繞線異步電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)正文

1、二原理、工作 繞線異步電動(dòng)機(jī)串電阻啟動(dòng)設(shè)計(jì)第1章 異步電動(dòng)機(jī)工作原理 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稱電流產(chǎn)生的三相磁動(dòng)勢（定子旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢）并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體有相對切割運(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)勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)電磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到電磁力作用，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。轉(zhuǎn)子和旋轉(zhuǎn)磁場之間轉(zhuǎn)速差的存在是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的必要條件，轉(zhuǎn)速差以轉(zhuǎn)差率s衡量的 S=×100% 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來 感應(yīng)對稱三相繞組 通入對稱三相電流 轉(zhuǎn)子繞組在磁場中 受到電磁力作用 三相 交

2、流 電能 轉(zhuǎn)子繞組中 產(chǎn)生 e和 i 電磁轉(zhuǎn)矩旋轉(zhuǎn)磁場 （磁場能量） 機(jī)械負(fù)載 旋轉(zhuǎn)起來 磁感線切割 轉(zhuǎn)子繞組1.1旋轉(zhuǎn)磁場設(shè)將定子三相繞組聯(lián)成星形接法，三相繞組的首端u1、v1、w1分別與三相交流電的相線a、b、c相連接。為了討論方便，選定交流電在正半周時(shí)，電流從繞組的首端流入，從末端流出；反之，在負(fù)半周時(shí)，電流流向相反。定子繞組在三相交流電不同相位時(shí)合成旋轉(zhuǎn)磁場。定子三相對稱繞組中通以頻率為f的三相對稱電流便會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 由下式確定n=式中，P為電機(jī)的極對數(shù)。n又稱為同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向由三相電流通入三相繞組的相序決定。改變電流相序，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向隨之改變。1.2異步電

3、動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)Y形的電阻，或直接通過短路端環(huán)短三相異步電動(dòng)機(jī)主要由靜止的和轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分構(gòu)成，其靜止部分稱為定子。定子是用硅鋼片疊成的圓筒形鐵心，其內(nèi)圓周有槽用來安放三相對稱繞組：三相對稱繞組每相在空間互差120°，可聯(lián)接成Y形或形。三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，是用硅鋼片疊成的圓柱形鐵心，與定子鐵心共同形成磁路。轉(zhuǎn)子外圓周有槽用以安放轉(zhuǎn)子繞組。轉(zhuǎn)子繞組有鼠籠式和線繞式兩種。鼠籠式：將銅條扦入槽內(nèi)，兩端用銅環(huán)短接，或直接用熔鋁澆鑄成短路繞組。線繞式：安放三相對稱繞組，其一端接在一起形成Y形，另一端引出連接三個(gè)已被接成路。1.3定子定子鐵芯：導(dǎo)磁和嵌放定子三相繞組：0.5mm硅鋼片沖制涂漆

4、疊壓而成；內(nèi)圓均勻開槽；槽形有半閉口；半開口和開口槽三種：適用于不同的電機(jī)定子繞組：電路；絕緣導(dǎo)線繞制線圈；由若干線圈按一定規(guī)律連接成三相對稱繞組交流電機(jī)的定子繞組稱為電樞繞組 機(jī)座：支撐和固定作用；鑄鐵或鋼板焊接1.4轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子鐵芯：導(dǎo)磁和嵌放轉(zhuǎn)子繞組；0.5mm硅鋼片；外圓開槽轉(zhuǎn)子繞組：分為籠型和繞線型兩種籠型繞組：電路；鑄鋁或銅條優(yōu)缺點(diǎn)繞線型繞組：對稱三相繞組：星接；集電環(huán)優(yōu)缺點(diǎn)氣隙：氣隙大小的影響：中小型電機(jī)的氣隙為0.2mm2mm 第2章 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指標(biāo) 起動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)開始轉(zhuǎn)動(dòng)起來，直至最后達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。對于任何一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，在起動(dòng)時(shí)，都有下列兩個(gè)基本的要求。2.1起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起

5、動(dòng)轉(zhuǎn)矩要足夠大。堵轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)剛接通電源，轉(zhuǎn)子尚未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的工作狀態(tài)，工作點(diǎn)在特性曲線上的S 點(diǎn)。這時(shí)的轉(zhuǎn)差s=1,轉(zhuǎn)速n=0,對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩T稱為起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。堵轉(zhuǎn)狀態(tài)說明了電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)能力。因?yàn)橹挥性赥>T<一般要求T>（1.11.2）T，電動(dòng)機(jī)才能起動(dòng)起來。T大，電動(dòng)機(jī)才能重載起動(dòng)；T小，電動(dòng)機(jī)只能輕載，甚至空載起動(dòng)。所以只有TT時(shí)，電動(dòng)機(jī)才能改變原來的靜止?fàn)顟B(tài)，拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。一般要求T>（1.11.2）T。T越大于T，起動(dòng)過程所需要的時(shí)間就越短。2.2起動(dòng)電流對三相異步電動(dòng)機(jī)來說，由于起動(dòng)瞬間s=1，旋轉(zhuǎn)磁場于轉(zhuǎn)子之間的相對運(yùn)動(dòng)速度很大，轉(zhuǎn)子電路的感應(yīng)電動(dòng)勢

6、及電流都很大，所以起動(dòng)電流遠(yuǎn)大于額定電流。在電源容量與電動(dòng)機(jī)的額定功率相比不是足夠大時(shí)，會(huì)引起輸電線路上電壓的增加，造成供電電壓的明顯下降，不僅影響了同一供電系統(tǒng)中其他負(fù)載的工作，而且會(huì)延長電動(dòng)機(jī)本身的起動(dòng)時(shí)間。此外在起動(dòng)過于頻繁時(shí)，還會(huì)引起電動(dòng)機(jī)過熱。在這兩種情況下，就必須設(shè)法減小起動(dòng)電流。第3章 起動(dòng)過程繞線型異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻不但可以減小起動(dòng)電流，而且還可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而，要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或起動(dòng)頻繁的生產(chǎn)機(jī)械常采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。容量較小的三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)可采用轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)起動(dòng)變阻器的方法起動(dòng)。起動(dòng)變阻器通過手柄接成星形。起動(dòng)先把起動(dòng)變阻器調(diào)到最大值，再合上電源開

7、關(guān)S，電動(dòng)機(jī)開始起動(dòng)。隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐漸減小起動(dòng)變阻器的電阻，直到全部切除，使轉(zhuǎn)子繞組短接。容量較大的繞線型異步電動(dòng)機(jī)一般采用分級(jí)起動(dòng)的方法以保證起動(dòng)過程中都有較大的起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩和較小的起動(dòng)電流?，F(xiàn)以兩級(jí)起動(dòng)為例介紹其起動(dòng)步驟和起動(dòng)過。原理電路和機(jī)械特性如圖1所示。圖中機(jī)械特性只畫出了每條特性的nM段，并近似用直線代替。起動(dòng)步驟如下：3.1串聯(lián)起動(dòng)電阻R和R起動(dòng)起動(dòng)前開關(guān)S和S斷開，使得轉(zhuǎn)子每相串入電阻R和R，加上轉(zhuǎn)子每相繞組自身的電阻R，轉(zhuǎn)子電路每相總電阻為R= R+R+R然后合上電源開關(guān)S，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性為圖中的特性，由于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T遠(yuǎn)大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩T，電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械開始起動(dòng)，工作點(diǎn)

8、沿特性a由b點(diǎn)向c點(diǎn)移動(dòng)。 (a)電路圖 （b）機(jī)械特性 圖13.2切除起動(dòng)電阻R當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)c點(diǎn)，即電磁轉(zhuǎn)矩T等于切換轉(zhuǎn)矩T時(shí)，合上開關(guān)S切除起動(dòng)電阻R轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻變?yōu)椋篟=R+R這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)樘匦詃。由于切除R的瞬間，轉(zhuǎn)速來不及改變，故工作點(diǎn)由特性a上的c點(diǎn)平移到特性d上e點(diǎn)，使這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩仍等于T，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)沿特性由e點(diǎn)向f點(diǎn)移動(dòng)3.3切除起動(dòng)電阻R 當(dāng)工作點(diǎn)到達(dá)f點(diǎn)，即電磁轉(zhuǎn)矩T等于切換轉(zhuǎn)矩T時(shí)，合上開關(guān)S切除起動(dòng)電阻R。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路短接，轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻變?yōu)椋篟=R機(jī)械特性變?yōu)楣逃刑匦詆，工作點(diǎn)由f點(diǎn)評(píng)至h點(diǎn)，使得這時(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩T仍正好等于T,電

9、動(dòng)機(jī)繼續(xù)加速，工作點(diǎn)沿特性g由h向i移動(dòng)，經(jīng)過i點(diǎn)，最后穩(wěn)定運(yùn)行在P點(diǎn).整個(gè)起動(dòng)過程結(jié)束。第4章 起動(dòng)級(jí)數(shù)未定時(shí)起動(dòng)電阻所計(jì)算4.1選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T和切換轉(zhuǎn)矩T一般選擇 T=(0.8-0.9)T T=(1.1-1.2)T求出起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比 = T/ T4.2起動(dòng)級(jí)數(shù)m利用圖所示起動(dòng)過程中的機(jī)械特性，根據(jù)集合關(guān)系推導(dǎo)起動(dòng)級(jí)數(shù)m所計(jì)算公式如下：由特性2與水平虛線構(gòu)成的直三角形求得。 T/ T=(n-n)/(n-n) =S/S T/T=(n-n)/n-n）=S/S式中n和n是工作在h點(diǎn)和i點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速，n是T與特性g交點(diǎn)在的轉(zhuǎn)速（即臨界轉(zhuǎn)速）。S,S和S是與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率。同理可以求得 TS1/T=S/S

10、=S/S = S/ ST/T=S/S =S/S =S/ S由于S= S,對應(yīng)兩式相除，可得 =T/T =S/S = (R/ X2)/ (R/ X2) = R/ R由于S=S =TS1/T =S/S = R/ X/ R/ X = R/ R可見R=RR=R所以 R= R=R若是m級(jí)起動(dòng)，則 R=R =R式中 R2m= R+R+R+R 因此=由前面的分析還可以得到S/S=S/SS=S若是m級(jí)起動(dòng)，則S=R/R此外，在固有特性c上工作時(shí)Ts1/T=S/SS= S將這些關(guān)系帶入公式，可得=兩邊取對數(shù)，便得到了起動(dòng)級(jí)數(shù)m的計(jì)算公式M=若m不是整數(shù)可取相近整數(shù)重新計(jì)算，校驗(yàn)T,是否在規(guī)定范圍內(nèi)若m是取相似整

11、數(shù)，則需要重新計(jì)算，并求出T，校驗(yàn)T是否在式所規(guī)定的范圍之內(nèi)。若不在規(guī)定范圍內(nèi)，需加大啟動(dòng)級(jí)數(shù)m,重新計(jì)算和T,直到T滿足要求為止。4.3各項(xiàng)電阻的計(jì)算1）轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻R轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻可以通過實(shí)測或者通過名牌上提供的轉(zhuǎn)子繞組額定線電壓U和轉(zhuǎn)子繞組的額定線電流I進(jìn)行計(jì)算。由于轉(zhuǎn)子繞組為星形連接，相電流等于線電流，因此，在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)由于S很小，SX可以忽略不計(jì)，則I=因此求得R2的計(jì)算公式為R=2）各級(jí)總電阻由前面的分析知道R=RR=RR=R=RR=mR3）各級(jí)起動(dòng)的電阻R=R-RR=R-RR=R-R第5章 電動(dòng)機(jī)具體設(shè)計(jì)（1）選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1TN=199.04N·mTM

12、=MTTN=497.61 N·mT1=(0.80.9)TM=(552.90622.01) N·m取T1=590 N·m（2）求出起切轉(zhuǎn)矩比SN=0.04=2.03（3）求出切換轉(zhuǎn)矩T2T2=290.64 N·mTL=0.8TN=159.23 N·m由于T2>1.1TL=175.15 N·m,所以所選m和合適。（4）求出轉(zhuǎn)子毎相繞組電阻 R2=0.159（5）求出各級(jí)總電阻R21=R2=0.323R22=R21=0.656R23=R22=1.331（6）求出各級(jí)起動(dòng)電阻Rst1=R21-R2=0.164Rst2=R22-R21=0

13、.333Rst3=R23-R22=0.675結(jié)論繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串接電阻，一方面可以減小起動(dòng)電流，另一方面可以增加最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)串入某一合適電阻時(shí)，還能使電動(dòng)機(jī)以它的最大轉(zhuǎn)矩T起動(dòng)。當(dāng)然，所串聯(lián)的電阻超過一定數(shù)值后，最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反而會(huì)減小。由于繞線異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串聯(lián)合適的電阻，不但可以減少起動(dòng)電流，而且可以增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，因而，要求起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩大或起動(dòng)頻繁的生產(chǎn)機(jī)械常用繞線型異步電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子回路串三相對稱可變電阻起動(dòng)，這種方法既可限制起動(dòng)電流，又可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，串接電阻值取得適當(dāng)，還可使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩接近最大轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，適當(dāng)增大串接電阻的功率，使起動(dòng)電阻兼作調(diào)速電阻，一物兩用，適用于要求起

14、動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，并有調(diào)速要求的負(fù)載。缺點(diǎn)：多級(jí)調(diào)速控制電路較復(fù)雜，電阻耗能大。 心得及體會(huì)通過這本周的學(xué)習(xí)，我感覺有很大的收獲。課程設(shè)計(jì)不僅是對所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對自己能力的提高。首先，通過這次課程設(shè)計(jì)使自己對課本上的知識(shí)可以應(yīng)用于實(shí)際，使理論與實(shí)際相結(jié)合，加深自己對課本知識(shí)的更好理解，同時(shí)也段練了我個(gè)人的動(dòng)手能力：能夠充分利用圖書館去查閱資料，增加了許多課本以外的知識(shí)。課程設(shè)計(jì)提高了我的個(gè)人思考能力，在設(shè)計(jì)過程中，我不僅學(xué)到了知識(shí)，也讓我感到了生活的充實(shí)和學(xué)習(xí)的快樂，以及獲得知識(shí)的滿足。同時(shí)我也體驗(yàn)到了工作的艱辛，促使自己努力學(xué)習(xí)更多的知識(shí)，為自己今后的工作奠定良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心。讓我充分體會(huì)到在創(chuàng)造過程中探索的艱辛和成功的喜悅。通過課程設(shè)計(jì)，讓我更加明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期的積累過程，經(jīng)后的工作、生活中應(yīng)該不段的學(xué)習(xí)，努力提高我們各項(xiàng)知識(shí)。致 謝課程設(shè)計(jì)是每一個(gè)大學(xué)生必須擁有的一段經(jīng)歷，它使我們在實(shí)踐中了解社會(huì)，讓我們學(xué)到了很多在課堂上根本學(xué)不到的知識(shí)，也打開了視野，增長了見識(shí)，為我們以后更好的服務(wù)社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)，除此之外，我還學(xué)會(huì)了更好地與別人溝通，如何更好的陳述自己的觀點(diǎn)，如何說服別人認(rèn)同自己的觀點(diǎn)，相信這些寶貴的經(jīng)驗(yàn)成為我今后成功的最重要基石。在這個(gè)過程中，鍛煉了我的細(xì)心和耐性。通過本次實(shí)驗(yàn)充分體現(xiàn)了我的團(tuán)結(jié)