我的三相异步电动机星三角启动论文

1、江西农业工程职业学院 毕业论文（设计）三相异步电动机星三角启动学 生 刘观音 指导教师 陈冬生 专 业 机电一体化 层 次 大学专科 班 级 09大专机电2班 学 号 A0911225 日 期 2012.4.12 江西农业工程职业学院科研处制三相异步电动机工作特性摘要异步电动机具有结构简单、制造容易，运用可靠、效率较高，价格低廉，坚固耐用等优点。它在工农业和日常生活中获得最为广泛的应用。在电网的总负荷中，异步电动机用电量约占60%以上。本文是对三相异步电动机做出深入的剖析与设计。三相异步电动机是一种具有高效率、低磨损、低噪声的电机机种.本设计在介绍三相异步电动机设计中，关于相数、极数、槽数及绕

2、组连接方式的选择方法和应遵从的规律.而且针对电动机结构特点和工作性能，在电枢反应理论基础上设计出功率为7.5KW的交流电动机。 【关键词】 设计 三相异步电动机 一异步电动机存在的缺点1-1.笼型感应电动机存在的主要缺点。（1）起动转矩不大，难以满足带负载起动的需要。当前社会上解决该问题的多数办法是提高电动机的功率容量（即增容）来提高其起动转矩，这就造成严重的“大马拉小车”，既增加购买设备的投资，又在长期的应用中因处于低负荷运行而浪费大量电量，很不经济。第二种办法是增购液力偶合器，先让电动机空载起动，在由液力偶合器驱动负载。这种办法同样要增加添购设备的投资，并因液力偶合器的效率低于97%，因此

3、至少浪费3%的电能，因而整个驱动装置的效率很低，同样浪费电量，更何况添加液力偶合器之后，机组的运行可靠性大大下降，显著增加维护困难，因此不是一个好办法。（2）大转矩不大，用于驱动经常出现短时过负荷的负载，如矿山所用破碎机等时，往往停转而烧坏电动机。以致只能在轻载状况下运行，既降低了产量又浪费电能。（3）起动电流很大，增加了所需供电变压器的容量，从而增加大量投资。另一办法是采用降压起动来降低起动电流，同样要增加添购降压装置的投资，并且使本来就不好的起动特性进一步恶化。1-2.绕线型感应电动机绕线性感应电动机正常运行时，三相绕组通过集电环短路。起动时，为减小起动电流，转子中可以串入起动电阻，转子串

4、入适当的电阻，不仅可以减小起动电流，而且由于转子功率因数和转子电流有功分量增大，起动转矩也可增大。这种电动机还可通过改变外串电阻调速。绕线型电动机虽起动特性和运行特性兼优，但仍存在下列缺点：（1）由于转子上有集电环和电刷，不仅增加制造成本，并且降低了起动和运行的可靠性，集电环和电刷之间的滑动接触，是这种电动机发生故障的主要原因。特别是集电环与电刷之间会产生火花，使传统绕线型电动机在矿山、井下、石油、华工等防爆要求的场所，对于灰土、粉尘浓度很高的地方，也不敢使用，这就限制了其应用范围。（2）当前的传统绕线型电动机为了提高可靠性，多数不提刷，因此运行时存在下列电能浪费：集电环和电刷间的摩擦损耗和接

5、触电阻上的电损耗，电刷至控制柜短路开关间三根电缆的电损耗，若电动机与控制柜之间距离很长，则该损耗将非常严重。并且由于集电环与电刷产生碳粉、电火花和噪声，长期污染周围环境，损害管理人员和周围居民健康。（3）传统绕线型电动机的起动转矩比笼型电动机的有所提高，但仍往往不能满足满载起动的需要，以至仍然需要增容而形成“大马拉小车”。上述传统感应电动机存在的严重缺点的根本原因在于“起动”、“运行”和“可靠性”三者之间存在难以调和的矛盾，因此势必顾此失彼，不可兼优。这样在假设了电机的效率后，便可求出I*1，于是二 三相异步电动机工作特性2.1三相异步电动机的转矩特性异步电动机的电磁转矩T是由载流导体在磁场中

6、受电磁力的作用而产生的，它使电动机旋转，TCSR2UI2/(f1 R22+f1S2X202)。u1定子绕组线电压有效值，单位伏特（v）；f1定子电源频率，单位是赫兹(Hz)；s电动机的转差率；R2转子绕组一相电阻，单位是欧姆()；X20转子不动时一相感抗，单位是欧姆()；C与电机结构有关的比例常数。为了分析方便，将异步电动机的电磁转矩T代替电动机的输出转矩T2 。三 三相异步电机的典型启动方式3.1.直接启动直接启动就是用闸刀开关或接触器把电机直接接到具有额定电压的电源上。在变压器容量允许的情况下，鼠笼式异步电动机应该尽可能采用全电压直接起动，既可以提高控制线路的可靠性，又可以减少电器的维修工

7、作量。电动机单向起动控制线路常用于只需要单方向运转的小功率电动机的控制。例如小型通风机、水泵以及皮带运输机等机械设备。图5是电动机单向起动控制线路的电气原理图。这是一种最常用、最简单的控制线路，能实现对电动机的起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作等。图5 电动机单向起动控制线路的电气原理图直接启动方法主要受电网配电变压器的容量限制，过大启动电流可能会使电压下降，影响在同一电网上其他设备的正常运行。一般异步电机的功率小于7.5千瓦时允许直接启动，对于更大容量的电机能否使用要视配电变压器的容量和各地电网部门而定。3.2软启动以上几种降压启动的方法是有级启动，启动的平滑性不高，应用一些自动控制

8、线路组成的软启动器可以实现鼠笼式异步电机的无级平滑运动，这种方法称为软启动。软启动分为磁控式和电子式两种。磁控式故障率高，已被电子式取代。启动过程电机所加的电压不是一个固定值，软启动装置输出电压安指定要求上升，被控电机电压由零安指定斜率上升至全电压，转速相应由零上升到规定转速。软启动能保证电机在不同负载下平滑启动，减少电机启动对电网冲击，又降低对自身承受的较大结构冲击力。软启动可以设定起始电压、 上升方式、启动电流倍数等参数，以适用重载、轻载启动不同情况。3.3降压启动鼠笼式异步电动机采用全压直接起动时，控制线路简单，维修工作量较少。但是，并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用全压起动。这

9、是因为异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4-7倍。过大的起动电流会降低电动机寿命，致使变压器二次电压大幅度下降，减少电动机本身的起动转矩，甚至使电动机根本无法起动，还要影响同一供电网路中其它设备的正常工作。如何判断一台电动机能否全压起动呢？一般规定，电动机容量在10kW以下者，可直接起动。10kW以上的异步电动机是否允许直接起动，要根据电动机容量和电源变压器容量的比值来确定。对于给定容量的电动机，一般用下面的经验公式来估计：Iq/Ie（3/4+电源变压器容量）/（4电动机容量），式中 Iq电动机全电压起动电流；Ie电动机额定电流。若计算结果满足上述经验公式，一般可以全压起动，否则不予全

10、压起动,应考虑采用降压起动。有时，为了限制和减少起动转矩对机械设备的冲击作用，允许全压起动的电动机，也多采用降压起动方式。鼠笼式异步电动机降压起动的方法有以下几种：定子电路串电阻（或电抗）降压起动、自耦变压器降压起动、Y-降压起动、-降压起动等.使用这些方法都是为了限制起动电流,(一般降低电压后的起动电流为电动机额定电流的2-3倍)，减小供电干线的电压降落，保障各个用户的电气设备正常运行。3.3.1串电阻（或电抗）降压起动控制线路 在电动机起动过程中，常在三相定子电路中串接电阻（或电抗）来降低定子绕组上的电压，使电动机在降低了的电压下起动，以达到限制起动电流的目的。一旦电动机转速接近额定值时，

11、切除串联电阻（或电抗），使电动机进入全电压正常运行。这种线路的设计思想，通常都是采用时间原则按时切除起动时串入的电阻（或电抗）以完成起动过程。在具体线路中可采用人工手动控制或时间继电器自动控制来加以实现。图6定子串电阻降压起动控制线路图6是定子串电阻降压起动控制线路。电动机起动时在三相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，起动后再将电阻短路，电动机仍然在正常电压下运行。这种起动方式由于不受电动机接线形式的限制，设备简单，因而在中小型机床中也有应用。机床中也常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的起动电流。图6（A）控制线路的工作过程如下：按SB2，KM1得电（电动机串电阻启动），KT 得

12、电 ，KM2得电（短接电阻，电动机正常运行），按SB1，KM2断电，其主触点断开，电动机停车。 只要KM2得电就能使电动机正常运行。但线路图(A)在电动机起动后KM1与KT一直得电动作，这是不必要的。线路图(B)就解决了这个问题，接触器KM2得电后，其动断触点将KM1及KT断电，KM2自锁。这样，在电动机起动后，只要KM2得电，电动机便能正常运行。 串电阻起动的优点是控制线路结构简单，成本低，动作可靠，提高了功率因数，有利于保证电网质量。但是，由于定子串电阻降压起动，起动电流随定子电压成正比下降，而起动转矩则按电压下降比例的平方倍下降。同时，每次起动都要消耗大量的电能。因此，三相鼠笼式异步电动

13、机采用电阻降压的起动方法，仅适用于要求起动平稳的中小容量电动机以及起动不频繁的场合。大容量电动机多采用串电抗降压起动。3.3.2串自耦变压器降压起动控制线路在自耦变压器降压起动的控制线路中，限制电动机起动电流是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。自耦变压器的初级和电源相接，自耦变压器的次级与电动机相联。自耦变压器的次级一般有3个抽头，可得到3种数值不等的电压。使用时，可根据起动电流和起动转矩的要求灵活选择。电动机起动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦起动完毕，自耦变压器便被切除，电动机直接接至电源，即得到自耦变压器的一次电压，电动机进入全电压运行。通常称这种自耦变压器为起动补偿器

14、。这一线路的设计思想和串电阻起动线路基本相，都是按时间原则来完成电动机起动过程的。在自耦变压器降压起动过程中，起动电流与起动转矩的比值按变比平方倍降低。在获得同样起动转矩的情况下，采用自耦变压器降压起动从电网获取的电流，比采用电阻降压起动要小得多，对电网电流冲击小，功率损耗小。所以自耦变压器被称之为起动补偿器。换句话说，若从电网取得同样大小的起动电流，采用自耦变压器降压起动会产生较大的起动转矩。这种起动方法常用于容量较大、正常运行为星形接法的电动机。其缺点是自耦变压器价格较贵，相对电阻结构复杂，体积庞大，且是按照非连续工作制设计制造的，故不允许频繁操作。3.3.3 Y降压起动控制线路线路设计思

15、想：Y降压起动也称为星形三角形降压起动，简称星三角降压起动。这一线路的设计思想仍是按时间原则控制起动过程。所不同的是，在起动时将电动机定子绕组接成星形，每相绕组承受的电压为电源的相电压220V，减小了起动电流对电网的影响。而在其起动后期则按预先整定的时间换接成三角形接法，每相绕组承受的电压为电源的线电压380V，电动机进入正常运行。凡是正常运行时定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机，均可采用这种线路。定子绕组接成Y降压起动的自动控制线路如图8所示。图8 Y降压起动控制线路图中，可以看到主电路中有三组主触点，其中接触器KM2和KM3主触点一定不能同时闭合，意味着电源将被短路。所以，控制线路的设计

16、必须保证一个接触器吸和时，另一个接触器不能吸和，这就叫做互锁。也就是说KM2和KM3两个接触器需要互锁。通常的方法是在控制线路中解除其KM2与KM3线圈的支路里分别串联对方的一个动断辅助触电。这样，每个接触器线圈能否被接通，将取决于另一个接触器是否处于释放状态，如解除其KM2已接通，它的动断辅助触点八KM3线圈的电路断开，从而保证KM2和KM3两个接触器不会同时吸合。这一对动断触点叫做互锁触点。Y-降压起动控制线路的工作原理如下：合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，这时，接触器KM1、KM2时间继电器KT线圈通电，解除其KM1主触点和自锁触点闭合。KM2主触点闭合与KM2互锁触点断开，电动机

17、按Y形接法起动，经过所整定延时时间后，时间继电器KT的动合触点闭合和动断触点断开，使接触器KM2线圈断电，接触器KM2主触点断开，电动机暂时断电，同时接触器KM2互锁触点闭合，使得接触器KM3线圈通电，接触器KM3主触点和自锁触点闭合，电动机改为三角形连接，然后进入稳定运行，同时接触器KM3互锁触点断开，使时间继电器KT线圈断电。Y接法的起动的电流仅为接法的三分之一，从而限制了起动电流，但是Y接法的起动转矩为接法的三分之一，所以Y-起动只适用空载或轻载起动。这种方法适用在正常运行时绕组是三角接法的电机。电机定子的六个线头都引出来，接到换接开关上。在起动时先将定子接成星型，这时加在每相绕组上的电压将为额定电压的倍，待起动完成后再改接到三角接法，加上额定电压。下图是星三角启动的接线图。 图9 星型三角起动的接线图 结论三相异步电动机星三角启动的优点是附加设备少，操作简便。所以现在生产的小型异步电动机常采用这种方法。为了便于采用星三角启动，小型异步电动机的定子绕组一般设计成三角形连接，刚开始采用星型连接的电流是三角连接的三分之一，从而减小启动电流，保护电网安全，待启动后改为三角形连接，转矩就为开始星连接的三倍，从而保证对电机力矩的要求。致谢毕业论文设计是一项证明自己在学校期间学习的成果的文章，我所能写出这片论文，首先是要感谢 老师,学习期间耐心教导我，无论什么时候