三相異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方法論文.doc
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畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 題 目: 淺談三相異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方法 系 別: 裝備制造系 專 業(yè): 機(jī)電一體化 學(xué)生姓名: 方?jīng)_ 學(xué) 號(hào): 20130311 年級(jí): 13級(jí) 指導(dǎo)教師: 費(fèi)維科 職稱: 助教 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)評(píng)議意見(jiàn) 專業(yè) 機(jī)電一體化 姓 名 方?jīng)_ 題目 淺談三相異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方法 指 導(dǎo) 教 師 評(píng) 閱 意 見(jiàn) 成績(jī)?cè)u(píng)定: 指導(dǎo)教師: 年 月 日 答 辯 組 意 見(jiàn) 答辯組負(fù)責(zé)人: 年 月 日 年 備 注 開題報(bào)告 題目:淺談三相異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方法 1、 選題的目的和意義 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(lái)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(guò)大而無(wú)法承受的場(chǎng)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(chǎng)合。常見(jiàn)降壓起動(dòng)方法:定子串電阻降壓起動(dòng)、Y/Δ起動(dòng)控制線路、延邊三角起動(dòng)、軟啟動(dòng)及自耦變壓器降壓起動(dòng)。當(dāng)負(fù)載對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩?zé)o嚴(yán)格要求但要限制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流且電機(jī)滿足380V/Δ接線條件才能采用降壓?jiǎn)?dòng)。該方法是:在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)將電機(jī)接成星型接線,當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)成功后再將電機(jī)改接成三角型接線(通過(guò)雙投開關(guān)迅速切換);因電機(jī)啟動(dòng)電流與電源電壓成正比,此時(shí)電網(wǎng)提供的啟動(dòng)電流只有全電壓?jiǎn)?dòng)電流的1/3,但啟動(dòng)力矩也只有全電壓?jiǎn)?dòng)力矩的1/3在實(shí)際使用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)需降壓?jiǎn)?dòng)的電機(jī)從11KW開始就有需要的,如風(fēng)機(jī),在啟動(dòng)時(shí)11KW電流在7-9倍(100)A左右,按正常配置的熱繼電器根本啟動(dòng)不了(關(guān)風(fēng)門也沒(méi)用),熱繼電器配大了又起不了保護(hù)電機(jī)的作用,所以建議用降壓?jiǎn)?dòng)。而在一些啟動(dòng)負(fù)荷較小的電機(jī)上,由于電機(jī)到達(dá)恒速時(shí)間短,啟動(dòng)時(shí)電流沖擊影響較小,所以在30KW左右的電機(jī),選用1.5倍額定電流的斷路器直接啟動(dòng),長(zhǎng)期工作一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有。 二、研究的重點(diǎn)內(nèi)容 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(jiǎn)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4~7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)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。 直接啟動(dòng)就是用閘刀開關(guān)或接觸器把電機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。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),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。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)、水泵以及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備 2、 面臨困難及解決辦法。 1. 參閱相關(guān)書籍和資料學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識(shí); 2. 設(shè)計(jì)三項(xiàng)異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)模式 3.根據(jù)論文格式完成論文 三、主要參考文獻(xiàn) 1.湯蘊(yùn)璆,《電機(jī)學(xué)》,機(jī)械工業(yè)出版社,北京:2003.1 2鄧星鐘,《機(jī)電傳動(dòng)控制》,華中科技大學(xué)出版社,2001.3 3 秦曾煌,《電工學(xué)》,第五版,高等教育出版社,北京,2005.12. 4 李永東,《交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)》,機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5 5. 李欣,《電機(jī)學(xué)》,機(jī)械工業(yè)出版社,北京:2003.1 6. 王可,《機(jī)電傳動(dòng)控制》,華中科技大學(xué)出版社,2001.3 7. 秦輝 ,《電工學(xué)》,第五版,高等教育出版社,北京,2005.12 8.張麗,《交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)》,機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5 四、進(jìn)度計(jì)劃 2015.07.01---2015.07.31 查閱資料,完成開題報(bào)告 2015.08.01---2015.08.15 搜集資料,了解三相異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)的方法,學(xué)習(xí)變頻器的結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法。 2015.08.16---2015.08.31 學(xué)習(xí)并掌握三相異步電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方式。 論證并確定設(shè)計(jì)改造方案。 2015.09.01---2015.09.15 對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),畫出接線圖。 2015.09.16---2015.09.30 對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì),畫出梯形圖。 2015.10.01---2015.10.25 整理。 2015.10.26---2015.10.30 提交設(shè)計(jì)。 2015.11.01---2015.11.15 準(zhǔn)備答辯。 五、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師:費(fèi)維科 2015年8月XX日 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(lái)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(guò)大而無(wú)法承受的場(chǎng)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(chǎng)合。常見(jiàn)降壓起動(dòng)方法:定子串電阻降壓起動(dòng)、Y/Δ起動(dòng)控制線路、延邊三角起動(dòng)、軟啟動(dòng)及自耦變壓器降壓起動(dòng)。 當(dāng)負(fù)載對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩?zé)o嚴(yán)格要求但要限制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流且電機(jī)滿足380V/Δ接線條件才能采用降壓?jiǎn)?dòng)。該方法是:在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)將電機(jī)接成星型接線,當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)成功后再將電機(jī)改接成三角型接線(通過(guò)雙投開關(guān)迅速切換);因電機(jī)啟動(dòng)電流與電源電壓成正比,此時(shí)電網(wǎng)提供的啟動(dòng)電流只有全電壓?jiǎn)?dòng)電流的1/3,但啟動(dòng)力矩也只有全電壓?jiǎn)?dòng)力矩的1/3。 在實(shí)際使用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)需降壓?jiǎn)?dòng)的電機(jī)從11KW開始就有需要的,如風(fēng)機(jī),在啟動(dòng)時(shí)11KW電流在7-9倍(100)A左右,按正常配置的熱繼電器根本啟動(dòng)不了(關(guān)風(fēng)門也沒(méi)用),熱繼電器配大了又起不了保護(hù)電機(jī)的作用,所以建議用降壓?jiǎn)?dòng)。而在一些啟動(dòng)負(fù)荷較小的電機(jī)上,由于電機(jī)到達(dá)恒速時(shí)間短,啟動(dòng)時(shí)電流沖擊影響較小,所以在30KW左右的電機(jī),選用1.5倍額定電流的斷路器直接啟動(dòng),長(zhǎng)期工作一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有。 關(guān)鍵詞:三相異步電動(dòng)機(jī) 降壓?jiǎn)?dòng) 啟動(dòng)方法 目錄 摘要 I 目錄 II 第1章 緒論 1 第2章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 2 2.1 定子的結(jié)構(gòu)組成 2 2.2 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)組成 2 2.3 工作原理 2 第3章 異步電動(dòng)機(jī)的分類及優(yōu)缺點(diǎn) 3 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 3 3.2 異步電動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn) 3 第4章 三相異步電機(jī)啟動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題 5 4.1 異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的要求 5 4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)問(wèn)題 5 4.3 工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械不同的起動(dòng)條件 6 第5章 三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式 7 5.1 直接啟動(dòng) 7 5.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的Y—Δ起動(dòng)控制 8 5.3 定子串電阻降壓起動(dòng)控制 10 5.4 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng) 11 5.5 軟啟動(dòng) 14 結(jié)論 15 致謝 17 參考文獻(xiàn) 18 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(chǎng)的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)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(chǎng)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。籠式轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(guò)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(chǎng)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(jiǎn)單,制造、使用和維護(hù)方便,運(yùn)行可靠及重量輕成本低等優(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(lái)拖動(dòng)。 第2章 三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 三相異步電動(dòng)機(jī)由兩個(gè)基本部分構(gòu)成:固定部分——定子和轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子按其結(jié)構(gòu)可分為鼠籠型和繞線型兩種。 2.1 定子的結(jié)構(gòu)組成 定子由定子鐵心、機(jī)座、定子繞組等部分組成,定子鐵心是異步電動(dòng)機(jī)磁路的一部分,一般由0.5毫米厚的硅鋼片疊壓而成,用壓圈及扣片固緊,各片之間相互絕緣,以減少渦流損耗。 定子繞組是由帶有絕緣的鋁導(dǎo)線或銅導(dǎo)線繞制而成的,小型電機(jī)采用散下線圈或稱軟繞組,大中型電機(jī)采用成型線圈,又稱為硬繞組。 2.2 轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)組成 轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)子支架、轉(zhuǎn)軸和風(fēng)扇等部分組成,轉(zhuǎn)子鐵心和定子鐵心一樣,也是由0.5毫米硅鋼片疊壓而成。鼠籠型轉(zhuǎn)子的繞組是由安放在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的裸導(dǎo)條和兩端的環(huán)形端環(huán)連接而成,如果去掉轉(zhuǎn)子鐵心,繞組的形狀象一個(gè)籠子;繞線型轉(zhuǎn)子的繞組與定子繞組相似,做成三相繞組,在內(nèi)部為星型或三角型。 2.3 工作原理 當(dāng)定子繞組接至三相對(duì)稱電源時(shí),流入定子繞組的三相對(duì)稱電流,在氣隙內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),設(shè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向?yàn)槟鏁r(shí)針,當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體時(shí),將在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2,電動(dòng)勢(shì)的方向根據(jù)右手定則確定。N極下的電動(dòng)勢(shì)方向用表示,S極下的電動(dòng)勢(shì)用表示,轉(zhuǎn)子電流的有功分量i2a與e2同相位,所以既表示電動(dòng)勢(shì)的方向,又表示電流有功分量的方向。轉(zhuǎn)子電流有功分量與氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁力fem,根據(jù)左手定則,在N極下的所有電流方向?yàn)榈膶?dǎo)體和在S極下所有電流流向?yàn)榈膶?dǎo)體均產(chǎn)生沿著逆時(shí)針?lè)较虻那邢螂姶帕em,在該電磁力作用下,使轉(zhuǎn)子受到了逆時(shí)針?lè)较虻碾姶呸D(zhuǎn)矩Me的驅(qū)動(dòng)作用,轉(zhuǎn)子將沿著旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子軸端拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩相平衡,轉(zhuǎn)子將以恒速n拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械穩(wěn)定運(yùn)行,從而實(shí)現(xiàn)了電能與機(jī)械能之間的能量轉(zhuǎn)換,這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本工作原理。 第3章 異步電動(dòng)機(jī)的分類及優(yōu)缺點(diǎn) 3.1 三相異步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子繞組因與磁場(chǎng)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(chǎng)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(jiǎn)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(guò)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。 3.2 異步電動(dòng)機(jī)存在的缺點(diǎn) 3.2.1籠型感應(yīng)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(wèn)題的多數(shù)辦法是提高電動(dòng)機(jī)的功率容量(即增容)來(lái)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(gòu)買設(shè)備的投資,又在長(zhǎng)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(gòu)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(gòu)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(guò)負(fù)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(lái)降低起動(dòng)電流,同樣要增加添購(gòu)降壓裝置的投資,并且使本來(lái)就不好的起動(dòng)特性進(jìn)一步惡化。 3.2.2 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(guò)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(guò)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)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(chǎng)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)用范圍。 (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(zhǎng),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(zhǎng)期污染周圍環(huán)境,損害管理人員和周圍居民健康。 (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 三相異步電機(jī)啟動(dòng)出現(xiàn)的問(wèn)題 4.1 異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的要求 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。 4.2 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)問(wèn)題 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性中最主要的是它的起動(dòng)力矩。設(shè)起動(dòng)力矩為M,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M加上靜摩擦阻力。 圖4-1電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性曲線 圖4-1曲線1表示異步機(jī)的M—S曲線,曲線2和3表示兩種不同的負(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)起動(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M在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中大于負(fù)載的制動(dòng)力矩。在相同的慣量下,力矩的差額越大,加速越快。慣量大得機(jī)械,起動(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)起動(dòng)特性的另一個(gè)問(wèn)題是起動(dòng)電流,在起動(dòng)時(shí)電流的大小可以用等值電路來(lái)求得。異步機(jī)在額定電壓下的起動(dòng)電流常大于額定電流好幾倍。起動(dòng)電流太大的影響是:一方面將影響電源的電壓,太大的起動(dòng)電流將產(chǎn)生較大的線路壓降,使得電源電壓在起動(dòng)時(shí)下降,特別當(dāng)電源容量較小時(shí)電壓降更多,可能影響電源上其它電機(jī)的運(yùn)行。另一個(gè)方面,大的起動(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)組的慣量J較大,起動(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)起動(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)要求有大的起動(dòng)力矩,有時(shí)要求限制起動(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),要考慮下列各問(wèn)題: 1.應(yīng)該有足夠大的起動(dòng)力矩,適當(dāng)?shù)臋C(jī)械特性曲線; 2.盡可能小的起動(dòng)電流; 3.起動(dòng)的操作應(yīng)該很方便;所用的起動(dòng)設(shè)備應(yīng)該盡可能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì);起動(dòng)過(guò)程中的功率損耗應(yīng)盡可能的少。 4.3 工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械不同的起動(dòng)條件 用電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械有不同的起動(dòng)條件,有些機(jī)械在起動(dòng)時(shí)負(fù)載力矩很小,隨著速度的增大力矩漸增大到額定值,這些負(fù)載的例子如鼓風(fēng)機(jī),它的負(fù)載力矩差不多和轉(zhuǎn)速的平方成正比,起動(dòng)時(shí)只需克服一些靜摩擦力矩。有些機(jī)械在起動(dòng)時(shí)負(fù)載力矩就和額定轉(zhuǎn)速時(shí)一樣大,這類的例子像卷?yè)P(yáng)機(jī)等起重設(shè)備。有些機(jī)械則在起動(dòng)過(guò)程中負(fù)載較輕,等速度高起來(lái)以后再加上負(fù)載,例如機(jī)床等。此外,起動(dòng)的頻繁程度也是需要考慮的因素。有些機(jī)械起動(dòng)次數(shù)少,有些則不斷地停而又再起動(dòng)。這一切因素都將電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能提出不同的要求。 第5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(jiǎn)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4~7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)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。 5.1 直接啟動(dòng) 直接啟動(dòng)就是用閘刀開關(guān)或接觸器把電機(jī)直接接到具有額定電壓的電源上。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),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。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)、水泵以及皮帶運(yùn)輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備。圖5-1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(jiǎn)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5-1電動(dòng)機(jī)單向起動(dòng)控制線路的電氣原理圖 直接啟動(dòng)方法主要受電網(wǎng)配電變壓器的容量限制,過(guò)大啟動(dòng)電流可能會(huì)使電壓下降,影響在同一電網(wǎng)上其他設(shè)備的正常運(yùn)行。一般異步電機(jī)的功率小于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。 5.2 三相異步電動(dòng)機(jī)的Y—Δ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。 (1)Y—Δ起動(dòng)自動(dòng)控制 圖5-2 三相異步電動(dòng)機(jī)Y—Δ降壓?jiǎn)?dòng)控制線路圖 三相異步電動(dòng)機(jī)的Y—Δ起動(dòng)自動(dòng)控制如圖5-2所示。 主要元器件介紹: a.起動(dòng)按鈕(SB2)。手動(dòng)按鈕開關(guān),可控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)運(yùn)行。 b.停止按鈕(SB1)。手動(dòng)按鈕開關(guān),可控制電動(dòng)機(jī)的停止運(yùn)行。 c.主交流接觸器(KM1)。電動(dòng)機(jī)主運(yùn)行回路用接觸器,起動(dòng)時(shí)通過(guò)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流,運(yùn)行時(shí)通過(guò)正常運(yùn)行的線電流。 d.Y形連接的交流接觸器(KM3)。用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)作Y形連接的交流接觸器,起動(dòng)時(shí)通過(guò)Y形連接降壓起動(dòng)的線電流,起動(dòng)結(jié)束后停止工作。 e.Δ形連接的交流接觸器(KM2)。用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束后恢復(fù)Δ形連接作正常運(yùn)行的接觸器,通過(guò)繞組正常運(yùn)行的相電流。 f.時(shí)間繼電器(KT)??刂芛—Δ變換起動(dòng)的起動(dòng)過(guò)程時(shí)間(電機(jī)起動(dòng)時(shí)間),即電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)開始到額定轉(zhuǎn)速及運(yùn)行正常后所需的時(shí)間。 g.熱繼電器(或電機(jī)保護(hù)器FR)。熱繼電器主要設(shè)置有三相電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù);電機(jī)保護(hù)器主要設(shè)置有三相電動(dòng)機(jī)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)、斷相保護(hù)、短路保護(hù)和平橫保護(hù)等。 控制原理:三相異步電動(dòng)機(jī)Y—Δ轉(zhuǎn)換啟動(dòng)的控制原理大致如下: a.按下啟動(dòng)按鈕SB2后,電源通過(guò)熱繼電器FR的動(dòng)斷接點(diǎn)、停止按鈕SB1的動(dòng)斷接點(diǎn)、Δ形連接交流接觸器KM2常閉輔助觸頭,接通時(shí)間繼電器KT的線圈使其動(dòng)作并延時(shí)開始。此時(shí)時(shí)間繼電器KT雖已動(dòng)作,接點(diǎn)應(yīng)斷開,但其延時(shí)接點(diǎn)是瞬間閉合延時(shí)斷開的(延時(shí)結(jié)束后斷開),同時(shí)通過(guò)此KT延時(shí)接點(diǎn)去接通Y形連接的交流接觸器KM3的線圈回路,則交流接觸器KM3帶電動(dòng)作,其主觸頭去接通三相繞組,使電動(dòng)機(jī)處于Y形連接的運(yùn)行狀態(tài);KM3輔助常開觸頭閉合去接通主交流接觸器KM1的線圈。 b.主交流接觸器KM1帶電啟動(dòng)后,其輔助觸頭進(jìn)行自保持功能(自鎖功能);而KM1的主觸頭閉合去接通三相交流電源,此時(shí)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程開始。c.當(dāng)時(shí)間繼電器KT延時(shí)斷開接點(diǎn)(動(dòng)斷接點(diǎn))KT的時(shí)間達(dá)到(或延時(shí)到)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束時(shí)間后,時(shí)間繼電器KT接點(diǎn)隨即斷開。 d.時(shí)間繼電器KT接點(diǎn)斷開后,則交流接觸器KM3失電。KM3主觸頭切斷電動(dòng)機(jī)繞組的Y形連接回路;同時(shí)接觸器KM3的常閉輔助觸頭閉合,去接通Δ形連接交流接觸器KM2的線圈電源。 e.當(dāng)交流接觸器KM2動(dòng)作后,其主觸頭閉合,使電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行于Δ形連接狀態(tài);而KM2的常閉輔助觸頭斷開使時(shí)間繼電器KT線圈失電,并對(duì)交流接觸器KM3聯(lián)鎖。電動(dòng)機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。f.啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束后,電動(dòng)機(jī)按Δ形連接正常運(yùn)行。 (2)Y—Δ起動(dòng)手動(dòng)控制 圖5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)Y—Δ降壓?jiǎn)?dòng)接線圖 Y—Δ起動(dòng)手動(dòng)控制接線如圖5-3所示。圖中手動(dòng)控制開關(guān)SA有兩個(gè)位置,分別是電動(dòng)機(jī)定子繞組星形和三角形連接。線路動(dòng)作原理為:起動(dòng)時(shí),將開關(guān)SA置于“起動(dòng)”位置,電動(dòng)機(jī)定子繞組被接成星形降壓起動(dòng),當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值后,再將開關(guān)SA置于“運(yùn)行”位置,使電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形,電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。 對(duì)于正常運(yùn)行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),如果在起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形,待起動(dòng)完畢后再接成三角形,就可以降低起動(dòng)電流,減輕它對(duì)電網(wǎng)的沖擊。這樣的起動(dòng)方式稱為星三角降壓起動(dòng),或簡(jiǎn)稱為星三角起動(dòng)(Y-Δ 起動(dòng))。采用星三角起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流只是原來(lái)按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。如果直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流以6~7Ie 計(jì),則在星三角起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流才2~2.3倍。這就是說(shuō)采用星三角起動(dòng)時(shí),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為原來(lái)按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。適用于無(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。并且同任何別的降壓起動(dòng)器相比較,其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,價(jià)格也最便宜。除此之外,星三角起動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),即當(dāng)負(fù)載較輕時(shí),可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行。此時(shí),額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配,這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率有所提高,并因之節(jié)約了電力消耗。缺點(diǎn)是啟動(dòng)力矩小,僅適用于無(wú)載或輕載啟動(dòng)。 5.3 定子串電阻降壓起動(dòng)控制 定子串電阻(電抗)降壓起動(dòng)是指起動(dòng)時(shí),在電動(dòng)機(jī)定子繞組上串聯(lián)電阻(電抗),起動(dòng)電流在電阻上產(chǎn)生電壓降,使實(shí)際加到電動(dòng)機(jī)定子繞組中的電壓低于額定電壓,待電動(dòng)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(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行。 圖5-4 定子串電阻降壓起動(dòng)控制線路 由上圖可見(jiàn),按下起動(dòng)按鈕SB2后,電動(dòng)機(jī)M先串電阻R降壓起動(dòng),經(jīng)一定延時(shí)(由時(shí)間繼電器KT確定)后,全壓運(yùn)行。且在全壓運(yùn)行期間,時(shí)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。 在鼠籠式電動(dòng)機(jī)的定子繞組中串電阻(或電抗)而降壓起動(dòng)的方法。起動(dòng)時(shí)將電阻(或電抗)串入鼠籠式電動(dòng)機(jī)定子繞組中降低電壓起動(dòng),待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到一定值后再將電阻(或電抗)短路,電動(dòng)機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電阻(或電抗)降壓起動(dòng)法,只適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小,而起動(dòng)次數(shù)不太頻繁的電動(dòng)機(jī)上。 5.4 自耦變壓器降壓?jiǎn)?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。 (1)電動(dòng)機(jī)自耦降壓?jiǎn)?dòng)(自動(dòng)控制接線圖) 圖5-5 電動(dòng)機(jī)自耦降壓起動(dòng)接線圖 圖5-5是交流電動(dòng)機(jī)自耦降壓?jiǎn)?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(guò)程,不會(huì)造成啟動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短不一的情況,也不會(huì)因啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)造成燒毀自耦變壓器事故 控制過(guò)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(guò)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。 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(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR完成。 (2)電動(dòng)機(jī)自耦降壓?jiǎn)?dòng)(手動(dòng)控制接線) 圖5-6 電動(dòng)機(jī)自耦降壓起動(dòng)接線圖 自耦變壓器降壓起動(dòng)手動(dòng)控制接線如圖5—6所示,圖中操作手柄有三個(gè)位置:“停止”、“起動(dòng)”和“運(yùn)行”。操作機(jī)構(gòu)中設(shè)有機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu),它使得操作手柄未經(jīng)“起動(dòng)”位置就不可能扳到“運(yùn)行”位置,保證了電動(dòng)機(jī)必須先經(jīng)過(guò)起動(dòng)階段以后才能投入運(yùn)行。 動(dòng)作原理為:當(dāng)操作手柄置于“停止”位置時(shí),所有的動(dòng)、靜觸點(diǎn)都斷開,電動(dòng)機(jī)定子繞組斷電,停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)操作手柄向上推至“起動(dòng)”位置時(shí),起動(dòng)觸點(diǎn)和中性觸點(diǎn)同時(shí)閉合,電流經(jīng)起動(dòng)觸點(diǎn)流入自耦變壓器,再由自耦變壓器的65%(或85%)抽頭處輸出到電動(dòng)機(jī)的定子繞組,使定子繞組降壓起動(dòng)。隨著起動(dòng)的進(jìn)行,當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到接近額定轉(zhuǎn)速附近時(shí),可將操作手柄扳到“運(yùn)行”位置,此時(shí)起動(dòng)工作結(jié)束,電動(dòng)機(jī)定子繞組得到電網(wǎng)額定電壓,電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。 停止時(shí)須按下SB按鈕,使失壓脫扣器的線圈斷電而造成銜鐵釋放,通過(guò)機(jī)械脫扣裝置將運(yùn)行觸點(diǎn)斷開,切斷電源。同時(shí)也使手柄自動(dòng)跳回到“停止”位置,為下一次起動(dòng)做準(zhǔn)備。 自耦變壓器備有65%和85%兩擋電壓觸頭,出廠時(shí)接在65%觸頭上,可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載情況選擇不同的起動(dòng)電壓。自耦變壓器只在起動(dòng)過(guò)程中短時(shí)工作,在起動(dòng)完畢后應(yīng)從電源中切除。 5.5 軟啟動(dòng) 以上幾種降壓?jiǎn)?dòng)的方法是有級(jí)啟動(dòng),啟動(dòng)的平滑性不高,應(yīng)用一些自動(dòng)控制線路組成的軟啟動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)鼠籠式異步電機(jī)的無(wú)級(jí)平滑運(yùn)動(dòng),這種方法稱為軟啟動(dòng)。軟啟動(dòng)分為磁控式和電子式兩種。磁控式故障率高,已被電子式取代。 啟動(dòng)過(guò)程電機(jī)所加的電壓不是一個(gè)固定值,軟啟動(dòng)裝置輸出電壓按指定要求上升,被控電機(jī)電壓由零安指定斜率上升至全電壓,轉(zhuǎn)速相應(yīng)由零上升到規(guī)定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)能保證電機(jī)在不同負(fù)載下平滑啟動(dòng),減少電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)沖擊,又降低對(duì)自身承受的較大結(jié)構(gòu)沖擊力。 軟啟動(dòng)可以設(shè)定起始電壓、上升方式、啟動(dòng)電流倍數(shù)等參數(shù),以適用重載、輕載啟動(dòng)不同情況。 結(jié)論 異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題是它在運(yùn)行中的一個(gè)特殊問(wèn)題。常用的方法有自耦變壓器降壓起動(dòng)、Y-Δ起動(dòng)、軟起動(dòng)、定子串電阻降壓起動(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)仍以直接起動(dòng)為宜,因?yàn)椴倏v控制方便,而且比較經(jīng)濟(jì)。自耦降壓起動(dòng)器是經(jīng)常被用來(lái)起動(dòng)較大容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)裝置。雖然自耦降壓起動(dòng)器是一種老式的起動(dòng)設(shè)備,但利用自耦變壓器的多觸頭降壓,既能適應(yīng)不同負(fù)載起動(dòng)的需要,又能得到更大的起動(dòng)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(guò)載和失壓保護(hù),所以,至今仍被廣泛應(yīng)用。直接起動(dòng)固然起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大,對(duì)于重型負(fù)載有利,但對(duì)一般的輕型負(fù)載來(lái)說(shuō),就有可能發(fā)生機(jī)械沖擊,從而導(dǎo)致傳動(dòng)皮帶被撕裂、齒輪被打壞等事故。盡管直接起動(dòng)方法簡(jiǎn)單,起動(dòng)設(shè)備也簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜,但為了限制電壓和機(jī)械的沖擊,以及保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量,在某種場(chǎng)合,就得采取降壓起動(dòng)方式,或者在繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入阻抗進(jìn)行起動(dòng)。 星三角起動(dòng),對(duì)于正常運(yùn)行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),如果在起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形,待起動(dòng)完畢后再接成三角形,就可以降低起動(dòng)電流,減輕它對(duì)電網(wǎng)的沖擊。采用星三角起動(dòng)方式時(shí),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(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。換句話說(shuō),由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小,星三角起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)還是很顯著的,因?yàn)榛谶@個(gè)起動(dòng)原理的星三角起動(dòng)器,同任何別的降壓起動(dòng)器相比較,其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單,價(jià)格也最便宜。除此之外,星三角起動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),即當(dāng)負(fù)載較輕時(shí),可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行。此時(shí),額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配,這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率有所提高,并因之節(jié)約了電力消耗。眾所周知,自耦降壓起動(dòng)器的最大優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大,當(dāng)其繞組觸頭在80%處時(shí),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)直接起動(dòng)時(shí)的64%。設(shè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為其額定轉(zhuǎn)矩的1.4倍,則在降壓起動(dòng)時(shí),線電流為直接起動(dòng)時(shí)的64%,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的90%。然而據(jù)調(diào)查,自耦降壓起動(dòng)器多半工作于65%觸頭處,而且起動(dòng)也頗順利。根據(jù)分析,此時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接起動(dòng)時(shí)的42%,與星三角起動(dòng)時(shí)的1/3比較,只不過(guò)大8~9%而已??梢灶A(yù)計(jì),在這種場(chǎng)合采用星三角起動(dòng)器也未嘗不可,何況實(shí)際上也有飼料粉碎機(jī)、水泵等采用星三角降壓起動(dòng)而運(yùn)轉(zhuǎn)正常的例子。如果顧及到高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩異步電動(dòng)機(jī)的推廣,星三角起動(dòng)方式的應(yīng)用更有著廣闊的前景。 綜上,并非所有的場(chǎng)合采用降壓方式都是有利的。因?yàn)椴扇〗祲浩饎?dòng)方式,一方面要增設(shè)起動(dòng)設(shè)備,從而增加了投資;另一方面,有些拖動(dòng)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(dòng)時(shí)間,以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。所以必須針對(duì)具體使用要求對(duì)起動(dòng)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(dòng)方式和相應(yīng)的起動(dòng)設(shè)備。 致謝 在此論文的寫作期間,得到課題設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師悉心的指導(dǎo)和精心的幫助,并在實(shí)習(xí)時(shí)也得到實(shí)習(xí)老師的幫助,在此向各老師表示深深的感謝。同時(shí)我也得到裝備制造系同學(xué)的大力支持及學(xué)長(zhǎng)們的無(wú)私幫助。通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)我也學(xué)到了不少新的東西,也發(fā)現(xiàn)了大量的問(wèn)題,有些在設(shè)計(jì)過(guò)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(huì)有更多的問(wèn)題,有更多的難點(diǎn),但也會(huì)有更多的收獲。另外本文參考了多篇論文,在此表示感謝! 參考文獻(xiàn) 1. 湯蘊(yùn)璆,《電機(jī)學(xué)》,機(jī)械工業(yè)出版社,北京:2003.1 2. 鄧星鐘,《機(jī)電傳動(dòng)控制》,華中科技大學(xué)出版社,2001.3 4. 秦曾煌,《電工學(xué)》,第五版,高等教育出版社,北京,2005.12 3. 李永東,《交流電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)》,機(jī)械工業(yè)出版社,2002.5- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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