步電動(dòng)機(jī)常采用異步啟動(dòng)法

1、同步電機(jī) 同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)一樣是一種常用的交流電機(jī)。特點(diǎn)是：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無關(guān)。同步電機(jī)分為同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機(jī)以同步電機(jī)為主。 工作原理 主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。 載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。 切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。

2、 交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相 對(duì)稱交變電勢(shì)。通過引出線，即可提供交流電源。 交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。運(yùn)行方式 同步電機(jī)的主要運(yùn)行方式有三種，即作為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行。 作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)最主要的運(yùn)行方式，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場(chǎng)合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。近年來，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。 同步電機(jī)還可以接于電

3、網(wǎng)作為同步補(bǔ)償機(jī)。這時(shí)電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。 同步電動(dòng)機(jī)tóng bù diàn dòng j轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同的交流電動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁極對(duì)數(shù)p、電源頻率f之間滿足n=f/p。轉(zhuǎn)速n決定于電源頻率f，故電源頻率一定時(shí)，轉(zhuǎn)速不變，且與負(fù)載無關(guān)。具有運(yùn)行穩(wěn)定性高和過載能力大等特點(diǎn)。常用于多機(jī)同步傳動(dòng)系統(tǒng)、精密調(diào)速穩(wěn)速系統(tǒng)和大型設(shè)備(如軋鋼機(jī))等。 是屬于交流電機(jī)，定子繞組與異步電動(dòng)機(jī)相同。它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的速

4、度是一樣的，所以稱為同步電動(dòng)機(jī)。正由于這樣，同步電動(dòng)機(jī)的電流在相位上是超前于電壓的，即同步電動(dòng)機(jī)是一個(gè)容性負(fù)載。為此，在很多時(shí)候，同步電動(dòng)機(jī)是用以改進(jìn)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)的。同步電動(dòng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩種：1、轉(zhuǎn)子用直流電進(jìn)行勵(lì)磁。它的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯上面的磁場(chǎng)線圈是相互串聯(lián)的，接成具有交替相反的極性，并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場(chǎng)線圈是由一只小型直流發(fā)電機(jī)或蓄電池來激勵(lì)，在大多數(shù)同步電動(dòng)機(jī)中，直流發(fā)電機(jī)是裝在電動(dòng)機(jī)軸上的，用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵(lì)磁電流。由于這種同步電動(dòng)機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng)，所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與

5、異步電動(dòng)機(jī)相似。當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)之后，其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)線圈經(jīng)由直流電來激勵(lì)，使轉(zhuǎn)子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉(zhuǎn)磁極，這樣就增加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)為止。2、轉(zhuǎn)子不需要?jiǎng)?lì)磁的同步電機(jī)轉(zhuǎn)子不勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)能夠運(yùn)用于單相電源上，也能運(yùn)用于多相電源上。這種電動(dòng)機(jī)中，有一種的定子繞組與分相電動(dòng)機(jī)或多相電動(dòng)機(jī)的定子相似，同時(shí)有一個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子，而轉(zhuǎn)子的表面切成平面。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的，而且能夠經(jīng)

6、常保持磁性。鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達(dá)到同步。顯極的極性是由定子感應(yīng)出來的，因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時(shí)，鼠籠繞組就失去了作用，維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極，使之同步異步電機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）小于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速，從而叫為異步電機(jī)。它和感應(yīng)電機(jī)基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s為轉(zhuǎn)差率，ns為磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，n為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。基本原理：(1)當(dāng)三相異步電機(jī)接入三相交流電源時(shí)，三相定子繞組流過三相對(duì)稱電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢(shì)（定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。(2)該旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對(duì)切割

7、運(yùn)動(dòng),根據(jù)電磁感應(yīng)原理,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生感應(yīng)電流。（3）根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)軸上帶機(jī)械負(fù)載時(shí)，便向外輸出機(jī)械能。特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價(jià)格便宜，運(yùn)行方便。缺點(diǎn)：功率因數(shù)滯后，輕載功率因數(shù)低，調(diào)速性能稍差。主要做電動(dòng)機(jī)用，一般不做發(fā)電機(jī)！異步電機(jī)是一種交流電機(jī)，其負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速與所接電網(wǎng)的頻率之比不是恒定關(guān)系。還隨著負(fù)載的大小發(fā)生變化。負(fù)載轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越低。異步電機(jī)包括感應(yīng)電機(jī)、雙饋異步電機(jī)和交流換向器電機(jī)。感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，在不致引起誤解或混淆的情況下，一般可稱感應(yīng)電機(jī)為異步電機(jī)。普通異步電機(jī)的定

8、子繞組接交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源連接。因此，它具有結(jié)構(gòu)簡單，制造、使用和維護(hù)方便，運(yùn)行可靠以及質(zhì)量較小，成本較低等優(yōu)點(diǎn)。異步電機(jī)有較高的運(yùn)行效率和較好的工作特性，從空載到滿載范圍內(nèi)接近恒速運(yùn)行，能滿足大多數(shù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械的傳動(dòng)要求。異步電機(jī)還便于派生成各種防護(hù)型式，以適應(yīng)不同環(huán)境條件的需要。異步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須從電網(wǎng)吸取無功勵(lì)磁功率，使電網(wǎng)的功率因數(shù)變壞。因此，對(duì)驅(qū)動(dòng)球磨機(jī)、壓縮機(jī)等大功率、低轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備，常采用同步電機(jī)。由于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速與其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速有一定的轉(zhuǎn)差關(guān)系，其調(diào)速性能較差(交流換向器電動(dòng)機(jī)除外)。對(duì)要求較寬廣和平滑調(diào)速范圍的交通運(yùn)輸機(jī)械、軋機(jī)、大型機(jī)床、印染及造紙機(jī)械

9、等，采用直流電機(jī)較經(jīng)濟(jì)、方便。但隨著大功率電子器件及交流調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，目前適用于寬調(diào)速的異步電機(jī)的調(diào)速性能及經(jīng)濟(jì)性已可與直流電機(jī)的相媲美。電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)1傳統(tǒng)起動(dòng)器目前，我國大部分電機(jī)用直接起動(dòng)、Y/控制起動(dòng)、串接電抗器降壓起動(dòng)和自耦變壓器降壓起動(dòng)。這些起動(dòng)器價(jià)格低廉，通過降低電機(jī)的起動(dòng)電壓來減少起動(dòng)電流，起動(dòng)方式用分步跳躍上升的恒壓起動(dòng)，起動(dòng)過程中存在2次沖擊電流和轉(zhuǎn)矩，且控制回路復(fù)雜，電機(jī)沖擊電流大、沖擊轉(zhuǎn)矩大、沖擊力矩大、效益低。Y/起動(dòng)方式將電機(jī)起動(dòng)時(shí)接成Y形，以降低電機(jī)端電壓，起動(dòng)完后切換使電機(jī)運(yùn)行于形接法。這種起動(dòng)方式要求電機(jī)要有6個(gè)引出線，控制回路所需元件多，線路復(fù)雜且故障率高，

10、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?fù)p失嚴(yán)重（僅為形接法的1/3），所以只適于空載和輕載場(chǎng)所，滿足中小容量無特殊要求的空載或輕載起動(dòng)控制。串電抗器和自耦變壓器降壓起動(dòng)方式對(duì)電力系統(tǒng)影響大，母線壓降大，功率因數(shù)低，在電網(wǎng)電壓較低時(shí)，電機(jī)輸出力矩?zé)o法克服風(fēng)機(jī)逐步升高的阻力矩，因而無法使電機(jī)起動(dòng)到全速，電機(jī)長時(shí)間大電流爬行，會(huì)造成電機(jī)、電抗器、自耦變壓器燒毀或開關(guān)跳閘，不適宜在大型電機(jī)起動(dòng)中使用。2晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)器晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)器又稱智能馬達(dá)控制器（SMC），它是微處理器和大功率晶閘管相結(jié)合的新技術(shù)，通過改變晶閘管的導(dǎo)通角來實(shí)現(xiàn)電機(jī)電壓的平穩(wěn)升降和無觸點(diǎn)通斷，起動(dòng)電流可根據(jù)負(fù)載情況任意設(shè)定。目前國內(nèi)外晶閘調(diào)壓軟起動(dòng)器技術(shù)已

11、日趨成熟，且多數(shù)已具備多種保護(hù)功能，如短路、過載、斷相等，既能改變電機(jī)的起動(dòng)特性，保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，又能保證電機(jī)可靠起動(dòng)，降低起動(dòng)沖擊和能耗，提高效益，且配有計(jì)算機(jī)通訊口，可與計(jì)算機(jī)、工控機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)智能控制，是實(shí)現(xiàn)電機(jī)精確控制，替代傳統(tǒng)起動(dòng)器的理想選擇。但晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)器受晶閘管耐壓等級(jí)的限制，多用于額定電壓500V以下電機(jī)控制系統(tǒng)中，高壓晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)器目前國內(nèi)使用的多為進(jìn)口產(chǎn)品，價(jià)格昂貴，且控制回路復(fù)雜，維護(hù)困難，對(duì)用戶技術(shù)水平要求較高。3 變頻調(diào)速軟起動(dòng)器用變頻器控制的電機(jī)可恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，起動(dòng)電流限制在150%的額定電流內(nèi)，在低速時(shí)可任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，滿足有特殊要求的電機(jī)控制。目前國際上

12、用的高壓變頻方案主要有高低高變頻調(diào)速系統(tǒng)及直接高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，2種方案的投資都較大，技術(shù)較復(fù)雜，對(duì)不需調(diào)速的大型動(dòng)力設(shè)備來說，僅為了起動(dòng)而投資，不經(jīng)濟(jì)。4總結(jié)高壓熱變電阻起動(dòng)系統(tǒng)解決了串接電抗器、自耦變壓器起動(dòng)方案造成的功率因數(shù)低，母線壓降大，對(duì)電力系統(tǒng)影響較大的問題。與高壓晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)器、變頻調(diào)速軟起動(dòng)器相比，控制回路簡單，維護(hù)方便，對(duì)用戶技術(shù)水平要求一般，起動(dòng)性能良好，能滿足排粉風(fēng)機(jī)電機(jī)起動(dòng)要求，性價(jià)比高。所以用高壓熱變電阻起動(dòng)系統(tǒng)對(duì)排粉風(fēng)機(jī)電機(jī)方式進(jìn)行改進(jìn)。幾種起動(dòng)方式的性能、價(jià)格對(duì)照如表1。表1 幾種起動(dòng)方式對(duì)照表自耦變壓器或電抗器 晶閘管軟起動(dòng)器 熱變電阻器起動(dòng)電流 （35）I

13、e    （25）Ie   1.5Ie以下起動(dòng)時(shí)間 1040S    可調(diào)    60120S功率因數(shù) 0.150.2    0.70.9 0.80.9對(duì)系統(tǒng)影響 大，壓降大于10% 很小 無影響可控性 不可控 可控性較強(qiáng) 可控性很好起動(dòng)諧波   無   有   有使用維護(hù) 維護(hù)量小 維護(hù)難度大 技術(shù)要求高 維護(hù)難度大技術(shù)要求高投資費(fèi)用 較高   高   很高 總體來說：異步電機(jī)：1.直接啟動(dòng)；2.星三角啟動(dòng)；3.自耦變壓器啟動(dòng)；4.變頻啟動(dòng)。 同步電機(jī)：1.異步啟動(dòng)法；2.牽入同步法；3.變頻啟動(dòng)法。同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理是：    定子接通三相電，產(chǎn)生磁場(chǎng)在旋轉(zhuǎn)。    轉(zhuǎn)子接通直流電，轉(zhuǎn)子磁極就出現(xiàn)。    旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)吸轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子跟著同步轉(zhuǎn)。    以兩極同步電動(dòng)機(jī)為例，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以3000r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，但