶金工業(yè)出版社，2000[10]胡幸鳴主編.電機及拖動基礎[M].北京,機械工業(yè)出版社，1999[11]邵群濤主編.電機及拖動基礎[M].北京,機械工業(yè)出版社，1999[12]李發(fā)海主編.電機學.第3版[J].北京,科學出版社，2001[13]康華光主編.電子技術.第3版[J].北京,高等教育出版社，2003[14]賈正春主編.電力電子學[M].北京：中國電力出版社，2002[15]黃一夫主編.微型計算機控制技術[M].北京，機械工業(yè)出版社，1988[16]賴壽宏主編.微型計算機控制技術[M].北京，機械工業(yè)出版社，2003[17]譚維瑜主編.電機與電氣控制[M].北京，機械工業(yè)出版社，1995附錄一中文翻譯

異步電動機具有結構簡單、運行可靠、價格低、維護方便等一系列的優(yōu)點，因此，異步電動機被廣泛應用在電力拖動系統(tǒng)中。尤其是隨著電力電子技術的發(fā)展和交流調速技術的日益成熟，使得異步電動機在調速性能方面大大提高。目前，異步電動機的電力拖動已被廣泛地應用在各個工業(yè)電氣自動化領域中。就三相異步電動機的機械特性出發(fā)，主要簡述電動機的啟動，制動、調速等技術問題。1

三相異步電動機的機械特性文

三相異步電動機的機械特性是指電動機的轉速n與電磁轉矩Tem之間的關系。由于轉速n與轉差率S有一定的對應關系，所以機械特性也常用Tem＝f（s）的形式表示。三相異步電動機的電磁轉矩表達式有三種形式，即物理表達式、參數表達式和實用表達式。物理表達式反映了異步電動機電磁轉矩產生的物理本質，說明了電磁轉矩是由主磁通和轉子有功電流相互作用而產生的。參數表達式反映了電磁轉矩與電源參數及電動機參數之間的關系，利用該式可以方便地分析參數變化對電磁轉矩的影響和對各種人為特性的影響。實用表達式簡單、便于記憶，是工程計算中常采用的形式。電動機的最大轉矩和啟動轉矩是反映電動機的過載能力和啟動性能的兩個重要指標，最大轉矩和啟動轉矩越大，則電動機的過載能力越強，啟動性能越好。三相異步電動機的機械特性是一條非線性曲線，一般情況下，以最大轉矩（或臨界轉差率）為分界點，其線性段為穩(wěn)定運行區(qū)，而非線性段為不穩(wěn)定運行區(qū)。固有機械特性的線性段屬于硬特性，額定工作點的轉速略低于同步轉速。人為機械特性曲線的形狀可用參數表達式分析得出，分析時關鍵要抓住最大轉矩、臨界轉差率及啟動轉矩這三個量隨參數的變化規(guī)律。2

三相異步電動機的啟動小容量的三相異步電動機可以采用直接啟動，容量較大的籠型電動機可以采用降壓啟動。降壓啟動分為定子串接電阻或電抗降壓啟動、Y-D降壓啟動和自耦變壓器降壓啟動。定子串電阻或電機降壓啟動時，啟動電流隨電壓一次方關系減小，而啟動轉矩隨電壓的平方關系減小，它適用于輕載啟動。Y-D降壓啟動只適用于正常運行時為三角形聯結的電動機，其啟動電流和啟動轉矩均降為直接啟動時的1/3，它也適用于輕載啟動。自耦變壓器降壓啟動時，啟動電流和啟動轉矩均降為直接啟動時的l/k2（k為自耦變壓器的變比），適合帶較大的負載啟動。繞線轉子異步電動機可采用轉子串接電阻或頻敏變阻器啟動，其啟動轉矩大、啟動電流小，適用于中、大型異步電動機的重載啟動。

軟啟動器是一種集電機軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新型電動機控制裝置，國外稱為Soft

Starter。它的主要構成是串接于電源與被控電動機之間的三相反并聯晶閘管及其電子控制電路。運用串接于電源與被控電動機之間的軟啟動器，以不同的方法，控制其內部晶閘管的導通角，使電動機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電動機全電壓，即為軟啟動。在軟啟動過程中，電動機啟動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。軟啟動器實際上是個調壓器，用于電動機啟動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。

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三相異步電動機的調速三相異步電動機的調速方法有變極調速、變頻調速和變轉差率調速。其中變轉差率調速包括繞線轉子異步電動機的轉子串接電阻調速、串級調速和降壓調速。變極調速是通過改變定子繞組接線方式來改變電機極數，從而實現電機轉速的變化。變極調速為有級調速，變極調速時的定子繞組聯結方式有三種：Y-YY、順串Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY聯結方式屬于恒轉矩調速方式，另外兩種屬于恒功率調速方式。變極調速時，應同時對調定子兩相接線，這樣才能保證調速后電動機的轉向不變。變頻調速是現代交流調速技術的主要方向，它可實現無級調速，適用于恒轉矩和恒功率負載。繞線轉子電動機的轉子串接電阻調速方法簡單，易于實現，但調速是有級的，不平滑，且低速時特性軟，轉速穩(wěn)定性差，同時轉子銅損耗大，電動機的效率低。串級調速克服了轉子串接電阻調速的缺點，但設備要復雜得多。異步電動機的降壓調速主要用于風機類負載的場合，或高轉差率的電動機上，同時應采用速度負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。把電壓和頻率固定不變的工頻交流電變換為電壓或頻率可變的交流電的裝置稱作“變頻器”。為了產生可變的電壓和頻率，該設備首先要把電源的交流電變換為直流電（DC），這個過程叫整流。再把直流電（DC）變換為交流電（AC），這個過程叫逆變，把直流電變換為交流電的裝置叫逆變器（inverter）。對于逆變?yōu)轭l率可調、電壓可調的逆變器我們稱為變頻器。變頻器輸出的波形是模擬正弦波，主要用在三相異步動機的調速，又叫變頻調速器。

附錄二外文原文Asynchronousmotorhasasimplestructure,reliableoperation,lowprice,convenientmaintenanceandaseriesofadvantages,therefore,asynchronousmotoriswidelyusedinelectricdrivesystem.EspeciallywiththedevelopmentofpowerelectronictechnologyandACdrivetechnologybecomesmoremature,greatlyimprovethespeedperformancemakestheasynchronousmotor.Atpresent,electricdriveasynchronousmotorhasbeenwidelyusedinvariousindustrialelectricalautomation.Themechanicalpropertiesofthree-phaseasynchronousmotorstarting,themainmotorstarting,braking,speedcontroltechnology.Themechanicalpropertiesof1three-phaseasynchronousmotorMechanicalcharacteristicsofthree-phaseasynchronousmotorisreferstotherelationshipbetweenthespeedofthemotorelectromagnetictorqueofNandTem.DuetothespeedofNandslipShaveacertainrelationship,sothemechanicalpropertiesarealsocommonlyusedTem=f(s)representation.Electromagnetictorqueexpressionofthree-phaseasynchronousmotorhasthreeforms,namelyphysicalexpression,parametersandpracticalexpression.Physicalexpressionsreflectthephysicalnatureofelectromagnetictorqueofasynchronousmotor,theelectromagnetictorqueisgeneratedbythemainfluxandrotoractivecurrentinteraction.Parameterexpressionreflectstherelationshipbetweenparametersofelectromagnetictorqueandpowersupplyparametersandmotor,theexpressioncanbeusedtoinfluenceeasilyanalyzetheinfluenceofparametervariationontheelectromagnetictorqueandallkindsofhumancharacteristics.Practicalexpressionsinasimple,easytoremember,isoftenusedinengineeringcalculationintheformof.Themaximumtorqueofmotorandtorquearetwoimportantindexesreflectingtheoverloadcapacityofthemotorandstartingperformance,maximumtorqueandstarttorquemotoroverloadcapacityisbigger,stronger,betterstartingperformance.Themechanicalcharacteristicofthree-phaseasynchronousmotorisanonlinearcurve,undernormalcircumstances,withthemaximaltorque(orcriticalslip)asacutoffpoint,thelinearsegmentforthestableoperationregion,whilethenonlinearsectionisnotstableoperatingregion.Hardcharacteristicislinearsegmentinherentmechanicalproperties,thenominaloperatingpointspeedslightlylowerthanthesynchronousspeed.Shapeparametersavailableexpressionsman-mademechanicalcharacteristiccurveanalysis,analysisthekeytograspthemaximumtorque,startingtorquevariationofcriticalslipandthethreewiththeparametersof.2three-phaseasynchronousmotorstartingThree-phaseasynchronousmotorwithsmallcapacitycanbeusedtodirectlystart,cagemotorwithlargecapacitycanadoptstep-downstart.Step-downstartintostatorresistanceorreactancestep-downstart,Y-Dstep-downstartandautotransformerstart.Thestatorresistanceormotorstep-downstart,startingcurrentvoltagerelationswithareduced,andthestartingtorquewiththesquareofthevoltageisreduced,itissuitableforthestartingload.OnlyapplicabletomotorstarttonormaloperationforthetriangleconnectionY-Dbuck,thestartingcurrentandstartingtorqueisreducedtodirectstartup1\/3,whichisalsosuitableforthestartingload.Autotransformerstart,startingcurrentandstartingtorqueisreducedtodirectstartupl\/k2(kistheselfcouplingtransformer),suitableforlargeloadstarting.Thewoundrotorasynchronousmotorwithrotorseriesresistanceorfrequencysensitiverheostatstarting,thestartingtorque,smallstartingcurrent,suitableforheavyloadstarting,largeasynchronousmotor.Thesoftstarterisanovelcontroldeviceformotormotorsoftstart,softstop,lightloadenergysavingandvariousprotectingfunctionsinone,calledSoftStarter.Themainstructureisconnectedinseriesbetweenthepowersupplyandthecontrolledmotorthree-phaseinverseparallelthyristoranditselectroniccontrolcircuit.Throughtheseriesofsoftstarterisconnectedbetweenthepowersupplyandthecontrolledmotor,indifferentways,itsinternalcontrolthyristorconductionangle,sothatthemotorinputvoltagefromzerotoapresetfunctiongraduallyrise,untiltheendofthemotorstart,givefullvoltage,namelysoftstart.Inthesoftstart-upprocess,startingtorquemotorspeedincreasesgradually,graduallyincreasing.Thesoftstarterisactuallyaregulator,forwhenthemotorisstarted,theoutputvoltagedoesnotchangethefrequencychange.3speedofthree-phaseasynchronousmotorControlmethodofthethree-phaseasynchronousmotorwithvariablespeed,variablespeedandvariableslipspeed.Thevariableslipratiocontrolincludesarotorwindingrotorasynchronousmotorseriesresistancespeedcontrol,cascadecontrolandbloodpressurecontrol.Variablespeedisbychangingthestatorwindingconnectionmodetochangethepolenumber,soastorealizethechangeofmotorspeed.Variablespeedisspeed-regulation,variablestatorwindingconnectionspeedofthreekinds:Y-YY,Y-,D-YYandYrun.TheY-YYconnectionisconstanttorquespeedcontrolmode,anothertwospeciesbelongtotheconstantpowercontrolmode.Variablepolespeed,s