項(xiàng)目五 任務(wù)1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)與降壓?jiǎn)?dòng)

項(xiàng)目五：電鍍行車電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制三相異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)623三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的Y/△降壓起動(dòng)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的自耦變壓器降壓起動(dòng)4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制1三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方案電鍍行車電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)5在電力拖動(dòng)系統(tǒng)中，不同的生產(chǎn)機(jī)械，不同的生產(chǎn)工藝要求，所需要的電動(dòng)機(jī)的類型、容量各不相同，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求也各有不同，需要采用不同的起動(dòng)控制方案。生產(chǎn)實(shí)際★三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)★三相籠型異步電動(dòng)機(jī)1）定子串電阻減壓起動(dòng)2）自耦變壓器減壓起動(dòng)3）Y-△減壓起動(dòng)4）延邊三角形減壓起動(dòng)1.全壓起動(dòng)2.減壓起動(dòng)1.轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)2.轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)1.何為電鍍行車？起重機(jī)是現(xiàn)代化生產(chǎn)中輸送物料的重要設(shè)備。行車、吊車、天車都是人們對(duì)起重機(jī)的一個(gè)籠統(tǒng)的叫法。電鍍行車就是電鍍過(guò)程中用來(lái)起吊、運(yùn)送電鍍物品的行車。電鍍專用行車實(shí)物圖電鍍專用行車的生產(chǎn)車間項(xiàng)目情境描述主要部件：行車、吊鉤、吊籃、限位開關(guān)、鍍前處理槽、電鍍槽、鍍后處理槽等。

1槽為鍍前處理槽，槽中裝浸蝕溶液，以去除鍍件上的氧化物及銹蝕物。2槽為電鍍槽，內(nèi)裝電鍍液，鍍件在此槽被涂上鍍層。3槽為鍍后處理槽，對(duì)鍍件進(jìn)行鈍化、熱熔、封閉和除氫等操作，以增強(qiáng)鍍件的防護(hù)性能。2.電鍍操作的主要部件實(shí)際生產(chǎn)中電鍍槽的數(shù)量和用途，由電鍍物品的種類、電鍍液的特性和電鍍工藝要求等因素來(lái)決定。1）電鍍生產(chǎn)側(cè)（原位）電鍍的工序主要包括待鍍品裝籃、吊籃上升、行車前進(jìn)、吊籃下降、槽內(nèi)停留、吊籃上升、……、行車后退等。待電鍍的零件被裝入吊籃→發(fā)出控制信號(hào)→吊籃自動(dòng)上升，至上限位停止上升→行車自動(dòng)前進(jìn)。3.電鍍行車的工藝流程行車在需要停留的槽位停止前進(jìn)→吊籃自動(dòng)下降至下限位→鍍件在槽內(nèi)停留（各槽停留時(shí)間由工藝要求決定）→吊籃再自動(dòng)上升至上限位→行車又前進(jìn)。3）自動(dòng)返回

2）槽位停留行車前進(jìn)至生產(chǎn)末端后，自動(dòng)后退至原位→工人卸下電鍍好的零件（一個(gè)工作周期完成）。3.電鍍行車的工藝流程電鍍行車由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制：一是移行電動(dòng)機(jī)，控制行車的左右移動(dòng)；二是升降電動(dòng)機(jī)，控制吊籃的上升和下降。4.電鍍行車中的電動(dòng)機(jī)1）兩種電動(dòng)機(jī)所帶的負(fù)載特性移行電動(dòng)機(jī)控制行車的左右移動(dòng)，是克服摩擦力做功，負(fù)載特性為反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載；升降電動(dòng)機(jī)控制吊籃的上升和下降，是克服重力做功，負(fù)載特性為位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。2）根據(jù)負(fù)載輕重，判定兩種電動(dòng)機(jī)的類型反抗性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載通常是輕載，所以移行電動(dòng)機(jī)屬于輕載起動(dòng)，適宜于采用三相籠型異步電動(dòng)機(jī)；位能性恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載通常是重載，升降電動(dòng)機(jī)需要重載起動(dòng)，適宜于采用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是指從定子繞組接入三相交流電開始，轉(zhuǎn)子由靜止加速到勻速運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求：一、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求任務(wù)1.三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制方案1.有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，Tst≥(1.1～1.2)TL。2.起動(dòng)過(guò)程平滑，對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊小。3.起動(dòng)電流Ist不能太大。4.起動(dòng)過(guò)程中的功率損耗越小越好。5.起動(dòng)設(shè)備安全可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作和維護(hù)方便。全壓起動(dòng)（直接起動(dòng)）：將額定電壓的交流電源，接到三相異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，讓其起動(dòng)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)連續(xù)控制全壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作方便。三相異步電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)過(guò)程速度升高的軌跡，沿著電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線移動(dòng)。二、三相異步電動(dòng)機(jī)的全壓起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性缺點(diǎn)：1）起動(dòng)電流Ist大，可達(dá)(4~7)IN；

2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst并不大，為(0.8~1.5)TN。全壓起動(dòng)時(shí)，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E2和感應(yīng)電流I2很大，會(huì)引起很大的定子電流：I1=Ist≈(5~7)IN；而此時(shí)的功率因數(shù)cosφ2很低。由于起動(dòng)電流I1很大，所以定子電阻R1和電抗X1上的壓降很大，使得E1≈1/2U1，由E1=4.44Kf1N1Φ可知，磁通Φ也只有正常運(yùn)行時(shí)的一半。所以，Tst=CTΦI2cosφ2的值不大，一般為(0.8～1.5)TN?！锶珘浩饎?dòng)時(shí)，為什么起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大？三相異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子，相當(dāng)于變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)，變壓器的工作原理和相應(yīng)的公式，對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子也適用。但是，由于定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組并不像變壓器的繞組那么密集，所以要在變壓器的電磁感應(yīng)公式“U1≈E1=4.44f1N1Φ”中，加一個(gè)略小于1的系數(shù)K，來(lái)表示定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組的電壓與磁通關(guān)系?！锲饎?dòng)電流大的危害1）引起電網(wǎng)電壓下降較大，影響在同一電網(wǎng)上并列運(yùn)行的其它電機(jī)和設(shè)備的正常工作。3）使電動(dòng)機(jī)繞組發(fā)熱，絕緣老化，縮短使用壽命。5）可能造成過(guò)流保護(hù)裝置誤動(dòng)作而切斷電源，使電動(dòng)機(jī)無(wú)法起動(dòng)。2）引發(fā)電網(wǎng)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。6）起動(dòng)電流中含有大量的高次諧波，容易引起高頻諧振，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作、自動(dòng)控制失靈等故障。4）起動(dòng)電流大使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大，會(huì)在定子繞組和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，易造成繞組端部夾緊松動(dòng)、線圈變形、鼠籠條斷裂等機(jī)械故障?！锬男┤喈惒诫妱?dòng)機(jī)能夠直接起動(dòng)？1）容量在10kW(也有說(shuō)7kW的)及以下的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)2）符合如下經(jīng)驗(yàn)公式的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)Ist為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流，S為電動(dòng)機(jī)所在的電網(wǎng)的容量，PN為電動(dòng)機(jī)的額定容量。例1：一臺(tái)需要經(jīng)常起動(dòng)的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，PN=20kW，Ist/IN=6.5，已知供電變壓器（電源）容量為560kV·A，且有照明負(fù)載，問(wèn)：1）該電動(dòng)機(jī)可否直接起動(dòng)？2）同樣的Ist/IN值，電動(dòng)機(jī)功率多大時(shí)不允許直接起動(dòng)？解：1）將題中參數(shù)值代入經(jīng)驗(yàn)公式：滿足經(jīng)驗(yàn)公式，判定該電動(dòng)機(jī)能夠直接起動(dòng)。得到：6.5<3/4+560/(4x20)=7.752）利用以上經(jīng)驗(yàn)公式，可計(jì)算出Ist/IN=6.5時(shí)，PN≈24.348kW，也就是PN>24.348kW時(shí)，經(jīng)驗(yàn)公式就不成立。因而判定：功率大于24kW的電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)?！锬男┤喈惒诫妱?dòng)機(jī)能夠直接起動(dòng)？限制起動(dòng)電流!1）將電網(wǎng)電壓適當(dāng)降低后，再加到三相定子繞組上讓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。2）待轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時(shí)，將加在三相定子繞組上的低電壓恢復(fù)到額定值，讓電動(dòng)機(jī)在全壓下正常運(yùn)行。三、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)減壓起動(dòng)的目的：減壓起動(dòng)的操作步驟：因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩T與定子相電壓U1的平方成正比，所以減壓起動(dòng)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩T(包括起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和最大轉(zhuǎn)矩Tm)會(huì)隨電壓U1降低而大幅度減小。結(jié)論：降低定子端電壓的人為機(jī)械特性三相異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的參數(shù)表達(dá)式：減壓起動(dòng)只能用于電動(dòng)機(jī)空載或輕載起動(dòng)。三、三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，KM2不得電，其主觸頭保持?jǐn)嚅_；KM1得電，其主觸頭閉合，將電阻串入定子三相繞組，靠電阻的分壓來(lái)減小加在三相定子繞組上的電壓，實(shí)現(xiàn)減壓起動(dòng)。1）起動(dòng)原理1.三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子串電阻減壓起動(dòng)不改變電源相序當(dāng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時(shí)，讓KM2得電，KM2主觸頭閉合，使電阻被短路，三相定子繞組上的電壓上升為額定電壓，減壓起動(dòng)結(jié)束，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。2）起動(dòng)過(guò)程分析當(dāng)轉(zhuǎn)速n上升到接近額定轉(zhuǎn)速nN時(shí)，KT延時(shí)到，其常開觸頭閉合，KM2得電，其常閉觸頭斷開，讓KM1、KT斷電退出運(yùn)行，KM2主觸頭和自鎖觸頭閉合，切除起動(dòng)電阻R，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。起初，KM1和KT得電、KM2不得電，三相定子繞組串入起動(dòng)電阻R，電動(dòng)機(jī)在低電壓下起動(dòng)?！猎陔妱?dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束，全壓運(yùn)行過(guò)程中，控制電路圖（a）中，KM1、KM2、KT都通電工作，而控制電路圖（b）中，只有KM2通電工作，KM1、KT在起動(dòng)結(jié)束就退出運(yùn)行。3.電氣原理圖的優(yōu)化與圖（a）相比，圖（b）既節(jié)約電能，又不影響KM1、KT的使用壽命，屬優(yōu)化電路。優(yōu)點(diǎn)：1）起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單。2）起動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，運(yùn)行可靠。3）不受定子繞組接線