三相異步電動機的優(yōu)缺點以及啟動方式

1、精品三相異步電動機的優(yōu)缺點1 、 三相異步電動機的優(yōu)點三相異步電動機轉(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產(chǎn)生感生電動勢和電流，并與磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量變換。與單相異步電動機相比，三相異步電動機運行性能好，并可節(jié)省各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動機可分為籠式和繞線式兩種?；\式轉(zhuǎn)子的異步電動機結(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的起動性能和調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速。2 、異步電動機存在的缺點2.1 籠型

2、感應(yīng)電動機存在下列三個主要缺點。（1 ）起動轉(zhuǎn)矩不大，難以滿足帶負載起動的需要。當(dāng)前社會上解決該問題的多數(shù)辦法是提高電動機的功率容量（即增容）來提高其起動轉(zhuǎn)矩，這就造成嚴重的“大馬拉小車”，既增加購買設(shè)備的投資，又在長期的應(yīng)用中因處于低負荷運行而浪費大量電量，很不經(jīng)濟。第二種辦法是增購液力偶合器，先讓電動機空載起動，在由液力偶合器驅(qū)動負載。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 3% 的電能，因而整個驅(qū)動裝置的效率很低，同樣浪費電量，更何況添加液力偶合器之后，機組的運行可靠性大大下降，顯著增加維護困難，因此不是一個好辦法。（2 ）大轉(zhuǎn)矩不大，用于驅(qū)動

3、經(jīng)常出現(xiàn)短時過負荷的負載，如礦山所用破碎機等時，往往停轉(zhuǎn)而燒壞電動機。以致只能在輕載狀況下運行，既降低了產(chǎn)量又浪費電能。（3 ）起動電流很大，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來降低起動電流，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特性進一步惡化。2.2 繞線型感應(yīng)電動機繞線性感應(yīng)電動機正常運行時，三相繞組通過集電環(huán)短路。起動時，為減小起動電流，轉(zhuǎn)子中可以串入起動電阻，轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)?shù)碾娮?，不僅可以減小起動電流，而且由于轉(zhuǎn)子功率因數(shù)和轉(zhuǎn)子電流有功分量增大，起動轉(zhuǎn)矩也可增大。這種電動機還可通過改變外串電阻調(diào)速。繞線型電動機雖起動特性和運行特性兼優(yōu)，但仍

4、存在下列缺點：（1 ）由于轉(zhuǎn)子上有集電環(huán)和電刷，不僅增加制造成本，并且降低了起動和運行的可感謝下載載三相異步電動機降壓啟動課程設(shè)計靠性，集電環(huán)和電刷之間的滑動接觸，是這種電動機發(fā)生故障的主要原因。特別是集電環(huán)與電刷之間會產(chǎn)生火花，使傳統(tǒng)繞線型電動機在礦山、井下、石油、華工等防爆要求的場所，對于灰土、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)繞線型電動機為了提高可靠性，多數(shù)不提刷，因此運行時存在下列電能浪費：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，若電動機與控制柜之間距離很長，則該損耗將非常嚴重。并且由于集電環(huán)與電刷產(chǎn)生

5、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。（3 ）傳統(tǒng)繞線型電動機的起動轉(zhuǎn)矩比籠型電動機的有所提高， 但仍往往不能滿足滿載起動的需要，以至仍然需要增容而形成“大馬拉小車” 。上述傳統(tǒng)感應(yīng)電動機存在的嚴重缺點的根本原因在于“起動” 、“運行”和“可靠性”三者之間存在難以調(diào)和的矛盾，因此勢必顧此失彼，不可兼優(yōu)。三相異步電動機起動方式三相交流異步電動機直接起動，雖然控制線路結(jié)構(gòu)簡單、使用維護方便，但起動電流很大（約為正常工作電流的47 倍），如果電源容量不比電動機容量大許多倍，則起動電流可能會明顯地影響同一電網(wǎng)中其它電氣設(shè)備的正常運行。因此，對于鼠籠型異步電動機可采用：定子串

6、電阻（電抗）降壓起動、定子串自耦變壓器降壓起動、星形三角形降壓起動等方式；而對于繞線型異步電動機，還可采用轉(zhuǎn)子串電阻起動或轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動等方式以限制起動電流。1 、直接啟動定義：直接啟動就是用閘刀開關(guān)或接觸器把電機的定子繞組直接接在交流電源上，電機在額定電壓下直接啟動。優(yōu)點：在變壓器容量允許的情況下， 鼠籠式異步電動機應(yīng)該盡可能采用全電壓直接起動，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：直接啟動的啟動電流一般可達額定電流的47 倍，過大的啟動電流會降低電動機壽命，使變壓器二次電壓大幅度下降，減小電動機本身的啟動轉(zhuǎn)矩，甚至?xí)r電動機無法啟動，過大的電流還會

7、引起電源電壓波動，影響同一供電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常工作。2精品一般異步電機的功率小于 7.5 千瓦時允許直接啟動， 對于更大容量的電機能否使用要視配電變壓器的容量和各地電網(wǎng)部門而定。（電流過大）應(yīng)用：電動機單向起動控制線路常用于只需要單方向運轉(zhuǎn)的小功率電動機的控制。例如小型通風(fēng)機、水泵以及皮帶運輸機等機械設(shè)備。圖 6 是電動機單向起動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，能實現(xiàn)對電動機的起動、停止的自動控制、遠距離控制、頻繁操作等。圖 6 電動機單向起動控制線路的電氣原理圖2 、三相異步電動機的Y起動控制對于正常運行時電動機額定電壓等于電源線電壓，定子繞組為三角形連接方式的

8、三相交流異步電動機，可以采用星形三角形降壓起動。它是指起動時，將電動機定子繞組接成星形，待電動機的轉(zhuǎn)速上升到一定值后，再換成三角形連接。這樣，電動機起動時每相繞組的工作電壓為正常時繞組電壓的1/3 ，起動電流為三角形直接起動時的1/3 ，因而起動電流特性好，線路較簡單，投資少。缺點是起動轉(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的場合，應(yīng)當(dāng)強調(diào)指出， Y 連接時要注意其旋轉(zhuǎn)方向的一致性。感謝下載載三相異步電動機降壓啟動課程設(shè)計圖 7三相異步電動機Y降壓啟動控制線路圖控制原理 ：按下啟動按鈕SB2。（ 1）接觸器 KM1 線圈得電，電動機 M 接入電源。（ 2）接

9、觸器 KM3 線圈的電，其常開觸點閉合， Y 形啟動，輔助觸點斷開，保證了接觸器 KM2 不得電。（ 3） 時間繼電器 KT 線圈得電，經(jīng)過一定時間延時， 常閉觸點斷開， 切斷 KM3 線圈電源。（ 4）KM3 主觸點斷開， KM3 常閉輔助觸點閉合， KT 常開觸點斷開，接觸器KM2線圈得電， KM2 主觸點閉合，使電動機M 由 Y 形啟動切換為運行。按下停止按鈕 SB1 ，切斷控制線路電源，電動機M 停止運轉(zhuǎn)。4精品3 自耦變壓器降壓啟動對于容量較大且正常運行時定子繞組接成星形的籠型異步電動機，可采用自耦變壓器降壓起動。它是指起動時，將自耦變壓器接入電動機的定子回路，待電動機的轉(zhuǎn)速上升到一

10、定值后，再切除自耦變壓器，使電動機定子繞組獲正常工作電壓。這樣，起動時電動機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 = N 1 /N 2 ），起動電流也為全壓起動電流的1 / K 2 倍。圖 8電動機自耦降壓起動接線圖圖 8 是交流電動機自耦降壓啟動自動切換控制接線圖，自動切換靠時間繼電器完成，用時間繼電器切換能可靠地完成由啟動到運行的轉(zhuǎn)換過程，不會造成啟動時間的長短不一的情況，也不會因啟動時間長造成燒毀自耦變壓器事故感謝下載載三相異步電動機降壓啟動課程設(shè)計控制過程如下：a、合上空氣開關(guān) QF 接通三相電源。b 、按啟動按鈕 SB2 交流接觸器 KM1 線圈通電

11、吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時由于KM1輔助常開觸點閉合，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。c、KM1 輔助常開觸點閉合， 使時間繼電器 KT 線圈通電，并按已整定好的時間開始計時，當(dāng)時間到達后，KT 的延時常開觸點閉合，使中間繼電器KA 線圈通電吸合并自鎖。d 、由于 KA 線圈通電，其常閉觸點斷開使KM1 線圈斷電， KM1 常開觸點全部釋放，主觸頭斷開，使自耦變壓器線圈封星端打開；同時KM2 線圈斷電，其主觸頭斷開，切斷自耦變壓器電源。KA 的常閉觸點閉合，通過KM1 已

12、經(jīng)復(fù)位的常閉觸點，使KM3 線圈得電吸合， KM3 主觸頭接通電動機在全壓下運行。e、KM1 的常開觸點斷開也使時間繼電器KT 線圈斷電，其延時閉合觸點釋放，也保證了在電動機啟動任務(wù)完成后，使時間繼電器KT 可處于斷電狀態(tài)。f、欲停車時，可按SB1 則控制回路全部斷電，電動機切除電源而停轉(zhuǎn)。g 、電動機的過載保護由熱繼電器FR 完成。4 、繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串接電阻起動由于大型電動機容量大，起動電流對電網(wǎng)的沖擊較大，又因帶負載，負載要求電動機提供較大的起動電流時，繞線式異步電動機就顯示出明顯優(yōu)勢，只有轉(zhuǎn)子回路串的電阻合適，就既可減少起動電流又可增加起動轉(zhuǎn)矩，因而電動機容量大、重載這兩個要求可

13、同時滿足。由于電動機的電磁轉(zhuǎn)矩公式： Tst =C M m I2 cos 2cos 2=6精品因為串電阻 R使得 I2 減小，但 cos 2 值的增大，使得轉(zhuǎn)子有功電流 I 2cos 2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 cos 2 會增大，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 Sm=1 ，即最大轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生在電動機啟動瞬間，從而縮短起動時間，達到減小啟動電流增大啟動轉(zhuǎn)矩的目的。隨著電動機轉(zhuǎn)速的升高，可變電阻逐級減小。啟動完畢后，可變電阻減小到零，轉(zhuǎn)子繞組被直接短接，電動機便在額定狀態(tài)下

14、運行。圖 9 （a）是繞線型異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻的示意圖，為了簡單，也有采用圖 9（b ）不對稱電阻感謝下載載三相異步電動機降壓啟動課程設(shè)計圖 10 轉(zhuǎn)子串電阻啟動控制圖線路工作原理如下：合上閘開關(guān) QS，按啟動按鈕 SB2，運行如下8精品（ 1） 接觸器 KM 線圈得電，其主觸點閉合，將電動機轉(zhuǎn)子串入全部電阻進行啟動， KM輔助觸點閉合自鎖。（ 2） 時間繼電器 KT1 得電，時間繼電器 KT1 的常開觸點經(jīng)一定延時后閉合，使接觸器 KM1 線圈得電吸合，切除第一級啟動電阻 1RQ 。同時，時間繼電器 KT2 得電。（ 3） 時間繼電器 KT2 的常開觸點經(jīng)一定延時后閉合， 使接觸器 KM2 得電吸合并自鎖，短接第二級啟動電阻 2RQ 。同時，時間繼電器 KT3 得電。（ 4） 時間繼電器 KT3 的常開觸點經(jīng)一定延時后閉合， 使接