三相異步電動機(jī)的減壓啟動

1、編號：_佳木斯職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）題目三相異步電動機(jī)的減壓啟動系 別 機(jī)電工程系 專 業(yè) 機(jī)電一體化 學(xué)生姓名 成 績 指導(dǎo)教師 2010年9月三相異步電動機(jī)的減壓啟動摘要：三相異步電機(jī)的起動卻不象直流電動機(jī)那樣，其起動性能卻存在著起動電流很大而起動轉(zhuǎn)矩不大兩方面的問題，這恰恰不能滿足生產(chǎn)機(jī)械對異步電動機(jī)起動性能的要求起動轉(zhuǎn)矩要大，以保證生產(chǎn)機(jī)械的正常起動?？s小起動時間；起動電流要小。以減小對電網(wǎng)的沖擊。而三相異步電動機(jī)的制動是三相異步電動機(jī)的起動的逆過程。異步電動機(jī)的制動就是使電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 T與轉(zhuǎn)速 n反向，即T起反抗運動的作用。使電動機(jī)轉(zhuǎn)速由某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速迅速降為零的過程或者使電動機(jī)產(chǎn)生

2、的轉(zhuǎn)矩與負(fù)載轉(zhuǎn)矩相平衡，從而使電動機(jī)的下降轉(zhuǎn)速保持恒定。關(guān)鍵詞：三相異步電動機(jī) 減壓啟動 旋轉(zhuǎn)磁場 Y系列 eSTAR 03軟起動器目 錄前言1一、Y系列三相異步電動機(jī)的優(yōu)點 2 1.1 Y系列（IP23）三相異步電動機(jī)的特點2 1.2 Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)的特點3 1.2.1 效率水平較高3 1.2.2 起動性能較好3 1.2.3 噪聲低振動小3 1.2.4 防護(hù)性能較好4 1.2.5 運行可靠使用壽命長4 1.2.6 外形美觀大方4二、eSTAR 03軟起動器的開發(fā)和應(yīng)用4 2.1 自耦降壓起動4 2.2 電子式軟起動器市場分析5 2.3 產(chǎn)品簡介 6 2.3.1 原理6 主回

3、路6 控制和保護(hù)電路6 人機(jī)界面單元6 2.3.2 功能介紹6 2.3.3 應(yīng)用7三、三相鼠籠型異步電動機(jī)的減壓啟動7 3.1 星三角減壓啟動7 3.2 定子串電阻減壓啟動8 3.3 自耦減壓啟動8 3.4 軟啟動器和變頻器8 3.4.1 定子繞組串電阻減壓啟動9 3.4.2 Y-減壓啟動9 3.4.3 自耦變壓器減壓啟動9結(jié)論11致謝15誠信聲明16前言：作電動機(jī)運行的三相異步電機(jī)。三相異步電動機(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運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機(jī)相比，三相異步電動機(jī)運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子

4、結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機(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機(jī)的起動性能和調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 下面介紹一下三相異步電動機(jī)原理： 當(dāng)向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(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)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路

5、環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢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）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。 通過上述分析可以總結(jié)出電動機(jī)工作原理為：當(dāng)電動機(jī)的三相定子繞組（各相差120度電角度），通入三相交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(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)動電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。 我將從三個方面闡述三相異步電動機(jī)的減壓啟動：一、 三相

6、異步電動機(jī)的優(yōu)點 作電動機(jī)運行的三相異步電機(jī)。三相異步電動機(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運動而感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機(jī)相比，三相異步電動機(jī)運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、重量輕、價格便宜，得到了廣泛的應(yīng)用，其主要缺點是調(diào)速困難。繞線式三相異步電動機(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機(jī)的起動性能和調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 Y系列三相異步電動機(jī)不僅滿足了國民經(jīng)濟(jì)各部門的配

7、套需要，而且還提高了國內(nèi)外同類產(chǎn)品的互換性，極大地方便了引進(jìn)設(shè)備的配套和維修。Y系列三相異步電動機(jī)根據(jù)其外殼的防護(hù)等級不同，又可分為IP23（防護(hù)式）和IP44（封閉式）兩個基本系列，現(xiàn)將這兩個系列異步電動機(jī)的特點簡介如下。 1.1 Y系列（IP23）三相異步電動機(jī)的特點 Y系列（IP23）為三相防護(hù)式籠型異步電動機(jī)，其防護(hù)結(jié)構(gòu)型式不同于Y系列IP44的封閉式結(jié)構(gòu)，但卻比一般防滴式結(jié)構(gòu)要優(yōu)越。它能防止手指觸及機(jī)殼內(nèi)帶電導(dǎo)體或轉(zhuǎn)動部分；防止直徑大于12毫米的小形固體異物進(jìn)入；并防止沿垂直線成60度角或小于60度角的淋水滴入電動機(jī)。因此，Y系列（IP23）三相異步電動機(jī)的外殼防護(hù)等級較J2老系列有

8、明顯的提高，從而使其的運行更安全更可靠。該系列三相異步電動機(jī)的額定電壓為380伏，額定頻率為50赫茲，功率范圍則以5.5千瓦132千瓦，共有14個功率等級、6個機(jī)座號和45個規(guī)格。全系列電動機(jī)的功率等級、安裝尺寸均符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000、750及600轉(zhuǎn)/分，繞組采用B級絕緣材料，電動機(jī)均為A形接法，其冷卻方式為IC01。1.2 Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)的特點 （IP44）三相異步電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷式籠型異步電動機(jī)，它適用于拖動無性能要求的各種機(jī)械設(shè)備，如鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、水泵和金屬切削機(jī)床等。其額定電壓為380伏，額定頻率為5

9、0赫茲功率范圍為0.55160千瓦，共有22個功率等級。電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000、1500、1000、750及600轉(zhuǎn)分，其冷卻方式為IC0141。在Y系列基本系列的基礎(chǔ)上，適當(dāng)變更部分電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計或加工工藝，即可派生出許多不同類型的派生系列和專用系列。 Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)具有以下良好性能和結(jié)構(gòu)特點。 1.2.1 效率水平較高 Y系列（IP44）小型三相異步電動機(jī)保持了J02系列電動機(jī)效率水平比較高的優(yōu)點，其效率加權(quán)平均值比J02系列高出0.413%，達(dá)到了國際水平。由于Y系列電動機(jī)效率水平的提高，就給社會帶來了巨大的節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益。 1.2.2 起動性能較好 Y系列（IP44）

10、全系列電動機(jī)的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩比J02系列電動機(jī)的平均值高33%，起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到JQ02系列高起動轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的水平，其最小轉(zhuǎn)矩均保證在0.8倍的額定轉(zhuǎn)矩以上，并且大部分還達(dá)。到或超過1倍的額定轉(zhuǎn)矩。因此，其起動性能非常優(yōu)良，帶負(fù)載起動也十分順利。 1.2.3 噪聲低振動小 Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)規(guī)定有聲功率噪聲標(biāo)準(zhǔn)，按噪聲限值分為l級和2級，以供用戶選用。由于該系列采用電機(jī)專用軸承，因而運轉(zhuǎn)噪聲大為降低，經(jīng)實測其噪聲低于J02系列實際水平約510分貝，振動也比J02系列電動機(jī)有較大地減小。 1.2.4 防護(hù)性能較好 Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計已滿足了對外界固體物和濺水的防護(hù)要求

11、，這樣就能有效防止異物對電動機(jī)和人體的危害。1.2.5 運行可靠使用壽命長。Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)的繞組均采用B級絕緣材料。當(dāng)海拔不超過1000米，冷卻空氣的溫度不超過40時，電動。機(jī)定子繞組的溫升限度（電阻法）不超過80K。因而，除極少數(shù)規(guī)格外電動機(jī)一般均有15K以上的溫升裕度。較大的溫升裕度則能延長電動機(jī)的使用壽命，并提高電動機(jī)運行的可靠性。 1.2.6 外形美觀大方。Y系列（IP44）三相異步電動機(jī)的端蓋、接線盒、風(fēng)罩等主要結(jié)構(gòu)部件的外形，都比傳統(tǒng)老產(chǎn)品要美觀、大方。全系列電動機(jī)比J02系列的體積平均縮小15%，重量平均減輕12%。 二、eSTAR 03軟起動器的開發(fā)和應(yīng)用 交

12、流三相鼠籠式異步電動機(jī)的廣泛使用，對電動機(jī)的起動提出了越來越高的要求。從原來的直接起動，到星三角起動，到自耦降壓起動，直到現(xiàn)在的電子式軟起動器。新冶電氣公司結(jié)合多年實際應(yīng)用的經(jīng)驗而開發(fā)的eSTAR 03系列電子式軟起動器，很好地解決了電動機(jī)起動時對電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊，同時具備軟停車、故障保護(hù)、節(jié)能、通訊等功能。可廣泛應(yīng)用于冶金、石化、市政、制造等行業(yè)。 2.1自耦降壓起動星-三角起動由于對電機(jī)六出線的要求和低可靠性，一般只在10KW以下小功率電機(jī)使用。自耦降壓起動由于其實用性和低廉的價格得到了廣泛的應(yīng)用，但由于其對有色金屬的大量耗費和落后的控制方式，在歐美已遭淘汰，在國內(nèi)市場也日益萎縮。替代

13、以上幾種起動方式的正是日益流行的電子式軟起動器。電子式軟起動器是采用電力電子技術(shù)、自動化控制技術(shù)和微處理器技術(shù)而研制生產(chǎn)的新型控制設(shè)備。與傳統(tǒng)起動設(shè)備相比，性能更可靠，使起動更平滑，對電網(wǎng)沖擊更小，此外還具有限流調(diào)節(jié)、軟停車、節(jié)能、智能通訊、智能保護(hù)等傳統(tǒng)起動方式所沒有的功能。2.2 電子式軟起動器市場分析電子式軟起動器于上世紀(jì)八十年代初在國外得到應(yīng)用，九十年代初由美國AB公司引入國內(nèi)。但由于其相對昂貴的價格和國內(nèi)認(rèn)識的普及，近四五年才得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)市場上，自藕方式每個千瓦6080元左右，磁控的每千瓦120元左右，自藕和磁控的體積較大且故障率較高，維修費較高。電子軟起動器每個千瓦在10

14、0元到200元之間，其中國產(chǎn)的多在100到120元，而進(jìn)口的多在200元左右。2001年，電子式軟起動器國內(nèi)銷售額在4億元左右。由于自耦起動方式和電子式軟起動器之間顯著的差價，自耦起動方式仍占據(jù)70%以上的市場份額。以水泵行業(yè)為例，全國有大小泵廠3000余家，其中規(guī)模較大的有300多家，這些泵廠每年配套的起動設(shè)備都在500臺套以上，而絕大多數(shù)采用自耦起動方式。另外，壓縮機(jī)、鼓引風(fēng)機(jī)行業(yè)都是類似情況。具體到冶金行業(yè)，由于冶金行業(yè)的高能耗，以前對電動機(jī)的起動并沒有引起很大的重視。但由于近兩年的電網(wǎng)負(fù)荷緊張和技改投入的加大，起動設(shè)備的改進(jìn)也受到越來越多的關(guān)注，電子式軟起動器的采用日益普及。由于終端用

15、戶的要求的提高和電子式軟起動器價格的逐步下降，電子式軟起動器近幾年一直保持30%以上的增長率。電子式軟起動器最終必將替代自耦起動方式已為大家所公認(rèn)。所以，估計在45年內(nèi)，國內(nèi)軟起動器的市場銷售額將達(dá)到10億左右。2.3 產(chǎn)品簡介 2.3.1 原理eSTAR 03軟起動器結(jié)合了電力電子技術(shù)、控制技術(shù)和微處理器技術(shù)，是專為三相異步電動機(jī)而設(shè)計的一種全數(shù)字智能化起動設(shè)備。其基本原理是通過對功率器件即可控硅的控制而實現(xiàn)對電機(jī)的起動控制，采用電壓斜率的工作原理，控制輸出給電動機(jī)的電壓從可整定的初始值經(jīng)過可整定的斜率時間上升到供電電網(wǎng)全壓。從而降低對電機(jī)電源的容量要求，并減少對供電電網(wǎng)的影響和機(jī)械傳動的沖

16、擊。eSTAR 03系列軟起動器主要由三部分組成：1、主回路：由六只晶閘管組成，以實現(xiàn)對交流三相電源進(jìn)行斬波，控制電壓幅度輸出給電機(jī)；2、控制和保護(hù)電路：包括微控制器電路、光電隔離電路、過零檢測電路、可控硅觸發(fā)電路、電流檢測電路、溫度檢測電路等等，是軟起動器的核心部分，控制晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)閉，從而完成對電機(jī)的起動和停車的理想化的控制；3、人機(jī)界面單元：用以實現(xiàn)用戶的參數(shù)設(shè)置、顯示設(shè)備的運行狀態(tài)等，給用戶提供簡單易用的人機(jī)界面。2.3.2功能介紹eSTAR 03軟起動器有限流控制和電壓斜坡兩種工作方式：1、在限流控制工作方式時，設(shè)備可根據(jù)用戶的限流值自動優(yōu)化電機(jī)起動過程；2、在電壓控制工作方式時

17、，根據(jù)用戶設(shè)定的起動電壓和起動時間控制電機(jī)的加速過程，同時對電機(jī)的起動電流進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。eSTAR 03軟起動器具備完善的保護(hù)功能，具有電源輸入缺相檢測、電機(jī)過流、過載保護(hù)、可控硅溫升保護(hù)等保護(hù)措施。eSTAR 03軟起動器除實現(xiàn)電機(jī)軟起動功能，還具備軟停車功能，可實現(xiàn)負(fù)載設(shè)備的平穩(wěn)停車，有效消除泵類負(fù)載的水錘效應(yīng)。2.3.3應(yīng)用eSTAR 03系列電子式軟起動器可應(yīng)用于各行各業(yè)，如冶金、石化、市政、建筑、消防、礦山等，典型應(yīng)用是這類設(shè)備，如用三相異步電動機(jī)來驅(qū)動的鼓風(fēng)機(jī)、泵和壓縮機(jī)的軟起動和軟停止。也可用它來控制帶有變速機(jī)構(gòu)、皮帶或鏈帶傳動裝置的設(shè)備，如傳送帶、磨床、刨床、鋸床、包裝機(jī)和沖

18、壓設(shè)備等。由于eSTAR 03系列電子式軟起動器所具有的高性價比，相信必將為越來越多的用戶所采用。三、三相鼠籠型異步電動機(jī)的減壓啟動 電機(jī)減壓啟動方式比較，目前主要的減壓啟動有星三角減壓啟動、定子串電阻減壓啟動、自耦減壓啟動、軟啟動器和變頻器3.1星三角減壓啟動 用于定子繞組在正常運行時為三角形接法的電動機(jī)，電動機(jī)在啟動時，定子繞組首先要接成星形，直至電動機(jī)即將達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時（時間不能過長，以免造成電動機(jī)欠壓運行的損傷），在切換為三角形。下圖1為控制電路，圖1中主電路有三組接觸器主觸點分別將電動機(jī)的定子繞組接成三角形和星形，即KM1、KM3線圈的點，主觸點閉合時，繞組接成星形；KM1、KM2主

19、觸點閉合時，接為三角形；兩種接線方式的切換必須在短時間內(nèi)完成；時間繼電器來完成定時自動切換。3.2定子串電阻減壓啟動 電動機(jī)串電阻減壓啟動是電動機(jī)啟動時，在三相定子繞組中串接電阻分壓，使定子繞組上的壓降降低，啟動后再降電阻短接，電動機(jī)即可在全壓下運行。這種啟動方式不受接線方式的限制，設(shè)備簡單，常用于中小型設(shè)備和用于限制機(jī)床點動調(diào)整時的啟動電流。下圖2中KM1、KM2主觸點構(gòu)成串電阻接線和短接電阻接線，并由控制電路按時間原則實現(xiàn)從啟動狀態(tài)到正常工作狀態(tài)的自動切換。3.3自耦減壓啟動 利用自耦變壓器來降低啟動電壓，達(dá)到限制啟動電流的目的。啟動時，電源電壓加在自耦變壓器的高壓繞組上，電動機(jī)的定子繞組

20、與自耦變壓器的低壓繞組聯(lián)接，當(dāng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時，將自耦變壓器切除，電動機(jī)直接與電源相接，在正常電壓下運行。 自耦減壓啟動適用于負(fù)載容量較大，正常運行使定子繞組聯(lián)接成星形而不能采用星三角啟動方式的籠型異步電動機(jī)。此種方式設(shè)備費用大，通常用于啟動大型和特殊用途的電動機(jī)。3.4軟啟動器和變頻器 兩種設(shè)備都是通過改變電源頻率對電動機(jī)實現(xiàn)速度控制。區(qū)別在于：軟器的調(diào)節(jié)幅度大，時間短，只能在50HZ穩(wěn)定運行，不能在050之間穩(wěn)定，所以只能用于設(shè)備的啟動控制，啟動結(jié)束后即可退出運行；變頻可以在050HZ之間任意調(diào)節(jié)和運行，特別實用于需要變速運行的設(shè)備。 減壓啟動雖然減小了啟動電流，但是也降低了啟動轉(zhuǎn)

21、矩，因此僅適用于空載或輕載啟動。3.4.1定子繞組串電阻減壓啟動 定子串電阻(電抗)降壓起動是指起動時，在電動機(jī)定子繞組上串聯(lián)電阻(電抗)，起動電流在電阻上產(chǎn)生電壓降，使實際加到電動機(jī)定子繞組中的電壓低于額定電壓，待電動機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值后，再將串聯(lián)電阻(電抗)短接，使電動機(jī)在額定電壓下運行。定子串電阻降壓起動控制線路線路動作原理：由上分析可見，按下起動按鈕SB2后，電動機(jī)M先串電阻R降壓起動，經(jīng)一定延時（由時間繼電器KT確定）后，全壓運行。且在全壓運行期間，時間繼電器KT和接觸器KM1線圈均斷電，不僅節(jié)省電能，而且增加了電器的使用壽命。3.4.2 Y-減壓啟動 Y-換接起動只適用于定子繞組為

22、形聯(lián)結(jié)，且每相繞組都有兩個引出端子的三項籠型異步電動機(jī)，它是指起動時，將電動機(jī)定子繞組接成星形，待電動機(jī)的轉(zhuǎn)速上升到一定值后，再換成三角形連接。這樣，電動機(jī)起動時每相繞組的工作電壓為正常時繞組電壓的1/ ，起動電流為三角形直接起動時的1/3。起動過程：三個接觸器 KM1、KM2、KM3和一個通電延時型的時間繼電器KT，當(dāng)接觸器KM1、KM3主觸點閉合時，電動機(jī)M星形連接；當(dāng)接觸器KM1、KM2主觸點閉合時，電動機(jī)M三角形連接。線路動作原理為：Y-換接起動線路（兩接觸器） 兩個接觸器KM1、KM2，而且電動機(jī)由星形接法轉(zhuǎn)換為三角形接法是在切斷電源的同時間內(nèi)完成。即按下按鈕SB2，接觸器KM1通電

23、，電動機(jī)M結(jié)成星形起動，經(jīng)過一段時間后，KM1瞬時斷電，KM2通電，電動機(jī)M結(jié)成三角形，然后KM1再通電，電動機(jī)M三角形全壓運行。3.4.3 自耦變壓器減壓啟動為自耦降壓起動時的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩，Ist、Tst直接起動時的起動電流、起動轉(zhuǎn)矩，K自耦變壓器的變比。 自耦變壓器設(shè)有三個抽頭，QJ2型三個抽頭比( )分別為55，64，73；QJ3型為40，60，80，可得到三種不同的電壓，以便根據(jù)起動轉(zhuǎn)矩的要求而靈活選用。結(jié)論 異步電動機(jī)的起動問題是它在運行中的一個特殊問題。常用的方法有全壓直接起動、自耦減壓起動、Y-起動、軟起動、變頻起動等。在電網(wǎng)和負(fù)載兩方面都允許全壓直接起動的情況下，鼠籠式異

24、步電動機(jī)仍以直接起動為宜，因為操縱控制方便，而且比較經(jīng)濟(jì)。自耦減壓起動器是經(jīng)常被用來起動較大容量鼠籠式異步電動機(jī)的減壓起動裝置。雖然自耦減壓起動器是一種老式的起動設(shè)備，但利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應(yīng)不同負(fù)載起動的需要，又能得到更大的起動轉(zhuǎn)矩，加之還因裝設(shè)有熱繼電器和低電壓脫扣器而具有較完善的過載和失壓保護(hù)，所以，至今仍被廣泛應(yīng)用。然而，巨大的起動電流，特別是有大容量電動機(jī)或者有多臺電動機(jī)需要同時起動時，對電網(wǎng)的影響極大。例如，對中小容量的電網(wǎng)來說，巨大的起動電流會引起很大的線路壓降，并因而影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量。嚴(yán)重時，甚至能影響到電網(wǎng)中其他電氣設(shè)備的正常運行。不言而喻，較大的起動電流會

25、在線路上和電動機(jī)本身中產(chǎn)生相當(dāng)大的有功功率損耗。特別是在加速轉(zhuǎn)矩較小，負(fù)載機(jī)組的轉(zhuǎn)矩慣量又較大，而且起動又很頻繁時，這個因素就更不容忽視。再有，直接起動固然起動轉(zhuǎn)矩較大，對于重型負(fù)載有利，但對一般的輕型負(fù)載來說,就有可能發(fā)生機(jī)械沖擊，從而導(dǎo)致傳動皮帶被撕裂、齒輪被打壞等事故。因此盡管直接起動方法簡單，起動設(shè)備也簡單，價格便宜，但為了限制電和機(jī)械的沖擊，以及保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，在某種場合，就得采取減壓起動方式，或者在繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入阻抗進(jìn)行起動。由電機(jī)原理可知，電動機(jī)的起動電流IQ正比于電動機(jī)的端電壓，所以降低端電壓，可使起動電流成比例地減小。例如，當(dāng)電動機(jī)降低到其額定值的1/k

26、時，起動電流亦將降低到全電壓起動時的1/k。這樣看來，似乎降低電動機(jī)的端電壓是減小起動時的電流沖擊，從而tz解決異步電動機(jī)起動問題的有效措施，并且電壓降低越多對起動越有利了。其實也不盡然。因為在把電動機(jī)的端電壓降低到1/k額定電壓時，雖然起動電流也降低到全電壓起動的1/k，但與此同時，電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩也降低了，而且是按1/k2的比例大幅度地降低，更何況起動時功率因數(shù)的下降還會加重這種情況。因此，決不能簡單地認(rèn)為降低電動機(jī)端電壓是隨時隨地都可行的起動方式。 星三角起動，對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機(jī)來說，如果在起動時將定子繞組接成星形，待起動完畢后再接成三角形，就可以降低起

27、動電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動，或簡稱為星三角起動（Y-起動）。設(shè)電源的線電壓為UC，繞組在起動時的每相抗為Z0，當(dāng)定子繞組接成星形（即Y形）時，線電流和它的相電流相等，這就是說，采用星三角起動時，起動電流只是原來按三角形接法直接起動時的1/3。如果直接起動時的起動電流以67Ie計，則在星三角起動時，起動電流才22.3倍。起動電流降低了，起動轉(zhuǎn)矩將會是怎樣呢？眾所周知，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩M是同加在繞組上的電壓的平方U2成正比。由于三角形接法時的相電壓等于線電壓，而星形接法時的相電壓只是線電壓的1/3，這就是說采用星三角起動時，起動轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接起動時的1

28、/3。由此可見，采用星三角起動方式時，電流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在只適用于無載或者輕載起動的場合。換句話說，由于起動轉(zhuǎn)矩小，星三角起動的優(yōu)點還是很顯著的，因為基于這個起動原理的星三角起動器，同任何別的減壓起動器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡單，價格也最便宜。除此之外，星三角起動方式還有一個優(yōu)點，即當(dāng)負(fù)載較輕時，可以讓電動機(jī)在星形接法下運行。此時，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配，這樣能使電動機(jī)的效率有所提高，并因之節(jié)約了電力消耗。眾所周知，自耦減壓起動器的最大優(yōu)點是起動轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)其繞組抽頭在80%處時，起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)直接起動時的64%。設(shè)電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩為其額定轉(zhuǎn)矩的1.4倍，則在減壓起動時，線電流為

29、直接起動時的64%，起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的90%。然而據(jù)調(diào)查，自耦減壓起動器多半工作于65%抽頭處，而且起動也頗順利。根據(jù)分析，此時電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩公為直接起動時的42%，與星三角起動時的1/3比較，只不過大89%而已?？梢灶A(yù)計，在這種場合采用星三角起動器也未嘗不可，何況實際上也有飼料粉碎機(jī)、水泵等采用星三角減壓起動而運轉(zhuǎn)正常的例子。如果顧及到高起動轉(zhuǎn)矩異步電動機(jī)的推廣，星三角起動方式的應(yīng)用更有著廣闊的前景。星三角起動可通過手動和自動操作控制方式實現(xiàn)。圖1就是自動星三角起動器的線路，其中a是利用按鈕和交流接觸器來實現(xiàn)自動操作的線路 ，b是利用時間繼電器和交流接觸器來實現(xiàn)自動操作的線路?，F(xiàn)按后一種

30、線路來介紹自動星三角起動器的工作原理。 起動時，按下起動按鈕QA，接觸器YC立即動作，它的主觸頭將定子繞組接成Y形連接以備起動：其常開輔助觸頭將接觸器QC的線圈電路接通，使它動作，接通主電路：其常閉輔助觸頭則切斷接觸器SC的線圈電路，以免因SC的主觸頭閉合而發(fā)生電流短路事故。這樣，電動機(jī)就按Y接法起動。由于時間繼電器SJ在QA按下后也了電。所以經(jīng)過整定的延時后，其常觸頭打開，切斷YC的線圈電路，使YC釋放，SC動作，而電動機(jī)便在三角形接法下全壓運行。至此，起動過程已結(jié)束，時間繼電器的線圈電路也被SC的常閉輔助觸頭所切斷。QX3系列自動星三角起動器基本技術(shù)數(shù)據(jù)列于表1。這種起動器設(shè)有作過載保護(hù)用

31、的雙金屬熱繼電器和作延時用的雙金屬時間繼電器，同時又是用接觸器來接通和分?jǐn)嚯娐?，所以還具有失壓保護(hù)。既然QX3系列自動星三角起動是采用時間繼電器控制，其線路自然是與圖1b所示線路一致。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，實際設(shè)計通常不采用上述星三角起動器?？梢愿鶕?jù)圖1中的兩種線路自行裝設(shè)。但是,在選用接觸器和熱繼電器時,應(yīng)按照這兩種電器元件的選用原則并根據(jù)所控制電動機(jī)的容量來選擇。綜上，并非所有的場合采用減壓方式都是有利的。因為采取減壓起動方式，一方面要增設(shè)起動設(shè)備，從而增加了投資；另一方面，有些拖動系統(tǒng)常常需要正反轉(zhuǎn)，也有些系統(tǒng)操作很頻繁，這都要求縮短起動時間，以提高勞動生產(chǎn)率。所以必須針對具體使用要求對起

32、動方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)統(tǒng)籌考慮，合理地選擇起動方式和相應(yīng)的起動設(shè)備。致 謝在本次畢業(yè)設(shè)計中，我從指導(dǎo)老師身上學(xué)到了很多東西。指導(dǎo)老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高，這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。通過本次畢業(yè)設(shè)計我也學(xué)到了不少新的東西，也發(fā)現(xiàn)了大量的問題，有些在設(shè)計過程中已經(jīng)解決，有些還有待今后慢慢學(xué)習(xí)。只要學(xué)習(xí)就會有更多的問題，有更多的難點，但也會有更多的收獲。誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）是我個人在老師的指導(dǎo)下, 由我本人獨立完成。有關(guān)觀點、方法、數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)等的引用已在文中指出,并與參考文獻(xiàn)相對應(yīng)。我承諾，論文中的所有內(nèi)容均真實、可信。如在文中涉及到抄襲或剽竊行為，本人愿承擔(dān)由此而造成的一切后果及責(zé)任。畢業(yè)論文（設(shè)計）作者簽名： 劉陽 簽名日期：2010 年 9 月14 日編號：_佳木斯職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 三相異步電動機(jī)的減壓啟動 系 別 機(jī)電工程系