绕线式异步电动机转子串电阻分级起动综述

课程设计名称: 电机与拖动课程设计题目：绕线型三相异步电动机串电阻启动专业：电气工程及其自动化班级：电气09-1姓名：XXX学号：XXXXXXXXXXXXXX大学课程设计成绩评定表三相异步电动机是交流电机的一种，主要用作电动机使用，因其结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工农业当中应用最普遍的电动机.但是启动电流大是所有电动机启动的共性，电动机启动过程要求启动电流不能超出允许范围而且启动转矩不能太小，启动电流过大可能导致绕组烧坏，启动转矩太小会导致电动机启动过程缓慢甚至不能启动.所以,研究一种可行而适用易操作的启动方案就变得十分必要了。

本课题研究绕线型三相异步电动机的电枢串电阻启动,通过理论计算，给出启动级数、各级启动电阻等详细参数,以达到增加最初起动转矩，使电动机以最大转矩T起动，避免因直接起动产生较大电流而带来的危害，提高启动的平稳性的可观效果。

关键词：异步电动机电枢串电阻启动引言 (1)1三相异步电动机 (2)1.1 三相异步电动机的基本结构 (2)1.1。

1 定子 (2)1.1.2 转子 (2)1.2 三相异步电动机的工作原理 (2)1。

2。

1 旋转磁场…………………………………………………………21.2。

2 电磁转矩的产生 (3)1。

3 异步电动机的启动方法 (3)1。

4 异步电动机的启动指标 (3)2 绕线形异步电动机串电阻启动 (4)2。

1 启动过程分析 (4)2.1.1 串联启动电阻Rst和Rst启动 (4)2。

1。

2 切除启动电阻Rst2………………………………………………52.1。

3 切除启动电阻Rs1 (5)2。

2 启动电阻的计算 (5)2。

2.1 选择起动转矩Tst1和切换转矩Tst2……………………………52.2。

2 求出起动转矩比β (5)2.2。

3 求出起动级数m (5)2。

2.4 重新计算β,校验T ，是否在规定范围内 (7)2.2。

5 求出转子每相绕组的电阻R (7)2。

绕线电动机的转子串频敏变阻器起动
的动作原理
绕线型异步电动机转子串电阻的起动方法中，转子电阻是逐级切除的，转子电流及转矩会突然变化，产生机械冲击，使运行不平稳。

频敏变阻器的阻抗能够随着电动机转速的上升、转子电流频率的下降而自动减小，它是绕线型异步电动机较为理想的一种起动装置。

（1）频敏变阻器
频敏变阻器就是一个铁心损耗非常大的三相电抗器。

它的铁心由较厚的钢板叠成，三个绕组接成星形串联在转子电路中，电动机转速增高时，转子和旋转磁场的相对转速减小，转子电流频率降低，频敏变阻器的磁滞损耗减小，阻抗减小，电动机转子串频敏变阻器起动的控制电路如图1所示。

图1 电动机转子串频敏变阻器起动的控制电路
（2）电动机转子串频敏变阻器起动的控制电路的工作过程
合上电源开关QS，按下起动按钮SB2，接触器KMl线圈通电自锁，电动机接通三相交流电源转子串频敏变阻器起动，同时时间继电器KT线圈通电延时开始。

延时结束时，KT 的延时闭合触点闭合，K线圈通电并自锁，K的动断触点断开热继电器FR的旁路触点加入电路作过载保护，K的一个常开触点接通KM2线圈，KM2动合触点闭合切除频敏变阻器。

（3）频敏变阻器的使用和调整
使用中当频敏变阻器的起动特性不太理想时，就需要结合现场情况作某些调整，来满足生产的需要。

主要包括如下两点：
①改线圈匝数：频敏变阻器绕组有三个抽头，分别为100％（起动电流过大时用）、85％（出厂）、71％匝数（起动电流过小时用）。

②磁路调整：刚起动和切除频敏变阻器时，防止冲击电流，加大上轭板与铁芯气隙。

哈尔滨理工大学荣成学院《可编程序控制器课程设计》---用PLC控制的三相绕线式转子异步电动机转子串电阻启动专业：班级：姓名：学号：日期：一、实验目的1．掌握可编程控制器程序的应用系统的调试、监控、运行方法。

2．进一步熟悉常用设备、元器件的类型和特征，并掌握合理运用原则和使用方法。

培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

3．借助课程设计中的对三相绕线式转子异步电动机转子串电阻启动PLC设计，提高和掌握可编程序控制器的各种实际应用的能力。

4．综合运用所学的理论知识独立完成一个课题，培养学生独立分析和解决实际问题的能力,学会撰写课程设计总结报告。

二、实验内容及要求1.实验任务：根据电气实验原理图将其进行PLC改造。

在启动前，启动电阻全部接入电路中，在启动过程中，启动电阻被逐级地短接切除，正常运行时所有外接启动电阻全部切除。

具体操作要求：按下启动按钮主电路的主触点闭合，自锁，延时5S，R1电阻切除，延时3S后R2电阻切除，再延时3S后所有电阻均切除，启动完成。

按下停止按钮，电动机停，实验原理图见图1。

2.电气实验原理图3.绕线式的作用以及优缺点三相异步电动机转子回路串接电阻，一方面可以减小起动电流，另一方面可以增加最初起动转矩，当串入某一合适电阻时，还能使电动机以它的最大转矩T 起动。

当然，所串联的电阻超过一定数值后，最初起动转矩反而会减小。

由于绕线异步电动机的转子串联合适的电阻，不但可以减少起动电流，而且可以增大起动转矩，因而，要求起动的转矩大或起动频繁的生产机械常用绕线型异步电动机。

转子回路串三相对称可变电阻起动，这种方法既可限制起动电流，又可增大起动转矩，串接电阻值取得适当，还可使起动转矩接近最大转矩起动，适当增大串接电阻的功率，使起动电阻兼作调速电阻，一物两用，适用于要求起动转矩大，并有调速要求的负载。

缺点：多级调速控制电路较复杂，电阻耗能大。

三、硬件系统的设计1.资源配置2.外部接线图3.实际接线图三、主程序设计1．主程序梯形图：根据流程图和顺序功能图编写梯形图，如下：四、程序的调试与操作说明先通过外部接线图接好导线，把编号的程序输进联机电脑中并与PLC机通讯，调试时先从各功能单元入手，设定输入信号，观察输出信号的变化情况。

引言三相异步电动机是目前应用最为广泛的电动机。

要想讨论电力拖动中经常遇到的绕线型异步电动机转子串电阻启动问题，首先我们要先了解三相异步电动机，这是讨论问题的基础。

异步电动机是交流电动机的一种。

由于异步电动机在性能上有缺陷，所以异步电动机主要作电动机使用。

异步电动机按供电电源相数的不同，有三相、两相和单相之分。

三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工业农业生产中应用最普通的电动机；单相异步电动机容量较小，性能较差，在实验室和家用电器中应用较多；两相异步电动机通常用作控制电机。

一、异步电动机的原理三相对称绕组，接通三相对称电源，流过三相对称电流，产生旋转磁场（电生磁），切割转子导体，感应电势和电流（磁变生电），载流导体在磁场中受到电磁力的作用，形成电磁转矩（电磁生力），使转子朝着旋转磁场旋转的方向旋转。

二、异步电动机的结构组成（一）定子异步电动机的定子由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。

1．定子铁心定子铁心是异步电动机主磁通磁路的一部分。

为了使异步电动机能产生较大的电磁转矩，希望有一个较强的旋转磁场，同时由于旋转磁场对定子铁心以同步转速旋转，定子铁心中的磁通的大小与方向都是变化的，必须设法减少由旋转磁场在定子铁心中所引起的涡流损耗和磁滞损耗，因此，定子铁心由导磁性能较好的0.5mm厚且冲有一定槽形的硅钢片叠压而成。

对于容量较大(10kW以上)的电动机，在硅钢片两面涂以绝缘漆，作为片间绝缘之用。

定子铁心上的槽形通常有三种半闭口槽，半开口槽及开口槽。

从提高电动机的效率和功率因数来看，半闭口槽最好。

2，定子绕组定子绕组是异步电机定子部分的电路，它也是由许多线圈按一定规律联接面成。

能分散嵌入半闭口槽的线圈由高强度漆包圆铜线或圆铝线绕成，放入半开口槽的成型线圈用高强度漆包扁沿线或扁铜线，或用玻璃丝包扁铜线绕成。

开口槽也放入成型线圈，其绝缘通常采用云母带，线圈放入槽内必须与槽壁之间隔有“槽绝缘”，以免电机在运行时绕组对铁心出现击穿或短路故障。

绕线式三相异步电念头启动方法
1.转子回路串接电阻起动：绕线式三相异步电念头可以在转子回路中串入电阻进行起动,如许就减小了起动电流.一般采取起动变
阻器起动,起动时全体电阻串入转子电路中,跟着电念头转速逐渐
加速,应用掌握器逐级切除起动电阻,最后将全体起动电阻从转子
电路中切除.实用于中小功率低压电念头.
2.转子回路串接频敏变阻器起动：频敏变阻器的电阻（电抗）随线圈中所经由过程的电流频率而变.刚起动时,电机转差率最大,转子电流（即频敏电阻线圈经由过程的电流）频率最高,等于电源频率.是以,频敏变阻器的电阻最大,这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻,从而使起动电流减小.跟着电念头转速的加速,转差率逐渐减小,转子电流频率逐渐降低,频敏变阻器电阻也逐渐
减小,最后把电念头的转子绕组短接,频敏变阻器从转子电路中切除.实用于中小功率低压电念头.
3.转子回路串液体变阻器启动：液体变阻器俗称水电阻,顾名思义,在特制的水箱内装有电阻值的液体,液体一般用纯清水参加适量的电解粉按必定比例配制,在水箱的底部有一组静极板,水箱顶部有
一组动极板,动极板在驱动装配的驱动下,在一准时光内降低到与
静极板接触,接触后由外部接触器将水电阻切除,从而实现腻滑启动.实用于大功率高压电念头.
串电阻启动降压启动变频启动直接启动共四种。

论述绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速原理兰州理工大学操纵理论与操纵工程谯自健 1220811010150 引言绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速是传统调速方式之一，其结构简单，易于实现。

本文通过对绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速的原理、效率和缺点方面作出分析。

1 绕线式交流异步电动机转子回路串电阻调速原理转子串电阻调速的线路图和机械特性如图（a)和（b）所示，拖动恒转矩负载时，能够取得几级不同的速度。

图（a）转子回路串电阻调速线路图图（b）机械特性曲线依照电机学原理知：60-S f n p =极对数（1） 其中n 为电动机转速，f 为电源频率，S 为转差率(1)Pm S Pe =-（2） *Pa S Pe = （3）其中Pe 为异步电动机电磁功率，Pm 为异步电动机机械功率，Pa 为转子铜耗即转差功率因此得::1:(1):Pe Pm Pa S S =- 由式（4）能够看出SPm 减小，相反转差功率Pa 在增大，而转速n 随S 的增大而减小。

因此所绕线式异步交流电动机转子回路串电阻调速的实质是通过改变转差功率或转差率的大小来调剂转速n 的。

当串入的电阻阻值越大那么转差功率增大，随之转差率S 变大，从而使转速n 下降。

2 绕线式异步交流电动机转子回路串电阻调速的优缺点 绕线式转子异步电动机，通过转子回路串入不同数值的电阻R ，改变转差率S 调速的传统方式，能够取得不同斜率的机械特性，从而实现速度的调剂。

这种调速方式简单方便，但存在如下缺点：（1）调速是有级的，不滑腻。

（2）在深度调速机会械特性很软，致使负载有较小转变，即可引发转速的专门大的波动，降低了静态调速精度。

（3）转差功率Pa 消耗在电阻发烧上，效率低。

由于是通过增大转子回路的电阻值来降低电动机转速的，当拖动恒转矩负载时，转速n 越低，转差率S 就越大，从而使得转差功率也愈大，电能消耗大，效率更低。

当转差功率S=0.5时，效率η<0.5。

三相绕线式异步电动机启动三相绕线式异步电动机的转子回路可以通过滑环外接电阻，达到减少启动电流、提高转子功率因数和增大启动转矩的目的。

在要求启动转矩较高的场合，如起重机械、卷扬机等，广泛应用绕线式异步电动机。

按照绕线式异步电动机启动过程中转子串接装置不同，有串电阻启动与串频敏变阻器启动两种方式。

1.转子回路串接电阻启动三相转子回路中的启动电阻一般接成星形。

在启动前，启动电阻全部接入电路，在启动过程中，启动电阻被逐级短接。

短接电阻的方式有三相电阻不平衡短接法和三相电阻平衡短接法。

使用凸轮控制器来短接电阻宜采用不平衡短接法，如桥式起重机就是采用这种控制方式。

使用接触器来短接电阻时宜采用平衡短接法。

下图所示为按电流原则控制的绕线式转子电动机串电阻启动线路，该电路按照电流原则实现控制，利用电流继电器，根据电动机转子电流大小的变化来控制电阻的分级切除。

KA1～KA3为欠电流继电器，其线圈串接于转子回路中，KA1～KA3三个电流继电器的吸合值相同，但释放值不同，KA1 的释放电流最大，首先释放，KA2 次之，KA3 的释放电流最小，最后释放。

刚启动时，启动电流较大，KA1～KA3同时吸合动作，使全部电阻接入。

随着电动机转速升高，电流减小，KA1～KA3依次释放，分别短接电阻，直到将转子串接的电阻全部短接。

启动过程如下：按下启动按钮 SB2，接触器 KM 通电，电动机 M 串入全部启动电阻（R1+R2+R3）启动，中间继电器KA通电，为接触器KM1～KM3通电作准备。

随着电动机转速的升高，启动电流逐步减小，首先KA1释放，KA1常闭触点闭合，使接触器KM1通电，KM1常开触头闭合，短接第一级启动电阻R1；然后KA2释放，KA2常闭触点闭合，使接触器KM2线圈通电，KM2常开触头闭合，短接第二级启动电阻R2；KA3最后释放，KA3常闭触点闭合，KM3线圈通电，KM3常开触头闭合，短接最后一级电阻R3。

至此，电动机启动过程结束。

摘要进一少巩固和加深“电机与拖动”课程的基本知识，了解绕线型异步电动机转子串电阻起动设计知识在工程实际中的应用。

综合运用“电机与拖动”课程和等候课程的理论及生产实际知识去分析和解决直流电动机调速设计中的一些问题，进行电机设计的训练。

通过计算和绘图，学会运用标准、规范的手册、图册和查阅有关资料等，培养电机设计的基本技能。

掌握绕线型异步电动机转子串电阻起动的原理与步骤；培养独立的思维和动手能力。

一、绕线型异步电动机转子串电阻起动设计原理本次课程设计的主要内容为绕线型异步电动机转子串电阻起动。

为了理解这一课程设计的主要内容，首先必须了解一些与之相关的内容。

三相异步电动机的定义：旋转电机都是利用电与磁的互相转化和互相作用制成的。

三相异步电动机则是利用三相电流通过三相绕组产生在空间旋转的磁场。

三相异步电动机的工作原理：为了能形象的说明问题，将定子三相绕组通入三相电流后产生的旋转磁场用一对旋转的磁极来表示，它以同步转速n0顺时针方向旋转。

于是，转子绕组切割磁感线而产生感应电动势，它的方向可用右手定则来确定。

在N极下，穿出纸面，在S极下，进入纸面。

由于转子绕组是闭合的，在交变的感应电动势作用下，其中就有交变的感应电流流动。

各导体中的感应电流的有功分量和感应电动势同相，两者的方向一致。

根据安培定律，导体中电流的有功分量和旋转磁场互相作用而产生电磁力F，它们的方向按照左手定则来决定。

电磁力将对转子产生电磁转矩，推动转子沿着旋转磁场的旋转方向转动。

至于转子导体中电流的无功分量，因滞后感应电动势90°，根据左手定则，这时电磁力F的作用彼此抵消，不会构成电磁转矩。

由于转子与旋转磁场之间有相对运动时，转子绕组才会切割磁感线而产生感应电动势和感应电流，才能产生电磁转矩，所以转子的转速总是小于同步转速，两者不可能相等，故称为异步电动机，又称感应电动机。

二、异步电动机的结构1．定子（静止部分）1）定子铁心作用：电机磁路的一部分，并在其上放置定子绕组。

绕线式异步电动机的启动方法
1、转子串电阻主张
绕线转子异步电动机转子串入适合的三相对称电阻。

既能前进起动转矩，又能减小起动电流。

如要求起动转矩等于最大转矩，则Sm=1。

为缩短起动时间，增大整个起动进程的加快转矩，使起动进程滑润些，把串接的起动电阻逐渐切除。

利益：减少主张电流，主张转矩坚持较大规划，需重载主张的设备如桥式起重机、卷扬机等。

缺陷：主张设备较多，一部分能量消耗在主张电阻且主张级数较少。

2、频敏变阻器主张
频敏变阻器是一种有共同结构的新式无触点元件。

其外部结构与三相电抗器想似，即有三个铁芯柱和三个绕组组成，三个绕组接成星形，并经过滑环和电刷与绕线式电动机三相转子绕组相接。

当绕线式电动机刚开始主张时，电动机转速很低，故转子频率f2很大（靠近f1），铁心中的损耗很大，即等值电阻Rm很大，故约束了主张电流，增大了主张转矩。

跟着n的增加，转子电流频率下降（f2=sf1），Rm减小，使主张电流及转矩坚持必定数值。

频敏变阻器实际上使用转子频率f2的滑润改动抵达
使转子回路总电阻滑润减小的意图。

主张结束后，转子绕组短接，把频敏变阻器阅读更多内容请登录昊华电通从电路中切除。

由于频敏变阻器的等值电阻Rm和电抗Xm随转子电流频率而变，反响活络，故叫频敏变阻器。

利益：结构较简略，本钱较低，保护便利，滑润主张。

缺陷：电感存在，cosΦ较低，主张转矩并不很大，适于绕线式电动机轻载主张。

绕线式异步电动机转子串电阻启动的计算摘要：串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。

它属于变转差率来实现串级调速的。

与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。

它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。

特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。

关键词：异步电动机串级调速原理基本类型串级调速是通过绕线式异步电动机的转子回路引入附加电势而产生的。

它属于变转差率来实现串级调速的。

与转子串电阻的方式不同，串级调速可以将异步电动机的功率加以应用（回馈电网或是转化为机械能送回到电动机轴上），因此效率高。

它能实现无级平滑调速，低速时机械特性也比较硬。

特别是晶闸管低同步串级调速系统，技术难度小，性能比较完善，因而获得了广泛的应用。

一、串级调速原理及基本类型1. 1原理假定异步电动机的外加电源电压U1及负载转矩M L都不变．则电动机在调速前后转子电流近似保持不变。

若在转子回路中引入一个频率与转子电势相同，而相位相同或相反的附电势E f则转子电流为（式—1 ）式中：R2：转子回路电阻；sX20：转子旋转时转子绕组每相漏抗E20：转子开路相电势电动机在正常运行时，转差率s很小，故R2≥sX20。

忽略sX20有（式—2 ）上式中，E20为取决于电动机的一个常数，所以，改变附加电势E f可以改变转差率s，从而实现调速。

设当E f = 0时电动机运行于额定转速，即n = n N, s = s N ,由（式—2 ）可见，当附加电动势与转子相电势相位相反时（E f前取负号），改变E f 的大小，可在额定转速以下调速，这种调度方式称为低同步串级调速，且附加电势与转子相电势相位相同时（E f前取正号），改变E f 的大小，可在额定转速以上调速，这种调度方式称为超同步串级调速（即s <0）。

信息与电气工程学院课程设计说明书（2010/2011学年第一学期）课程名称：可编程控制器应用题目：绕线式异步电动机转子串电阻起动制动控制系统设计专业班级：电气07-1班学生姓名：张万富学号：070060113指导教师：岑毅南、安宪军等设计周数：两周设计成绩：2011 年1月14 日目录1、课程设计目的********************************************************22、课程设计具体要求****************************************************23、课程设计正文********************************************************2 3.1 PLC硬件设计************************************************23.1.1 S7—200PLC简介******************************************23.1.2 方案设计***********************************************33.1.3原理图**************************************************4 3.2 PLC软件设计************************************************53.2.1 系统分析和设计****************************************53.2.2 系统调试**********************************************53.2.3 系统实施及程序****************************************6 3.3 监控组态软件设计*******************************************93.3.1 监控界面**********************************************94、课程设计总结*************************************************115、参考文献*****************************************************12一.设计目的1、掌握s7---200系列可编程控制器硬件电路的设计方法。