９.5 鼠笼式异步电动机的起动方法
电机的运行过程包括起动、稳定运行、制动等过程。
电机的起动过程是指电机投入电网后，从静止状态加速到稳定运行转速的过程。
对起动过程的一般要求
要有足够大的起动转矩，以保证系统正常起动；
在保证足够的起动转矩的条件下，起动电流要小；
起动设备结构简单、操作方便、能量损耗小。
生产机械若对起动过程有特殊要求，可按实际情况确定。
鼠笼式异步电动机的起动方法
直接起动
降压起动
定子串接对称电阻起动
定子串接对称电抗起动
自耦变压器降压起动
星形—三角形（Ｙ—Δ）降压起动
9.5.1 直接起动
又称全压起动
即异步电动机不采取任何措施，直接通过闸刀开关或接触器把全部电源电压加到异步电动机的定子绕组上的起动方法。
直接起动是一种最简单的起动方法。
优点: 起动设备简单、操作方便。
要求：
?电动机的容量不超过变压器的３０％
异步电动机直接起动的特点
异步电动机直接起动时，起动电流大；
原因：在刚起动的瞬间，转子不动，n =0，转差率最大，s =1，转子感应电势E 2'=sE 20最大，使转子电流最大，定子电流也最大。一般，起动电流倍数i st =4～7，即起动电流为额定电流的4～7倍，或更大。
异步电动机直接起动时，起动转矩T st 小。
原因：在刚起动的瞬间，转差率最大，s =1，转子电流频率f 2=sf 1=f 1最大，转子电抗x 2远大于转子电阻r 2，使转子功率因数很低。同时，由于起动电流I st 大，使定子压降很大，定子感应电势E 1比电源电压U 1小很多，则与E 1成正比的Φ也小很多。由物理表达式，即电磁转矩公式T =C T ΦI 2’cos ?2’，虽然I st 很大，但Φ、cos ?2‘均很低，使得T st 很小。
直接起动的特点实际就是它的缺点。
改善起动性能的手段
为改善异步电动机的起动性能，必须从两方面入手： 一是减小起动电流；
二是提高起动转矩。
按照生产机械的不同要求，采取合理的起动方式。
鼠笼型三相异步电动机传统启动与软启动的优缺点 一、前言 随着国民经济的飞速发展，科学技术的日新月异，钻井设备的更新与发展，对电气配套设备的技术要求也越来越高。软启动控制系统得到了广泛的应用。如：水站配电柜、高低压移动变电站、无人值守泵站、无人值守供热站、各种遥控调度系统、生产作业自动化等等。这正是国家实现科学技术现代化的重要标志，也是每一个技术人员肩负的重要责任。 软启动技术的应用，给我们提出了很多要求。如电网的波动性，执行机构的智能配套等，都要求越来越严格。作为重要驱动执行机构的电动机来说，它的控制方式受到广大技术人员的高度重视。既要为智能控制打下良好基础，又要降低电动机起动时对电网的冲击。所以，不得不在电动机的起动设备上做工作。 鼠笼型异步电动机电子软启动器的诞生给技术人员解决了这个问题。它既能改变电动机的起动特性保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，又能降低起动冲击，而且配有计算机通讯接口实现智能控制。 二、电动机起动方式的选择 传统启动装置与软启动装置的优缺点： 电动机传统启动方式有自耦减压、Y/△减压、延边△减压及串电抗器减压（磁控式），其共同特点是控制线路简单，启动转矩不可调并有二次冲击电流，对负载有冲击转矩。如电网电压下降可能会造成堵转。上述方式在停机时均为瞬间动作，如无机械缓冲装置会对相关设备造成损坏。 软启动装置有下特点：
1)降低电机启动电流和配电容量，避免增容投资。 2)降低启动机械应力，延长电机及相关设备的寿命。 3)启动参数可视负载调整，以达到最佳启动效果。 4)多种启动模式及保护功能，易于改善工艺、保护设备。 5)备有外控端子，可方便实现异地控制或自动控制。 6)全数字开放式操作显示键盘，操作灵活简便。 7)高度集成的Intel微处理器控制系统，性能可靠。 8)大电流无触点交流开关无级调压，调压范围宽、过载能力强。 9)产品可用作频繁或不频繁启动。 有关研究资料报道，绝大部分故障都是在启动过程中出现的，软启动的出现，避免了以上传统启动的缺点。 作为应用最广泛的鼠笼型异步电动机，它采用降压起动的条件：一是电动机起动时，机械不能承受全压起动的冲击转矩；二是电动机起动时，其端电压不能满足规范要求；三是电动机起动时，影响其他负荷的正常运行。 对于降压起动目前有两种方式，一种是降压起动，一种是软起动。他经过了三个发展阶段，一是“Y-Δ” 起动器和自藕降压起动器，二是磁控式软启动器，三是目前最先进最流行的电子软启动器。电子软启动器一般都是采用16位单片机进行智能化控制，他既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击，同时，还能实现直接计算机通讯控制，为自动化智能控制打下良好的基础。 它们的造价比较是：“Y-Δ”起动器须六根出线而且故障率太高，维修
（一）PMSM的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上，永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中，定子与转子始终处于相对运动状态，永磁体与绕组，绕组与绕组之间相互影响，电磁关系十分复杂，再加上磁路饱和等非线性因素，要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型，我们通常做如下假设： 1）忽略电机的磁路饱和，认为磁路是线性的； 2）不考虑涡流和磁滞损耗； 3）当定子绕组加上三相对称正弦电流时，气隙中只产生正弦分布的磁势，忽略气隙中的高次谐波； 4）驱动开关管和续流二极管为理想元件； 5）忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型山电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成，在两相旋转坐标系下的数学模型如下： （1）电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示： 叫=RJd + Ld - — 3趴 at 此 dt 其中，Rs为定子电阻；ud、uq分别为d、q轴上的两相电压；id、iq分别为d、q轴上对应的两相电流；Ld、Lq分别为直轴电感和交轴电感；为电角速度；巾d、Wq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程，则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换，如下式所示。 / X cos 8 一sin。 （22 、 2 / \ = cos（。一—-sm(8— 3 3 宀 2 2 cos(& + -?r) 一sin(8 + - I 3 3丿 （2）d/q轴磁链方程： 其中，Wf为永磁体产生的磁链，为常数，,而◎=% 是机械角速度，P为同步电机的 极对数，3c为电角速度，eO为空载反电动势，其值为
电动机基本知识 电动机通常简称为电机，俗称马达，在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的作用就是将电能转换为机械能。 1、按工作电源分类 根据工作电源的不同，电动机可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机根据电源相数分为单相电动机和三相电动机。直流电动机又分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。 2、按结构和工作原理分类 电动机按结构及工作原理可分为同步电动机和异步电动机两种。同步电动机又分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机 3 种。异步电动机又分为感应电动机和交流换向器电动机两种。感应电动机又分为单相异步电动机、三相异步电动机和罩极异步电动机3 种。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机 3 种。 3、按启动与运行方式分类 电动机按启动与运行方式可分为电容启动式电动机、电容启动运转式电动机和分相式电动机。
4、按用途分类 电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具（包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具）用电动机、家电（包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、复读机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀、电动自行车、电动玩具等）用电动机、其他通用小型机械设备（包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等）用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。 5、按转子的结构分类 电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机（早期称为鼠笼型异步电动机）和绕线转子感应电动机（早期称为绕线型异步电动机）。 6、按运转速度分类 电动机按运转速度可分为低速电动机、高速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有极恒速电动机、无极恒速电动机、有极变速电动机和无极变速电动机外，还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM 变频调速电动机和开关磁阻调速电动机。 7、按防护形式分类
电动机有哪些启动方式？ 电动机是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。 AST电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到电动机万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 启动方式 电动机启动方式包括：全压直接启动、自耦减压起动、y-δ起动、软起动器、变频器。(1)全压直接起动 在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于11kw的电动机不宜用此方法。 (2)自耦减压起动 利用自耦变压器的多抽头减压，既能适应不同负载起动的需要，又能得到更大的起动转矩，是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。它的最大优点是起动转矩较大，当其绕组抽头在80%处时，起动转矩可达直接起动时的64%。并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。 (3)y-δ起动 对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动(y-δ起动)。采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。在星三角起动时，起动电流才2—2.3倍。这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。除此之外，星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。 (4)软起动器 这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，主要用于电动机的起动控制，起动效果好但成本较高。因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大，对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高，因为涉及到电力电子技术，因此对维护技术人员的要求
交流电动机减压软启动系统仿真 摘要：近三十多年来，国外对晶闸管三相交流调压电路进行了广泛的研究，在工业应用领域得到广泛应用，在某些领域应用显示出独特的技术优势。低电压软启动器以体积小，转矩可以调节、启动平稳、冲击小并具有软停机功能等优点得到了越来越多的应用，本文简要介绍了目前常用的软启动器的类型及它们的特点，并总结了工程现场中选择软启动器时应注意的主要问题及经验公式。 关键词：异步电动机，软启动，晶闸管 一、概述 电动机作为重要的动力装置，已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。直流电动机其调速在过去一直占统治地位，但由于本身结构原因，例如换向器的机械强度不高，电刷易于磨损等，远远不能适应现代生产向高速大容量化发展的要求。异步电动机的启动是人们比较熟悉和关注的问题，从原理上讲只有两种方式：直接起动和降压起动。直接起动转矩大，对电网冲击影响大，只能在中小型电动机的启动上得到应用。在不允许直接起动的情况下，就需要采用降 ... 异步电动机的启动是人们比较熟悉和关注的问题，从原理上讲只有两种方式：直接起动和降压起动。直接起动转矩大，对电网冲击影响大，只能在中小型电动机的启动上得到应用。在不允许直接起动的情况下，就需要采用降压启动方式，降压启动一般有星／三角启动、自耦变压器降压启动及文中推荐的软启动器启动方法。交流电动机，特别是三相鼠笼式异步电动机，由于其结构简单、制造方便、价格低廉，而且坚固耐用，惯量小，运行可靠等优势，在工业生产中得到了极广泛的应用，也正在发挥着越来越重要的作用。 二、什么是软启动软及启动的现状 电动机的软启动和其他传统的启动方式相比，有以下特点： 1、在电动机的启动过程中电压无级平滑的从初始值上升到全压，使电机转矩在启动中有一个均匀增加的过程，促使电机启动特性“变软”，所以称为软启动。 2、限制电动机的启动电流，并可根据负载特性调整启动电流。 3、启动电压可调，在设定时间内，电机转速逐渐上升，避免出现转速冲击。 交流电动机和直流电动机相比存在许多优点，但当异步电机在起动过程中又有许多弊病。所谓起动过程是在交流传动系统中，当异步电动机投入电网时，
电动机起动方式的比较及选择 工业与民用建筑中的水泵与风机常采用笼型感应电动机拖动，恰当的选择其起动方式，具有重要的意义。笼型感应电动机的起动方式分为全压起动、降压起动、变频起动等，现对各种起动方式的特点进行简要分析，以利选择。 1 全压起动 1.1 全压起动的优点及允许全压起动的条件 全压起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为直接起动。全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。有人误认为降压起动比全压起动好，将15kW～75kW的电动机未经计算就采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，应当引起重视。尤其是消防泵等应急设备希望起动快，故障少，凡能采用全压起动者，均不应采用降压起动。全压起动的缺点是起动电流大，笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的4～7倍，如果电动机的功率较大，达到可与为其供电的变压器容量相比拟时，电动机的起动电流将会引起配电系统的电压显著下降，影响接在同一台变压器或同一条供电线路上的其他电气设备的正常工作，因此在设计规范中，对电动机起动引起配电系统的压降有明确规定。JGJ/T16－92《民用建筑电气设计规范》第10.2.1.1条规定：“交流电动机起动时，其端子上的计算电压应符合下列要求： (1)电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90％，电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85％。 (2)电动机不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器，且不频繁起动时，不应低于额定电压的80％。 (3)当电动机由单独的变压器供电时，其允许值应按机械要求的起动转矩确定。 对于低压电动机，还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。”对于自设变压器的高压用户，较容易满足上述电压波动值的限制，很可能允许全压起动，需要注意的是，《规范》中规定的电压是电动机端子上的计算电压，其真正目的却是为了限制电动机起动时配电系统的电压降，以免影响其他设备的运行。过去曾规定“电源母线”电压波动值，由于“母线”的含义对于多级配电系统来说，其位置不太明确，不易掌握。现规定电动机端子电压，既易满足配电系统的要求，又顾及到了相同条件下的其他电动机。《规范》规定电动机端子上的计算电压，实际
电动机基础知识 第一节、三相异步电动机介绍 一、电动机的分类 1、按电源分： （1）、直流电动机：直流电通入定子形成磁极，直流电由电刷和整流子通入电梳转子，两者作用产生转矩，将电能转变成机械能。 （2）、交流电动机：交流电通入定子产生旋转磁场，和转子带电流导体相作用产生转矩，而使电能转换成机械能。据转子导体中电流的产生方法不同，又分为同步电动机和异步电动机。两者的定子结构是相同的，只是转子不同。 A、同步电动机：一般是从外部将直流电由滑环通入转子线圈，此转子线圈中的带流导 体和定子旋转磁场作用而产生转矩，使转子旋转与定子的旋转同步。 B、异步电动机：转子导体中的电流是由定子磁场感应产生，气隙旋转磁场与转子导体中的感应电流相互作用产生转矩，从而实现电能转换成机械能的一种交流电动机其运行转速与旋转磁场转速间存在一定差异，即所谓异步。固称为异步电动机。又由于转子导体中的电流是由气隙旋转磁场感应产生，故亦称为感应电动机。使用电流单相和三相的不同，又有单相异步电动机和三相异步电动之分。由于三相异步电动机具有结构简单、制造、使用、维护方便，运行可靠等优点，因而广泛用于驱动机床、水泵、鼓风机、压缩机、起重卷杨设备、矿山机械、轻工机械及农用机械等，电力传动机械中有90﹪左右是由异步电动机驱动，其用电量约占总用电量的50﹪以上。 2、异步电动机的分类。异步电动机一般为系列产品，其系列、品种、规格繁多，又可分为许多类别。 （1）、按电机尺寸或功率大小分： 大型电机定小铁心外经＞1000mm或机座中心高＞630mm。 中型电机定子铁心外经500-1000mm或机座中心高在355mm-630mm。 小型电机定子铁心外经在100-500mm或机座中心高在80-315mm （2）、按系列产品用途分： 基本系列产量最大，使用范围最广的通用电机系列。如：Y系列、Y2系列小型三相异步电动机。 派生系列为满足不同使用要求，在基本系列的基础上作部分改动而派生的系列产品，其零部件与基本系列有较高的通用性和一定程度的统一性。如：YR系列绕线转子电动机，Y-WF系列户外防腐型电动机，YB系列隔爆型电动机。 专用系列为满足特殊使用要求而专门设计制造的系列产品。如：YZR、YZ系列起重冶金用电动机，DFP系列屏风电动机。 （3）、按冷却方式分：有自扇冷和自冷式两种 （4）、按安装方式分：有卧式安装、立式安装等安装型式。
三相异步电动机软启动装置设计 考生姓名：XXXXXXX 准考证号：XXXXXXXXXX 专业层次：XXXXXXX 院（系）：XXXXXXXXXXXX 指导教师：XXXXXXX 职称：XXXXXXX 二O一二年七月二十日
三相异步电动机软启动装置设计 考生姓名：XXXXXXXX 准考证号：XXXXXXXXXXXXXX 专业层次：XXXXXXXXXXX 指导教师：XXXXXXXX 院（系）：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 二O一二年七月二十日
摘要 三相异步电动机因具有结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉等优点，而广泛应用在工业、农业、交通运输业、国防工业以及其他各行各业中。但它也有明显的缺点，那就是起动转矩小，起动电流过大。这种情况对电机本身及周围电网都有非常不利的影响。为了减小异步电动机起动过程中对电网的冲击、消除传统降压起动设备的有级触点控制对异步电动机的冲击、改善异步电动机的起动特性，本文对基于单片机控制的晶闸管调压软起动器进行讨论。 本文首先阐述了软起动器晶闸管调压电路(即主电路)的工作原理，主要是基于晶闸管的三相异步电动机软启动器主电路设计和触发电路设计。然后是对电动机软启动器模式的设计，但主要还是软起动器的硬件电路设计。 本文设计的软起动器操作方便简单，能够使电机顺利起动。使之能达到了改善三相异步电动机起动性能的要求。在满足异步电动机起动转矩要求及降低起动电流的前提下，使电机能够平稳可靠起动。 关键词：异步电动机，晶闸管，软启动
Three phase asynchronous motor soft start device design ABSTRACT The three-phase asynchronous motor because of its simple structure, convenient manufacture, reliable operation, low price and the like, and is widely applied in industry, agriculture, transportation, defense industry and other industries. But it also has obvious shortcomings, the starting torque is small, large starting current. This situation on the motor itself and the surrounding network has very adverse effect. In order to reduce the asynchronous motor starting process of the impact of power grid, the elimination of the traditional step-down start equipment with level control for asynchronous motor to improve impact, induction motor, this paper based on single-chip microcomputer controlled thyristor voltage soft starter were discussed. This article first elaborated the soft starter thyristor voltage regulating circuit (i.e., working principle, main circuit) is mainly based on thyristor three-phase asynchronous motor soft starter the design of main circuit and trigger circuit design. The electric motor soft starter in model design, but mainly the hardware circuit design of soft starter. In this paper, the design of the soft starter of convenient and simple
三相异步电动机的优缺点 1、三相异步电动机的优点 三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三 相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连 接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 2、异步电动机存在的缺点 2.1笼型感应电动机存在下列三个主要缺点。 （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。 2.2 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：）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
第一部分三相异步电动机的基本知识 一、三相异步电动机概述： 作电动机运行的三相异步电机。三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜，得到了广泛的应用，其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。 1、什么叫电动机？ 将电能转变为机械能的电机。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为旋转电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到万千瓦级。电动机的使用和控制非常方便，具有自起动、加速、制动、反转、掣住等能力，能满足各种运行要求；电动机的工作效率较高，又没有烟尘、气味，不污染环境，噪声也较小。由于它的一系列优点，所以在工农业生产、交通运输、国防、商业及家用电器、医疗电器设备等各方面广泛应用。 各种电动机中应用最广的是交流异步电动机（又称感应电动机）。它使用方便、运行可靠、价格低廉、结构牢固，但功率因数较低，调速也较困难。大容量低转速的动力机常用同步电动机（见同步电机）。同步电动机不但功率因数高，而且其转速与负载大小无关，只决定于电网频率。工作较稳定。在要求宽范围调速的场合多用直流电动机。但它有换向器，结构复杂，价格昂贵，维护困难，不适于恶劣环境。20世纪70年代以后，随着电力电子技术的发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始得到应用。 电动机在规定工作制式（连续式、短时运行制、断续周期运行制）下所能承担而不至引起电机过热的最大输出机械功率称为它的额定功率，使用时需注意铭牌上的规定。 电动机运行时需注意使其负载的特性与电机的特性相匹配，避免出现飞车或停转。电动机的调速方法很多，能适应不同生产机械速度变化的要求。一般电动机调速时其输出功率会随转速而变化。从能量消耗的角度看，调速大致可分两种：⑴、保持输入功率不变。通过改变调速装置的能量消耗，调节输出功率以调节电动机的转速。 ⑵、控制电动机输入功率以调节电动机的转速。 2、什么是异步电机？ 利用气隙旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用产生电磁转矩，从而实现能量转换的交流电机。主要作电动机用。异步电机的转子实际转速总是低于（作电动机运行）或高于（作发电机运行）旋转磁场的转速，两者始终存在一定差异，故称异步。异步是这种电机产生电磁转矩的必要条件。由于转子绕组电流是感应而生的，所以异步电机也称为感应电机。如果旋转磁场和转子的转速分别为n s和n，则异步电机的转差率s为 它代表转子导体与旋转磁场之间的相对运动速度。在电源电压和频率一定的条件下，转子导体中的电动势、电流及异步电机的运行状态都由转差率决定。 当转差率s不同时，异步电机有3种不同的运行状态： 0＜s≤1，n S＞n≥0 电动机运行
封面 作者:PanHongliang 仅供个人学习
浙江大学远程教育学院 本科生毕业论文（设计）题目交流电动机减压软启动系统的设汁 专业05秋电气工程与自动化（专本） 学习中心洛阳 姓名徐爱荣学号D20505320011 指导教师屈稳太 2007 年12 月4 日
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摘要 从交流电机发展至今，三相交流异步电动机得到了广泛的应用，其性能和功率在不断的提高，电压从低压发展到高压?随着三相交流异步电动机功率的提高，其启动过程也出现诸多弊端，如三相交流异步电动机直接启动时，启动电流一般可达5-8倍的额定电流，较大的启动电流流过电机绕组，产生大量热量，加速绝缘老化，影响电机寿命. 在三相交流异步电动机不宜采用直接启动的时候，可考虑采用电动机降压启动或其它启动方式.三相晶闸管调压软启动是近年来发展的新技术，采用反并联接线的晶闸管接在电动机的三相绕组上，在电动机启动过程中通过控制晶闸管导通角的大小，使电动机的启动电流可根据工作要求设定的规律变化.本文详细分析了调压软启动的原理并且建立了相应的仿真模型并对其进行了验证. 关键字：直接启动启动电流软启动仿真 目录 交流电动机传统启动技术1 （-）三相交流异步电动机的直接启动及其存在的问题1 1.三相交流异步电动机的简化数学模型1 2.直接启动所存在的问题2 （二）三相交流异步电动机的传统启动技术及其存在的问题2 二. 交流电动机降压软启动技术3 （-）降压软启动器调节原理3 （二）降压软启动器的主电路结构4 （三）晶闸管调压原理4 （四）降压软启动的启动方式及其控制策略5 1.限流软启动5 2.电压斜坡启动5 3.转矩控制启动5 4.转矩加突跳控制启动5 5.停车方式6 三. 系统仿真及结果6 （一）Matlab/Simulink X具简介 6 （二）异步电动机直接启动仿真6 （三）异步电动机降压软启动仿真7 1.功能模块设计8 2.仿真实验9 四. 毕业设计小结10 五. 致谢10 参考文献11 2/2
异步电动机几种启动方式的介绍 电动机作为重要的动力装置,已被广泛用于工业、农业、交通运输、国防军事设施以及日常生活中。直流电动机其调速在过去一直占统治地位,但由于本身结构原因,例如换向器的机械强度不高,电刷易于磨损等,远远不能适应现代生产向高速大容量化发展的要求。而交流电动机,特别是三相鼠笼式异步电动机,由于其结构简单、制造方便、价格低廉,而且坚固耐用,惯量小,运行可靠等优势,在工业生产中得到了极广泛的应用,也正在发挥着越来越重要的作用。 1 软启动的现状与各种启动方式的比较 交流电动机和直流电动机相比存在许多优点,但当异步电机在起动过程中又有许多弊病。所谓起动过程是在交流传动系统中,当异步电动机投入电网时,其转速由零开始上升,转速升到稳定转速的全过程。 如不采用任何起动装置的情况下,直接加额定电压到定子绕组起动电动机时,电机的起动电流可达额定电流的4倍～8倍,其转速也在很短时间内由零上升到额定转速。同时三相感应电动机起动时的转矩冲击较大,一般可达额定转矩的2倍以上。起动时过高的电流一方面会造成严重的电网冲击,给电网造成过大的电压降落,降低电网电能质量并影响其他设备的正常运行。而过大的转矩冲击又将造成机械应力冲击,影响电动机本身及其拖动设备的使用寿命。因此,通常总是力求在较小的起动电流下得到足够大的起动转矩,为此就要选择合适的起动方法。在选择起动方法时可以根据具体情况具体要求来选择。 对三相鼠笼式异步电动机的起动电流的限制,通常有定子串接电抗器起动、Y-△起动、自藕变压器降压起动、延边三角形起动。而对绕线式交流电动机,常采用转子串接频敏变阻器起动、定子串电阻分级起动。这些传统的起动方法都存在一些问题。 (1)定子串接电阻起动:由于外串了电阻,在电阻上有较大的有功损耗,特别对中型、大型异步电动机更不经济,因此在降低了起动电流的同时,却付出了较大的代价,即起动转矩降低得更多,一般只能用于空载和轻载。 (2)Y—△起动:Y—△起动方法虽然简单,只需一个Y—△转换开关。但是Y—△起动的电动机定子绕组六个出线端都要引出来,对于高电压的电动机有一定的困难,一般只用于380V电动机。 (3)自耦变压器降压起动:自耦变压器降压起动,与定子串接电抗器起动相比,当限定的起动电流相同时,起动转矩损失的较少;比起Y—△起动,有几种抽头供选用比较灵活,并可以拖动较大些的负载起动。但是自耦变压器体积大,价格高,也不能拖动重负载起动。
& 交流电动机减压软起动系统仿真 1 设计要求与方案 电机参数为：额定电压U =380V 、频率50f Hz =、定子电阻s R =Ω、额定功率P =、定子自感s L =、转子电阻r R =Ω、额定转速n =1420rpm 、转子自感l r L ＝、级对数p n ＝2、互感m L ＝、转动惯量J =·m2。 要求完成的主要任务: （1）设计软起动器原理图； （2）建立软起动器仿真模型； （3）仿真得出软起动与全压起动输入电压有效值、电动机电流瞬时值、转速变化曲线。 @ 2 原理和参数 设计原理 在有限供电系统中较大容量的交流电动机起动时，由于起动电流过大，会引起电网电压下降，而影响其他用电设备的正常工作，所以一般较大容量的交流电动机都采用减压起动方式，以减小起动电流。传统的减压起动方法有星-三角起动和自耦变压器起动等。现在应用晶闸管交流调压器原理的软起动器已经大量面市，晶闸管软起动器可以通过电压的调节，限制起动电流，并且使电动机有较大的起动转矩，在起动结束后在经过接触器切除软起动器，让电动机直接连接三相电源完成起动过程。晶闸管软起动的原理图如图1所示。软起动电路由三相晶闸管调压电路和软起动控制器（给定积分器）、触发器等组成，起动时通过控制器使晶闸管控制角从大到小变化，而电动机电压从小到大逐次上升。其仿真电路图如图2所示。通过仿真可以研究软起动器的控制曲线，电流限制效果和电动机
转矩的情况。 图1 晶闸管软起动的原理图 图2 晶闸管软起动的仿真图 双向晶闸管模块VT ] 双向晶闸管模块VT 如图3所示，参数默认。 起动信号 给定积分器 信号匹配 触发器 【 晶闸管 三相调压 M 3~
电动机启动方式的选择 解析 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
电机启动方式的选择 笼型感应电动机全压起动的优点，用简便计算及列表方法表示全压起动时配电系统的压降，并对全压起动和各种降压起动的特点进行分析比较，以便选择，同时对风机、水泵的起动转矩作了简要分析?笼型感应电动机全压起动星三角换接起动自耦变压器降压起动起动电流起动转矩,工业与民用建筑中的水泵与风机常采用笼型感应电动机拖动，恰当的选择其起动方式，具有重要的意义。笼型感应电动机的起动方式分为全压起动、降压起动、变频起动等，现对各种起动方式的特点进行简要分析，以利选择 1 全压起动 1.1 全压起动的优点及允许全压起动的条件 全压起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为直接起动。全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。有人误认为降压起动比全压起动好，将15kW的电动机未经计算就采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，应当引起重视。尤其是消防泵等应急设备希望起动快，故障少，凡能采用全压起动者，均不应采用降压起动? 全压起动的缺点是起动电流大，笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流5~7倍，如果电动机的功率较大，达到可与为其供电的变压器容量相比拟时，电动机的起动电流将会引起配电系统的电压显着下降，影响接在同一台变压器或同一条供电
摘要 三相交流异步电动机因其结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉等优点而广泛应用于商业、工农业生产、国防和日常电气设备中。随着现代工业技术和生产工艺的发展，人们对电机的起动控制要求越来越高。传统的降压起动方式因不能真正消除电流冲击，已经无法满足工业生产的需要。软启动器的问世则解决了上述难题，他平滑了电机的起动过程，消除了电流冲击，真正实现了电机的无级起动控制。 本文利用MATLAB软件进行了系统仿真。掌握了电机在不同起动方式下电流、电压和转矩参数的变化规律。仿真结果验证了设计思路的正确性，为以后的软硬件设计打下了理论基础。 关键字：异步电机软启动MATLAB
目录 1.设计任务及要求 (3) 2.设计原理 (3) 2.1传统软起动方式及适用场合 (3) 2. 2晶闸管软起动器的性能 (4) 2. 3软起动器的运行方式及选型 (4) 2. 4电动机软起动器的几种起动方式 (6) 3.设计方案 (8) 4.设计方案的输出波形 (9) 5.心得体会 (15) 参考文献 (16)
交流电动机减压软起动系统仿真 1.设计任务及要求 电机参数为：额定电压U=380V、频率50 f Hz =、定子电阻s R=0.435Ω、额定功率P=2.2KW、定子自感s L=0.002mH、转子电阻r R=0.816Ω、额定转速n=1420rpm、转子自感l r L＝0.002mH、级对数p n＝2、互感m L＝0.069mH、转动惯量J=0.19kg·m2。 要求完成的主要任务: （1）设计软起动器原理图； （2）建立软起动器仿真模型； （3）仿真得出软起动与全压起动输入电压有效值、电动机电流瞬时值、转速变化曲线。 2.设计原理 2.1传统软起动方式及适用场合 降压启动的目的是减小启动电流,但它同时也使启动转矩下降.对于重载启动，带有大的峰值负载的生产机械,就不能用这种方式启动。传统的降压启动有以下几种方法： (1) 星形/三角形转换器：这种方法适用于正常运行时定子绕组采用△接法的电动机。定子有6个接头引出，接到转换开关上，启动时采用星形接法，启动完毕后再切换成△接法。启动电压较运行电压降低了3倍。这种启动设备的优点是启动设备简单，启动过程中消耗能量少。 (2) 自耦变压器降压启动：自耦变压器高压边接电网，低压边接电动机，一般有几个分接头，可选择不同的电压比，相对于不同启动转矩的负载，在电动机启动后再将其切除。其优点是启动电压可以选择，如0.65，0.8或0.9U N，以适应不同负载的要求。缺点是体积大，重量重，且要消耗较多有色金属，故障率高，维修费用高。 (3) 磁控软启动器：磁控软启动器是利用控磁限幅调压的原理，在电动机启动过程中电压可由一个较低的值平滑地上升到全压，使电动机轴上的转矩匀速增加，启动特性变软，并可实现软停车。但其起控电压在200V左右，用户不可调整，会有较大的电流冲击，且体积较大。
电动机维修基础知识 洛阳机电技术学校 1．三相电动机的铭牌 交流异步电动机铭牌：主要标记以下数据，并解释其意义如下： （1）额定功率（P）：是电动机轴上的输出功率。 （2）额定电压：指绕组上所加的电压。 （3）额定电流：定子绕组线电流。 （4）额定转速：（r/min）：额定负载下的转速。 （5）温升：指绝缘等级所耐受超过环境温温度。 （6）工作定额：即电动机允许的工作运行方式。 （7）绕组的接法：△或Y形连接，与额定电压相对应。 例如：某台电机、铭牌介绍： （1）型号： “112” 例如：Y112M-4 中表示Y系列鼠笼式异步电动机（YR表示绕线式异步电动机）， 表示电机的中心的高为112mm，“M”表示中机座（L表示长机座，S表示短机座），“4” 表示4极电机。 （2）额定功率： 电动机在额定状态下运行时，其轴上所能输出的机械功率称为额定功率。 单位：W或KW。 （3）额定转速： 在额定状态下运行时的转速。转子没分钟的转数，单位：转/分 （4）额定电压： 额定电压是电动机在额定运行状态下，电动机定子绕组上应加的线电压值。 Y系列电动机的额定电压都是380V的。 对于Y、Y2系列 凡功率：3千瓦及以下的电机，定子绕组接法：均为星形连接（Y）， 4千瓦以上的电机接法：都是三角形连接（△）。 铭牌上标明的电压220/380伏和接法△/Y,表示绕组按△形连接,额定电压是220伏, 按Y形连接时,额定电压是380伏。 （5）额定电流： 电动机加以额定电压，在其轴上输出额定功率时，定子从电源吸取的线电流值， 称为：额定电流。 电动机的电流有三种： a：额定电流、 b：启动电流、 c、空载电流。如:----铭牌上注明的电流2.8/1.62安表示：绕组按△形连接在220伏额定电压下工作时的额定电流是2.8安；按Y形连接在380伏额定电压下工作时的额定电流是1.62安。 55千瓦以下的四极式电动机，在380伏电压下，工作时额定电流值，大约是额定功率值的2倍。电动机在启动时，因为转子尚未转动，电流很大，通常是额定电流的4-7倍。为此，功率较大的电动机使用时必须采取降压启动。启动时降压，使起动电流不致过大。待转子加速到正常转速时，再把电动机就直接接在电源上正常工作。
交流异步电动机软起动器 【摘要】本文介绍了大功率电动机的软起动方式，以及软起动的特点和应用。 【关键词】交流异步电动机智能软起动器电机起动性能 1.前言 20世纪90年代以来，大功率笼型异步电动机的应用越来越广泛，而大功率电动机起动必然伴随两个问题，即大的电流冲击和机械冲击。在大功率电动机起动时这两个问题的危害性是十分严重的，必须引起足够的重视。传统的减压起动方式（如自耦降压等），是不能从根本上解决这两个问题的。软起动技术就是在这个背景下成熟和发展起来的。 所谓电动机软起动，就是在电动机起动过程中，在电动机主回路串接变频变压器件或分压器件，使电动机端电压从某一设定值自动无级上升至全压，电动机转速平稳上升至全速的一种电动机起动方式。软起动应该有以下两个基本特点：一是整个过程中电动机平稳加速，无机械冲击;二是尽可能的降低起动电流，切换时没有电流冲击。 随着电力电子技术的快速发展，智能型软起动器得到广泛应用。智能型软起动器是一订软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装备。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电动机，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等。此外，它还具有多种对电机动机保护功能，这就从根本上解决了传统的减压起动设备的诸多弊端。 2.起动性能的比较 软起动与传统减压起动性能指标的比较见表1。 3.工作原理与运行特点 三相交流异步电动机的起动转矩T st直接与所加电压的二次方有关，也就是说，只要降低电动机接线端子上的电压就会影响这些值，如图所示。软起动的工作原理是通过控制串接于电源与被控制电动机之间的三相反串并联晶闸管的导通角使电动机的端子电压从预先设定的值上升到额定电压。软起动框图如下： 268
电机基本知识及故障诊断 南阳防爆集团有限公司 赵泰忠 二00四年五月
电机基本知识及故障诊断 一、电机基本知识 电机是电动机和发电机的统称，通常分为直流电机和交流电机两大类，交流电机分为异步电机与同步电机两类。 1、同步电机 转子转速与旋转磁场的转速相同的一种交流电机，它具有可逆性。可作发电机运行，也可作电动机运行，还可作补偿机运行。 2、异步电动机 异步电动机是一种基于电与磁相互依存又相互作用而达到能量转换目的的机械。它的定子、转子在电路上是彼此独立的，但又是通过电磁感应而相互联系的，其转子转速永远低于旋转磁场的转速，即存在有转差率，故称为异步电动机。 工作原理：电机定子通入三相交流电时即可产生旋转磁场，假设旋转磁场为顺时针转动，静止的笼形转子切割磁力线产生感应电流，通电导体在磁场中受力，且此转矩与磁场旋转方向一致，所以转子便顺着旋转磁场方向转动起来。 3、电机产品型号编制方法 产品型号由产品代号、规格代号、特殊环境代号和补充代号等四个部分组成，示例： YB2 - 200L-2 WF1 特殊环境代号（户外防中等腐蚀） 规格代号（中心高-铁心长度-极数/大 型电机用功率-极数/铁心外径表示） 产品代号（隔爆型三相异步电动机）
我公司低压电机（1140V及以下）主要产品代号有：Y、YDDC、YA、YB2、YXn、YAXn、YBXn、YW、YBF、 YBK2、YBS、YBJ、YBI、YBSP、YZ、YZR等；高压电机（3000V及以上）主要产品代号有：Y、YKK、YKS、Y2、YA、YB、YB2、YAKK、YAKS、YBF、YR、YRKK、YRKS、TAW、YFKS、QFW等。 常用特殊环境代号有：W（户外型）、WF1（户外防中等腐蚀型）、WF2（户外防强腐蚀型）、F1（户内防中等腐蚀型）、F2（户内防强腐蚀型）、TH（湿热带型）、WTH（户外湿热带型）、TA（干热带型）、T（干、湿热合型）、H（船或海用）、G（高原用）。 4、工作制（S类） S1—连续工作制 S2—短时工作制 S3--断续周期工作制 S4—包括起动的断续工作制 S5—包括电制动的断续工作制 S6—连续周期工作制 S7—包括电制动的连续周期工作制 S8—包括变速负载的连续周期工作制 S9—负载和转速非周期变化工作制 5、防护型式：IPXX 第一位数字表示：防止人体触及或接近壳内带电部分及壳内转动部件，以及防止固体防异物进入电机。第二位数字表示：防止由于电机进水而引起的有害影响。第一位数字、第二位数字含义见下表；