電機(jī)拖動(dòng)課程設(shè)計(jì)三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

1、 摘要電機(jī)的起動(dòng)電流近似的與定子的電壓成正比，因此要采用降低定子電壓的辦法來限制起動(dòng)電流，即為降壓起動(dòng)。對(duì)于因直接起動(dòng)沖擊電流過大而無法承受的場合，通常采用降壓起動(dòng)，此時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降，起動(dòng)電流也下降，所以只適合必須減小起動(dòng)電流，又對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場合。常見降壓起動(dòng)方法：定子串電阻降壓起動(dòng)、Y/起動(dòng)控制線路、延邊三角起動(dòng)、軟啟動(dòng)與自耦變壓器降壓起動(dòng)。關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)  降壓啟動(dòng) 啟動(dòng)方法17 / 19目錄摘要-I目錄-II第1章緒論-2第2章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理-21 定子部分-32 轉(zhuǎn)子部分-33. 氣隙-54、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)-55、三相異步電動(dòng)

2、機(jī)的工作原理-5第3章 異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)-73.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)-73.2 異步電動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn)-7第4章 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式-81、直接啟動(dòng)-92、三相異步電動(dòng)機(jī)的Y起動(dòng)控制-103自耦變壓器降壓啟動(dòng)-11 4、繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)-12第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障問題與處理-16第6章 心得體會(huì)-17結(jié)論-17參考文獻(xiàn)-19第1章 緒論三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對(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

3、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。三相異步電動(dòng)機(jī)又稱為三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是基于氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的一種交流電動(dòng)機(jī)。由于轉(zhuǎn)子繞組電流是感應(yīng)產(chǎn)生的，因此稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與其它電動(dòng)機(jī)相比，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠與重量輕成本低等優(yōu)點(diǎn)。此外感應(yīng)電動(dòng)機(jī)還便于派生各防護(hù)型式以使

4、用不同環(huán)境條件的需要，也有較高的效率和較好的工作特性。由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)具有上述許多優(yōu)點(diǎn)，它是電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。例如:中小型軋鋼設(shè)備,礦山機(jī)械,機(jī)床,起重運(yùn)輸機(jī)械,鼓風(fēng)機(jī),水泵,和農(nóng)副產(chǎn)品加工機(jī)械等都大部分采用三相異步電動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)。第2章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理圖1 封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)1端蓋 2軸承 3機(jī)座 4定子繞組 5轉(zhuǎn)子 6軸承 7端蓋 8風(fēng)扇 9風(fēng)罩 10接線盒異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)也可分為定子、轉(zhuǎn)子兩大部分。定子就是電機(jī)中固定不動(dòng)的部分，轉(zhuǎn)子是電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。由于異步電動(dòng)機(jī)的定子產(chǎn)生勵(lì)磁旋轉(zhuǎn)磁場，同時(shí)從電源吸收電能，并產(chǎn)生且通過旋轉(zhuǎn)磁場把電能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子上的

5、機(jī)械能，所以與直流電機(jī)不同，交流電機(jī)定子是電樞。另外，定、轉(zhuǎn)子之間還必須有一定間隙(稱為空氣隙)，以保證轉(zhuǎn)子的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)的空氣隙較其他類型的電動(dòng)機(jī)氣隙要小，一般為0.2 mm2mm。 1. 定子部分定子部分由機(jī)座、定子鐵心、定子繞組與端蓋、軸承等部件組成。 (1) 機(jī)座。機(jī)座用來支承定子鐵心和固定端蓋。中、小型電動(dòng)機(jī)機(jī)座一般用鑄鐵澆成，大型電動(dòng)機(jī)多采用鋼板焊接而成。 (2) 定子鐵心。定子鐵心是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。為了減小渦流和磁滯損耗，通常用0.5mm厚的硅鋼片疊壓成圓筒，硅鋼片表面的氧化層(大型電動(dòng)機(jī)要求涂絕緣漆)作為片間絕緣，在鐵心的圓上均勻分布有與軸平行的槽，用以嵌放定子繞組

6、。 (3) 定子繞組。定子繞組是電動(dòng)機(jī)的電路部分，也是最重要的部分，一般是由絕緣銅(或鋁)導(dǎo)線繞制的繞組聯(lián)接而成。它的作用就是利用通入的三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。通常，繞組是用高強(qiáng)度絕緣漆包線繞制成各種型式的繞組，按一定的排列方式嵌入定子槽。槽口用槽楔(一般為竹制)塞緊。槽繞組匝間、繞組與鐵心之間都要有良好的絕緣。如果是雙層繞組(就是一個(gè)槽分上下兩層嵌放兩條繞組邊)，還要加放層間絕緣。 (4) 軸承。軸承是電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子銜接的部位，軸承有滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩類，滾動(dòng)軸承又有滾珠軸承(也稱為球軸承)，目前多數(shù)電動(dòng)機(jī)都采用滾動(dòng)軸承。這種軸承的外部有貯存潤滑油的油箱，軸承上還裝有油環(huán)，軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)油環(huán)

7、轉(zhuǎn)動(dòng)，把油箱中的潤滑油帶到軸與軸承的接觸面上。為使?jié)櫥湍芊植荚谡麄€(gè)接觸面上，軸承上緊貼軸的一面一般開有油槽。 2. 轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子是電動(dòng)機(jī)中的旋轉(zhuǎn)部分，如圖1中的部件5一般由轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、 風(fēng)扇等組成。轉(zhuǎn)軸用碳綱制成，兩端軸頸與軸承相配合。出軸端銑有鍵槽，用以固定皮帶輪或聯(lián)軸器。轉(zhuǎn)軸是輸出轉(zhuǎn)矩、帶動(dòng)負(fù)載的部件。轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分。由0.5mm厚的硅鋼片疊壓成圓柱體，并緊固在轉(zhuǎn)子軸上。轉(zhuǎn)子鐵心的外表面有均勻分布的線槽，用以嵌放轉(zhuǎn)子繞組。三相交流異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子繞組形式的不同，一般可分為籠型異步電動(dòng)機(jī)和繞線型異步電動(dòng)機(jī)。 (1) 籠型轉(zhuǎn)子線槽一般都是斜槽(線槽與軸線不平行

8、)，目的是改善起動(dòng)與調(diào)速性能。其外形如圖1中的第5部分；籠型繞組(也稱為導(dǎo)條)是在轉(zhuǎn)子鐵心的槽里嵌放裸銅條或鋁條，然后用兩個(gè)金屬環(huán)(稱為端環(huán))分別在裸金屬導(dǎo)條兩端把它們?nèi)拷油?短接)，即構(gòu)成了轉(zhuǎn)子繞組；小型籠型電動(dòng)機(jī)一般用鑄鋁轉(zhuǎn)子，這種轉(zhuǎn)子是用熔化的鋁液澆在轉(zhuǎn)子鐵心上，導(dǎo)條、瑞環(huán)一次澆鑄出來。如果去掉鐵心，整個(gè)繞組形似鼠籠，所以得名籠型繞組，如圖2所示。 圖2(a)為籠型直條形式，圖2(b)為籠型斜條形式。(a) 直條形式 (b) 斜條形式圖2 籠型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組形式(2) 繞線型轉(zhuǎn)子繞組與定子繞組類似，由鑲嵌在轉(zhuǎn)子鐵心槽中的三相繞組組成。繞組一般采用星形連接，三相繞組繞組的尾端接在一

9、起，首瑞分別接到轉(zhuǎn)軸上的3個(gè)銅滑環(huán)上，通過電刷把3根旋轉(zhuǎn)的線變成了固定線，與外部的變阻器連接，構(gòu)成轉(zhuǎn)子的閉合回路，以便于控制，如圖3所示。有的電動(dòng)機(jī)還裝有提刷短路裝置，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后又不需要調(diào)速時(shí)，可提起電刷，同時(shí)使用3個(gè)滑環(huán)短路，以減少電刷摩損。 圖3 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子兩種轉(zhuǎn)子相比較，籠型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低廉，并且運(yùn)行可靠，因而應(yīng)用十分廣泛。繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)也高，但是它的起動(dòng)性能較好，并能利用變阻器阻值的變化，使電動(dòng)機(jī)能在一定圍調(diào)速；在起動(dòng)頻繁、需要較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的生產(chǎn)機(jī)械(如起重機(jī))中常常被采用。一般電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上還裝有風(fēng)扇或風(fēng)翼(如圖1中部件8)，便于電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通風(fēng)散熱。

10、鑄鋁轉(zhuǎn)子一般是將風(fēng)翼和繞組(導(dǎo)條)一起澆鑄出來，如圖3(b)所示。 3. 氣隙所謂氣隙就是定子與轉(zhuǎn)子之間的空隙。中小型異步電動(dòng)機(jī)的氣隙一般為0.2mm1.5mm。氣隙的大小對(duì)電動(dòng)機(jī)性能影響較大，氣隙大。磁阻也大，產(chǎn)生同樣大小的磁通，所需的勵(lì)磁電流Im也越大，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)也就越低。但氣隙過小，將給裝配造成困難，運(yùn)行時(shí)定、轉(zhuǎn)子容易發(fā)生摩擦，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行不可靠。 4、三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù) 三相異步電動(dòng)機(jī)在出廠時(shí)，機(jī)座上都固定著一塊銘牌，銘牌上標(biāo)注著額定數(shù)據(jù)。主要的額定數(shù)據(jù)為：(1) 額定功率PN(kW)：指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上輸出的機(jī)械功率。 (2) 額定電壓UN(v)：指電動(dòng)機(jī)

11、額定工作狀態(tài)時(shí)，電源加于定子繞組上的線電壓。 (3) 額定電流IN(A)：指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，電源供給定子繞組上的線電流。(4) 額定轉(zhuǎn)速門nN(r/min)：指電動(dòng)機(jī)額定工作狀態(tài)時(shí)，轉(zhuǎn)軸上的每分轉(zhuǎn)速。 (5) 額定頻率fN(Hz)：指電動(dòng)機(jī)所接交流電源的頻率。 (6) 額定工作制：指電動(dòng)機(jī)在額定狀態(tài)下工作，可以持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間和順序，可分為額定連續(xù)工作的定額S1、短時(shí)工作的定額S2、斷續(xù)工作的定額S3等3種。 此外，銘牌上還標(biāo)明繞組的相數(shù)與接法(接成星形或三角形)、絕緣等級(jí)與溫升等。對(duì)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，還應(yīng)標(biāo)明轉(zhuǎn)子的額定電動(dòng)勢(shì)與額定電流。 5、三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理 在圖4中，假設(shè)磁場

12、的旋轉(zhuǎn)是逆時(shí)針的，這相當(dāng)于金屬框相對(duì)于永久磁鐵，以順時(shí)針方向切割磁力線，金屬框中感生電流的方向，如圖中小圓圈里所標(biāo)的方向。此時(shí)的金屬框已成為通電導(dǎo)體，于是它又會(huì)受到磁場作用的磁場力，力的方向可由左手定則判斷，即圖中小箭頭所指示的方向。金屬框的兩邊受到兩個(gè)反方向的力f，它們相對(duì)轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 (磁力矩)，使圖4 閉合金屬框中受力 圖4示意圖金屬框發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場旋轉(zhuǎn)方向一致，但永久磁鐵旋轉(zhuǎn)的速度n1要比金屬框旋轉(zhuǎn)的速度n大。 從上述實(shí)驗(yàn)中可以看到，在旋轉(zhuǎn)的磁場里，閉合導(dǎo)體會(huì)因發(fā)生電磁感應(yīng)而成為通電導(dǎo)體，進(jìn)而又受到電磁轉(zhuǎn)矩作用而順著磁場旋轉(zhuǎn)的方向轉(zhuǎn)動(dòng)；實(shí)際的電動(dòng)機(jī)中不可能用手去搖動(dòng)永久磁

13、鐵產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場，而是通過其他方式產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，如在交流電動(dòng)機(jī)的定子繞組(按一定排列規(guī)律排列的繞組)通入對(duì)稱的交流電，便產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場；這個(gè)磁場雖然看不到，但是人們可以感受到它所產(chǎn)生的效果，與有形體旋轉(zhuǎn)磁場的效果一樣。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，可以清楚地看到，交流電動(dòng)機(jī)的工作原理主要是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。 為了更好的說明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，用圖2進(jìn)一步進(jìn)行說明，從中可以很清楚地看到三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的現(xiàn)像。圖中所示的3個(gè)繞組在空間上相互間隔機(jī)械角度120°(實(shí)際的電動(dòng)機(jī)中一般都是相差電角度120°)，3個(gè)繞組的尾端 (標(biāo)有U2、V2、W2) 連接在一起(3個(gè)繞組的這種連接稱為星形(Y

14、)接法。常用接法還有三角形()接法，就是將3個(gè)繞組首尾相連，在3個(gè)接點(diǎn)上分別引出3根引線的接法。)，將對(duì)稱的三相交流電iU=Imsinw t、iV=Imsin(w t-120°)、iW=Imsin(w t-240°)從3個(gè)繞組的首端(標(biāo)有U1、V1、W1)通入，放在繞組中心處的小磁針便迅速轉(zhuǎn)動(dòng)起來，由此可知旋轉(zhuǎn)磁場的存在。圖5三相交流電動(dòng)機(jī)定子當(dāng)向三相定子繞組過入對(duì)稱的三相交流電時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子圓空間作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時(shí)是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向用右手定

15、則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對(duì)轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相對(duì)稱交流電后，將產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向一樣的。第3章 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)

16、0;     三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組因與磁場間存在著相對(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籠型感應(yīng)

17、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)上解決該問題的多數(shù)辦法是提高電動(dòng)機(jī)的功率容量（即增容）來提高其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這就造成嚴(yán)重的“大馬拉小車”，既增加購買設(shè)備的投資，又在長期的應(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)經(jīng)常出現(xiàn)短時(shí)過負(fù)

18、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)來降低起動(dòng)電流，同樣要增加添購降壓裝置的投資，并且使本來就不好的起動(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)，但仍存在下列缺點(diǎn)：（1

19、）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，則該損耗將非常嚴(yán)重。并且由于集電環(huán)與電刷產(chǎn)生碳粉、電火花和噪聲，長期污染周圍環(huán)境，損害管理人員和周圍居民健康

20、。（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)。第4章 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)

21、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)無法啟動(dòng)，過大的電流還會(huì)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。一般異步電機(jī)的功率

22、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。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)、水泵以與皮帶運(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

23、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/，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。圖7 三相異步電動(dòng)機(jī)Y降壓啟動(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)過一定時(shí)間延時(shí)，常閉觸點(diǎn)斷開，切斷KM3線

24、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)。3自耦變壓器降壓啟動(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=N1/N2 ），起動(dòng)電流也為全壓起動(dòng)電流的1/K2倍。 圖8 電動(dòng)機(jī)自耦降

25、壓起動(dòng)接線圖    圖8是交流電動(dòng)機(jī)自耦降壓啟動(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)換過程，不會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)間的長短不一的情況，也不會(huì)因啟動(dòng)時(shí)間長造成燒毀自耦變壓器事故    控制過程如下：    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

26、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KM1已經(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。  

27、60; 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)要求可同時(shí)滿足。由于電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式：Tst=CM

28、mI2cos2cos2=因?yàn)榇娮鑂 使得I2 減小，但cos2值的增大，使得轉(zhuǎn)子有功電流I2 cos2 反而增大了，從而增大堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)然，過分增大所串電阻R，雖然cos2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，為了簡單，也有采用圖9（b）不對(duì)稱電阻圖

29、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（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，使接觸器KM3得電吸合并自鎖，短接第三極啟動(dòng)電阻3RQ，啟動(dòng)過程全部結(jié)束

30、。（5） 接觸器KM3得電，KM3常閉觸點(diǎn)斷開，切斷時(shí)間繼電器KT1線圈電源，使KT1、KM1、KT2、KM2、KT3依次釋放。當(dāng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行時(shí)，只有KM3和KM保持得電吸合狀態(tài)，其他電器全部復(fù)合。按下停止按鈕SB1，KM線圈失電切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。第五章 三相異步電動(dòng)機(jī)常見故障問題與處理一、通電后電動(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但無異響，也無異味和冒煙1.故障原因電源未通（至少兩相未通）；熔絲熔斷（至少兩相熔斷）；過流繼電器調(diào)得過?。豢刂圃O(shè)備接線錯(cuò)誤。2.故障排除檢查電源回路開關(guān)，熔絲、接線盒處是否有斷點(diǎn)，修復(fù)；檢查熔絲型號(hào)、熔斷原因，換新熔絲；調(diào)節(jié)繼電器整定值與電動(dòng)機(jī)配合；改正接線。

31、0;二、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，然后熔絲燒斷1.故障原因缺一相電源，或定干線圈一相反接；定子繞組相間短路；定子繞組接地；定子繞組接線錯(cuò)誤；熔絲截面過?。浑娫淳€短路或接地。2.故障排除檢查刀閘是否有一相未合好，可電源回路有一相斷線；消除反接故障；查出短路點(diǎn)，予以修復(fù)；消除接地；查出誤接，予以更正；更換熔絲；消除接地點(diǎn)。 三、通電后電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)有嗡嗡聲l.故障原因定、轉(zhuǎn)子繞組有斷路（一相斷線）或電源一相失電；繞組引出線始末端接錯(cuò)或繞組部接反；電源回路接點(diǎn)松動(dòng)，接觸電阻大；電動(dòng)機(jī)負(fù)載過大或轉(zhuǎn)子卡住；電源電壓過低；小型電動(dòng)機(jī)裝配太緊或軸承油脂過硬；軸承卡住。2.故障排除查明斷點(diǎn)予以修復(fù)；檢查繞組極性

32、；判斷繞組末端是否正確；緊固松動(dòng)的接線螺絲，用萬用表判斷各接頭是否假接，予以修復(fù)；減載或查出并消除機(jī)械故障，檢查是還把規(guī)定的面接法誤接為Y；是否由于電源導(dǎo)線過細(xì)使壓降過大，予以糾正，重新裝配使之靈活；更換合格油脂；修復(fù)軸承。 四、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，額定負(fù)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速較多1.故障原因電源電壓過低；面接法電機(jī)誤接為Y；籠型轉(zhuǎn)子開焊或斷裂；定轉(zhuǎn)子局部線圈錯(cuò)接、接反；修復(fù)電機(jī)繞組時(shí)增加匝數(shù)過多；電機(jī)過載。2.故障排除測量電源電壓，設(shè)法改善；糾正接法；檢查開焊和斷點(diǎn)并修復(fù)；查出誤接處，予以改正；恢復(fù)正確匝數(shù)；減載。 五、電動(dòng)機(jī)空載電流不平衡，三相相差大1.故障原因重繞時(shí)

33、，定子三相繞組匝數(shù)不相等；繞組首尾端接錯(cuò)；電源電壓不平衡；繞組存在匝間短路、線圈反接等故障。2.故障排除重新繞制定子繞組；檢查并糾正；測量電源電壓，設(shè)法消除不平衡；峭除繞組故障。 六、電動(dòng)機(jī)空載，過負(fù)載時(shí)，電流表指針不穩(wěn)，擺動(dòng) 1.故障原因籠型轉(zhuǎn)子導(dǎo)條開焊或斷條；繞線型轉(zhuǎn)子故障（一相斷路）或電刷、集電環(huán)短路裝置接觸不良。 2.故障排除查出斷條予以修復(fù)或更換轉(zhuǎn)子；檢查繞轉(zhuǎn)子回路并加以修復(fù)。 七、電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)響聲不正常，有異響 1.故障原因轉(zhuǎn)子與定子絕緣紙或槽楔相擦；軸承磨損或油有砂粒等異物；定轉(zhuǎn)子鐵芯松動(dòng)；軸承缺油；風(fēng)道填塞或風(fēng)扇擦風(fēng)罩，定轉(zhuǎn)子鐵

34、芯相擦；電源電壓過高或不平衡；定子繞組錯(cuò)接或短路。 2.故障排除修剪絕緣，削低槽楔；更換軸承或清洗軸承；檢修定、轉(zhuǎn)子鐵芯；加油；清理風(fēng)道；重新安裝置；消除擦痕，必要時(shí)車小轉(zhuǎn)子；檢查并調(diào)整電源電壓；消除定子繞組故障。第6章 心得體會(huì)經(jīng)過一個(gè)星期的努力，我終于將電托課程設(shè)計(jì)做完了。這次設(shè)計(jì)過程曲折可謂一語難盡，一次又一次的設(shè)計(jì)方案修改，暴漏出了我前期在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還有一定的出入，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過程中你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在飛速提升。同時(shí)，我也深感自己對(duì)電腦知識(shí)的欠缺，在大量的打字排版過程中真的很頭痛。這次的課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺，通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持，耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出最好的榜樣 結(jié)論異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題是它在運(yùn)行中的一個(gè)特殊問題。常用的方法有自耦變壓器降壓起動(dòng)、Y-起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻降壓起動(dòng)等。在電網(wǎng)和負(fù)載兩方面都允許全壓直接起動(dòng)的情況下，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)仍以直