項目五 任務(wù)4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的啟動控制

項目五：電鍍行車電動機(jī)的起動控制三相異步電動機(jī)的軟起動623三相籠型異步電動機(jī)的Y/△降壓起動三相籠型異步電動機(jī)的自耦變壓器降壓起動4三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的起動控制1三相籠型異步電動機(jī)的起動控制方案電鍍行車電動機(jī)的起動控制電路設(shè)計53.在三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串聯(lián)適當(dāng)阻值的電阻，既能限制起動電流Ist，又能增大起動轉(zhuǎn)矩Tst，適用于要求電動機(jī)重載起動的場合。1.三相籠型異步電動機(jī)直接起動時，起動電流Ist大，起動轉(zhuǎn)矩Tst并不大。一、籠型與繞線型異步電動機(jī)起動方法比較2.三相籠型異步電動機(jī)降壓起動時，由于電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比，所以起動轉(zhuǎn)矩Tst隨電壓的降低而大幅度減小，只能用于空載或輕載起動。結(jié)論：1）無需重載起動時，應(yīng)選用三相籠型異步電動機(jī)；2）需要重載起動的場合，應(yīng)選用三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)。二、復(fù)習(xí)：三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組和定子繞組一樣，是由導(dǎo)線做成的三相對稱繞組。繞線型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖繞線轉(zhuǎn)子外加變阻器接線示意圖轉(zhuǎn)子三相繞組一端接成星形，另一端由三相引出線分別接到轉(zhuǎn)軸的三個集電環(huán)上，通過滑環(huán)和電刷連接外電路。在電刷與外電路連接處，可串接電阻或電動勢來改善電動機(jī)的運行性能。電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻人為機(jī)械特性的線性段的斜率增大。帶同樣的負(fù)載穩(wěn)定運行時，轉(zhuǎn)子所串的電阻值越大，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n就降得越低，穩(wěn)定性就變得越差。1.轉(zhuǎn)子串電阻時關(guān)鍵參數(shù)的變化n1和Tm不變。2.轉(zhuǎn)子串電阻對運行性能的影響sm隨外接電阻的增大而增大。在一定范圍內(nèi)增大轉(zhuǎn)子電阻，可增大起動轉(zhuǎn)矩Tst。當(dāng)所串電阻使sm的數(shù)值增大到1時，起動轉(zhuǎn)矩達(dá)最大值：Tst=Tm。此后，若繼續(xù)增大轉(zhuǎn)子電阻，起動轉(zhuǎn)矩Tst反而會減小。三、復(fù)習(xí)：轉(zhuǎn)子串電阻人為機(jī)械特性TL在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)的三相轉(zhuǎn)子繞組中串入多級對稱電阻。起動時，接入全部起動電阻；起動過程中隨著轉(zhuǎn)速的升高，逐級切除起動電阻；起動結(jié)束，起動電阻全部被切除，電動機(jī)進(jìn)入額定運行狀態(tài)。轉(zhuǎn)子串電阻起動原理接線圖短接電阻有平衡短接法和不平衡短接法。采用凸輪控制器短接起動電阻時，一般采用不平衡短接法。因為凸輪控制器的觸頭數(shù)量有限，采用平衡短接法時不夠用。1.起動原理采用接觸器控制短接起動電阻時，均采用平衡短接法。2)不平衡短接法是依次輪流短接各相電阻。1)平衡短接法是依次同時短接三相電阻。四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動的機(jī)械特性2.起動過程a點為三級起動電阻全部串入時的起動點，在對應(yīng)的人為機(jī)械特性上。因為機(jī)械慣性，起動過程逐級切除起動電阻時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n不能突變。電力拖動系統(tǒng)運動方程：起動過程中，電動機(jī)的運行點沿機(jī)械特性曲線上的a→b→c→d→e

→f→g→h的軌跡移動。起動結(jié)束，電動機(jī)在固有機(jī)械特性上的h點穩(wěn)定運行。四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動起動過程中，當(dāng)轉(zhuǎn)矩下降到T2時，就切除一級起動電阻，使轉(zhuǎn)矩躍變?yōu)樽畲笃饎愚D(zhuǎn)矩T1，以加速起動過程。T1>T2>TL3.轉(zhuǎn)矩關(guān)系繞線轉(zhuǎn)子電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動的機(jī)械特性TL為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。T1為起動轉(zhuǎn)矩，又稱為最大起動轉(zhuǎn)矩或上切換轉(zhuǎn)矩。T2稱為切換轉(zhuǎn)矩或下切換轉(zhuǎn)矩。四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動時間原則控制的轉(zhuǎn)子串電阻起動電氣原理圖4.起動控制電路KM1為接入電源的接觸器KM2、KM3、KM4為短接起動電阻接觸器KT1、KT2、KT3為短接起動電阻時間繼電器起動結(jié)束，正常運行時，只有KM1、KM4兩個接觸器通電，其它的接觸器和時間繼電器都斷電退出運行。多條件啟動四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動用于要求重載起動或頻繁起動的場合，若同時有調(diào)速要求則更為可取。5.特點及應(yīng)用1）電阻值的選擇要特別注意，因為當(dāng)所串聯(lián)的電阻超過一定數(shù)值后，起動轉(zhuǎn)矩反而會減小。2）電阻值的計算較麻煩。3）起動過程中逐級切除起動電阻時，轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩都突然增大，會產(chǎn)生電氣沖擊和機(jī)械沖擊。4）控制線路比較復(fù)雜。1）既能減小起動電流，又能增加起動轉(zhuǎn)矩。2）當(dāng)串入的電阻值適當(dāng)時，起動轉(zhuǎn)矩接近最大轉(zhuǎn)矩。3）正常運行時，可以利用分級電阻來調(diào)速。

優(yōu)點：

缺點：應(yīng)用：四、轉(zhuǎn)子回路串對稱電阻分級起動轉(zhuǎn)子串分級電阻起動的過程中，每短接一次起動電阻，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩都會突然增大一次，從而產(chǎn)生電氣沖擊和機(jī)械沖擊，容易損壞電動機(jī)。五、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動用一個頻敏變阻器代替多級起動電阻，是優(yōu)化繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)起動性能的最佳方案！增加起動電阻的級數(shù)，能夠獲得更加平穩(wěn)的起動特性。起動電阻的級數(shù)越多，其電氣控制電路就越復(fù)雜。利用增加起動電阻的級數(shù)來換取起動過程的平滑性，并不可取！頻敏變阻器是一個鐵心損耗很大的三相電抗器。各相等效電路與變壓器空載運行的等效電路一致。R2為轉(zhuǎn)子繞組電阻，數(shù)值較小sX2為轉(zhuǎn)子繞組電抗RP為頻敏變阻器每相繞組電阻，數(shù)值不大sXmP為頻敏變阻器的每相電抗RmP為反映頻敏變阻器鐵心損耗的等效電阻鐵心做成三柱式，由較厚的鋼板疊成。每柱上繞一個線圈，三個線圈一端聯(lián)結(jié)成星形，另一端串接到轉(zhuǎn)子繞組上。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)與接線轉(zhuǎn)子等效電路五、轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動原理頻敏變阻器的鐵損與轉(zhuǎn)子電流的頻率f2的平方成正比，即：f2越大頻敏變阻器的鐵損越大，其等效電阻RmP就越大。起動過程中，隨著轉(zhuǎn)速n的上升，轉(zhuǎn)子電流頻率f2自動減小，等效電阻RmP隨之自動減小，相當(dāng)于平滑地切除了轉(zhuǎn)子電阻。由于f2

=sf1，起動之初，n=0，s=1，轉(zhuǎn)子電流頻率f2

=f1，頻敏變阻器的等效電阻RmP很大，而此時每相電抗sXmP也很大，相當(dāng)于在轉(zhuǎn)子回路串入了大電阻，限制了Ist，增大了Tst。起動瞬間，電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入頻敏變阻器。當(dāng)n接近nN時，sXmP和RmP都很小，相當(dāng)于起動電阻被切除。此時，將頻敏變阻器短接，電動機(jī)的運行點便回到固有機(jī)械特性上，電動機(jī)就能正常地穩(wěn)定運行了。而且，隨著轉(zhuǎn)速n的不斷上升，轉(zhuǎn)差率s的值從1逐漸減小到0.01~0.07，頻敏變阻器的每相電抗sXmP也隨之減小了許多。起動過程中，過電流繼電器KA3的線圈被中間繼電器KA2的常閉觸頭短路，起動電流不經(jīng)過KA3的線圈，可避免因起動電流大而造成KA3誤動作。轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動控制電流互感器頻敏變阻器過電流繼電器紅色電源指示燈綠色正常運行指示燈中間繼電器中間繼電器KA3為過電流繼電器KA1、KA2為中間繼電器為確保起動完全結(jié)束后，再切除頻敏變阻器，KT1的延時時間一般要比電動機(jī)的實際起動時間多2~3s。轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動控制多條件起動KT2確保頻敏變阻器被切除，即：起動完全結(jié)束，起動電流消失后，才讓過電流繼電器KA3投入運行，