三相异步电动机的起动、调速和制动
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信息工程学院基于Matlab的三相异步电动机起动、调速和制动特性仿真摘要:异步电动机目前在日常生活中已得到广泛应用,其主要特点为结构简单、运行可靠、效率较高和成本较低。
为使其应用更加广泛且性能更加完善,有必要对其最基本的起动、制动和调速性能进行深入研究。
而随着电机研究的不断深入,仿真就成为对其进行研究的一个重要手段,其中Matlab软件以其方便、高效、直观的特点,广泛应用于异步电动机的仿真研究,方便快捷且节约资源,为解决一些复杂问题带来了极大的方便。
本文通过Matlab软件进行仿真,研究异步电动机起动、调速和制动的各种方法,以找到提高其性能的途径,并通过与理论相对比,验证了本文模型的有效性和正确性。
关键词:Matlab;仿真;异步电动机Simulation for Start-up ,Speed Control and Braking Character of Three-phase Asynchronous Motor Based onMatlabAbstract:Asynchronous motor has been widely used in our daily life at present, the main characteristics of simple structure, reliable operation, high efficiency and low cost. In order to make its application more widely and performance will be improved, it is necessary for the most basic starting, braking and speed regulating performance for further research. And with the research of motor, the simulation has become an important means to study, the Matlab software, with its convenient, efficient and intuitive features, are widely used in the simulation research of asynchronous motor is convenient and save resources, to solve some complex problems has brought great convenience.Based on the Matlab software simulation, the asynchronous motor starting, speed and braking methods, in order to find ways to improve its performance, and compared with the theory, proves the correctness and the effectiveness of the model. Key words:Matlab; simulation; asynchronous motor1 设计目的和意义1.1 概述在科学技术发展迅速的当今社会,电机已经成为生活中必不可少的一部分,为人们的生产生活提供了极大的方便。
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析摘要现阶段,异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
本文就三相异步电动机的启动、制动等技术问题进行分析。
关键词三相异步电动机;启动;制动;分析1 三相异步电动机的启动电动机接上电源,转速由零开始增大,直至稳定运转状态的过程,称为启动过程。
对电动机启动的要求是:启动电流小,启动转矩大,启动时间短。
当异步电动机刚接上电源,转子尚未旋转瞬间(n=0),定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大,于是转子绕组感应电动势和电流也最大,则定子的感应电流也最大,它往往可达额定电流的5-7倍。
笼型异步电动机的启动方法有直接启动(全压启动)和降压启动两种。
1.1 直接启动直接启动也称全压启动。
启动时,电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。
这是一种最简单的启动方法,不需要复杂的启动设备,但是,它的启动性能恰好与所要求的相反,即:1)启动电流I大。
对于普通笼型异步电动机,启动电流是额定电流的4—7倍。
启动电流大的原因是:启动时n=0,s=1,转子电动势很大,所以转子电流很大,根据磁通势平衡关系,定子电流也必然很大。
2)启动转矩TST不大。
对于普通笼型异步电动机,启动转矩倍数KST=1-2。
由上可见,笼型异步电动机直接启动时,启动电流大,而启动转矩不大,这样的启动性能是不理想的。
过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响,因此,直接启动一般只在小容量电动机中使用,如:7.5kW以下的电动机可采用直接启动。
如果电网容量很大,就可允许容量较大的电动机直接启动。
若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式:则电动机便可直接启动,否则应采用下面介绍的降压启动方法。
1.2 降压启动降压启动的目的是为了限制启动电流,但问题是在限制启动电流的同时,启动转矩也受限制,因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。
启动时,通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压,待电动机转速上升到一定数值时,再使电动机承受额定电压,保证电动机在额定电压下稳定工作。
三相异步电动机的起动与调速实验原理三相异步电动机是工业和家庭使用中最普遍的电动机。
其结构简单、性能稳定、故障率低、使用寿命长、维护成本低等优点,使得其被广泛应用于各种机械设备、压缩机、水泵、风扇等领域。
起动和调速是三相异步电动机运行的两个重要参数。
起动是指当电动机停止工作后重新启动的过程,调速是指根据工况需要改变电动机转速的过程。
本实验旨在探究三相异步电动机的起动和调速原理,并提供相关实验过程和数据分析。
一、起动实验原理三相异步电动机旋转时,电机产生的磁通量与旋转的同步速度不同。
当电动机停止后,转子上的磁通量与定子绕组中的磁通量存在差异。
这种差异会产生感应电动势,从而产生电流,这个过程被称为转子电动势或者诱导电动势。
在起动过程中,需要通过外部直流电源加上励磁电流,与转子电动势产生作用,使转子开始旋转。
起动时,电源的直流电压加到电动机定子绕组上,电动机的转子开始旋转,开始产生诱导电动势。
当转子旋转速度接近同步速度时,电动机称为同步运行。
在起动期间,由于初始转矩低,转子转速较慢,同步速度不易达到。
这时候,为了防止电动机过载,需要启动电动机保护器,保护器中的热继电器会自动切断电源,从而保护电动机。
二、实验过程1. 实验设备准备:三相异步电动机、电源电缆、电池、保护器、电流表、万用表、转速表、电阻箱等。
2. 接线并设定电流值:将电动机与电源电缆接入,接线过程中需要注意接线正确。
设定适当的电流值,并开始记录数据。
3. 启动电动机:通过保护器开关启动电动机,等待电动机开始旋转。
4. 记录数据:记录电动机转速、电流和电压值,同时获得电动机启动时间和转矩。
5. 重复实验:重复上述步骤,多次进行实验并记录数据,以便进行平均数计算和结果验证。
三、数据分析在起动实验中,需要记录的数据包括电动机启动时间、电流、电压和转速值。
在多次实验后,根据数据计算出平均值,并进行结果分析。
启动时间:启动时间是电动机开始运转到转子开始旋转的时间间隔。
三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速作者:王峰来源:《中国科技博览》2017年第35期[摘要]异步电动机具备许多的特性,其中包括结构简单、价格相对较低、维护方便等。
所以,在电力拖动系统中经常能够看到异步电动机的身影。
电子技术以及交流调速技术的不断发展和逐渐成熟,极大地优化了异步电动机的调速技能。
到现在为止,在许多工业电气自动化领域中,异步电动机的电力拖动都得到了广泛运用。
[关键词]三相异步电动机;机械特性;启动;制动;调速中图分类号:TP325 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)35-0038-011 三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是:在电动机的定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下,电动机的转速或转差率与电磁转矩之间的关系,即n=f(T)或s=f(T)转速与转差率有某种程度上的对应关系。
机械特性可以用函数来表示,也可以用曲线来表示。
用函数表达机械特性曲线时有三种表达形式,包括物理表达式、参数表达式以及实用表达式。
物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩是如何产生的,可知是因为主磁通与转子有功电流互相作用得以产生的电磁转矩。
参数表达式描述的是电动机和电源参数和电磁转矩的关系。
应用这一关系式,能够很便捷地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。
实用表达式简单方便,有利于记忆,常常出现在工程计算中。
三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为机械特性。
固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到额定电压和额定频率时,电动机按照正确的接线方式,在定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性曲线。
人为机械特性指的是人为改变电源电压、电流频率、定子极对数以及定子与转子电路的电阻与阻抗能够得到的不同机械特性。
用来反映过载能力和启动性能的两个非常主要的指标是电动机的最大转矩和启动转矩。
电动机的过载能力、启动性能和最大转矩、启动转矩有相同的变化趋势。
三相异步电动机的机械特性是以一条非线性曲线表现出来的。
三相交流异步电动机的启动调速及制动一、三相交流异步电动机的启动电动机从接入电网开始转动,逐渐增加转速一直达到正常转速为止,这段过程为启动过程,通常只有几十分之一描到几秒钟。
启动电流与启动转矩是衡量电动机好坏的主要依据。
电动机开始转动时转子电路中感应电动势最大,一般为额定情况下的20倍左右。
但由于此时转子电抗也最大,故转子电流为额定情况下的5-8倍。
由于异步电动机转子电能是由定子绕组供给的,所以定子绕组中的电流亦将为额定时的4-7倍。
起动时虽然转子电流较大,但此时电抗也很大,则使转子功率因数c osΦ2很小,所以启动转矩并不大。
启动电流大,电网电压降大,影响其他电气设备的正常工作;其次对于频繁开、停的设备将使其电动机发热,影响电动机的寿命。
启动转矩小,电动机不能带负载启动或是启动时间过长而使电动机温升过高。
衡量电动机启动性能的好坏,主要有如下三点:1、启动电流尽可能小;2、启动转矩尽可能大些;3、启动设备简单、经济,操作方便二、三相鼠笼式异步电动机的启动1、全压启动把电动机直接接到电压与电动机额定电压相等的电网上则称为全压启动。
这种方法的优点是操作简便,成本低;但启动电流较大。
为了保证电动机启动时不引起电网电压下降太多,电动机的额定容量满足下列经验公式的要求时才允许全压启动:Ist/IR≤3/4+上述表达式中Ist表示电动机起动电流,IR表示电动机额定电流,一般情况下Ist大约为4~7倍,因为电动机的额定容量不超过电源变压器容量的15%~20%时都允许全压启动。
2、降压启动降压起动是用降低电动机端电压的办法来减小启动电流。
当电压降低时起动转矩按电压的平方成正比例下降,故此种方法适用于空载或轻载情况下起动。
降压起动有三种方法:a. 串电阻降压起动:这种方法是在三相定子绕组中串接相同电阻(或变阻器)。
分手动与自动控制两种。
b. 星形-三角形降压起动:这种起动方法适用于工作时定子绕组为三角形接法的电动机。
三相异步电动机的启动、制动与调速摘要:随着人类对生活环境和生产生活能耗比的重视,绿色、节能、环保成为人们长久发展的共识,在生产生活中能耗最高的当属电动机。
提高电动机的功率因数一直是国家电网的要求,降低能耗也是国家环保一直努力的方向。
自从世界上出现第一台电动机开始,电机控制问题就伴随着人们的生产生活,而且在实际生产生活中,电动机的应用存在的很多的电能浪费现象,合理的控制电机的运转是节约能耗的关键点。
三项异步电动机应用十分广泛,三项异步电动机的控制包括启动、制动、和调速,合理的控制这三个过程是降低能耗的关键,当然还有提升电动机的生产工艺。
其中启动控制方式有软启动、降压启动、直接启动、转子串电阻启动、转子串频敏变阻器启动。
制动方式有反接制动、能耗制动、回馈制动。
传统的调速方式有变极调速、变转差率调速,还有现在流行的变频调速、适量控制、和直接转矩控制。
关键词:三项异步电动机;能耗;启动控制;调速;适量控制1.绪论1.1研究背景随着电子科技的不断发展,控制精度不断地提升,工业4.0马上就要到来。
在我们工业生产中电动机的能耗比例越来越重,怎么能够有效的提高电动机能耗比是工厂节能减排的重要的一个关键点。
当然对于整个的生产设备来说,合适的电动机控制方案可以有效的提高整个机械运转系统的稳定性。
1.2发展现状对于三相异步电动机的状态控制分为三大类型:电动机启动、电动机制动、电动机调速。
对于电动机启动随着电子技术的发展已经得到比较完善的解决方案,所以对于电动机的启动研究一直是附加在对电动机的调速控制和精准控制上。
虽然对电动机的制动方式的研究也已经有很多的优秀方案,但是从能量回收再利用方面还需要努力,现在大多数的制动方式还是以转化为热能释放在空气中的方式来解决的,随着超级电容技术的成熟应用,未来在大型设备的电动机制动能量的回收一定有完善的解决方案。
2.三相异步电动机状态控制分析2.1总体概述三相异步电动机是生产生活中应用比较早的电动机类型,从转子的结构来分分为:一是鼠笼式异步电动机,二是绕线式异步电动机。
对三相异步电动机的机械特性启动制动与调速的总结
三相异步电动机是一种常用的电动机类型,具有机械特性启动、制动和调速的特点。
下面是对三相异步电动机的机械特性启动、制动和调速的总结:
1. 机械特性启动:
三相异步电动机通过旋转磁场的作用,使转子在磁场的作用下旋转,从而完成机械特性启动。
机械特性启动时,电流较大,容易产生电磁瞬变和热损耗,因此需要采取措施减少其影响。
常用的方法有:阻抗启动、星角启动、自耦启动、电容启动等,其中阻抗启动和星角启动是较为常用的方法。
2. 机械特性制动:
机械特性制动是指通过改变电源的供电方式,使电动机磁场反转,从而使电动机逆向运转,达到减速、停止的目的。
机械特性制动时,需要考虑电动机回转的问题,为此可以采用反电动势励磁制动和短路制动等。
3. 调速:
三相异步电动机的调速方式有很多种,包括电压调速、变频调速、极对数调速、转子电流调速、波形调速等。
其中,变频调速是目前最为成熟的调速方法,可以实现宽范围的调速控制,且对电机影响小,控制稳定性好。
总之,三相异步电动机的机械特性启动、制动和调速等方面是该电机应用时需要注意的关键问题。
选择适当的启动和制动方法,以及合适的调速方式,可以提高电机的运行效率,并延长其使用寿命。
工艺与装备143三相异步电动机的机械特性、启动、制动与调速刘宗涛毕强(九江职业技术学院,九江332000)摘要:通过对概念的解释和详尽的分析,对三相异步电动机的四个方面进行阐述,即三相异步电动机的机 械特性、启动、制动以及调速。
对三相异步电动机的一些特点进行描述,如结构较为简单、费用低、维护方便等。
现代社会,异步电动机的电力拖动应用非常广泛。
在解析三相异步电动机机械特性的基础上,对异步电动机的启 动、制动以及调速的一些技术问题进行了详尽的说明与分析。
关键词:三相异步电动机机械特性启动制动调速异步电动机具备许多的特性,其中包括结构简单、价 格相对较低、维护方便等。
所以,在电力拖动系统中经常 能够看到异步电动机的身影。
电子技术以及交流调速技术 的不断发展和逐渐成熟,极大地优化了异步电动机的调速 技能。
到现在为止,在许多工业电气自动化领域中,异步 电动机的电力拖动都得到了广泛运用。
以三相异步电动机 的机械特性作为基本出发点,文章对电动机的启动、制动 以及调速等方面进行了分析阐述。
1三相异步电动机的机械特性三相异步电动机的机械特性简单概括就是:在电动机的 定子电压、频率还有绕组参数不变的情况下,电动机的转速 或转差率与电磁转矩之间的关系,即n=f (T)或s=f(T)转速与转差率有某种程度上的对应关系。
机械特性可以用 函数来表示,也可以用曲线来表示。
用函数表达机械特性 曲线时有三种表达形式,包括物理表达式、参数表达式以 及实用表达式。
物理表达式描述的是异步电动机电磁转矩 是如何产生的,可知是因为主磁通与转子有功电流互相作 用得以产生的电磁转矩。
参数表达式描述的是电动机和电 源参数和电磁转矩的关系。
应用这一关系式,能够很便捷 地描述参数变化对电磁转矩以及人为特性的影响。
实用表 达式简单方便,有利于记忆,常常出现在工程计算中。
三相异步电动机的机械特性包括固有机械特性和人为 机械特性。
固有机械特性指的是异步电动机在工作时达到 额定电压和额定频率时,电动机按照正确的接线方式,在 定子还有转子中没有外接电容电抗电阻时得到的机械特性 曲线。
实验六三相异步电动机的起动、反转与调速一、实验目的掌握三相异步电动机起动、反转和调速的方法。
二、实验项目1、三相绕线式异步电动机直接起动2、三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻起动3、三相绕线式异步电动机转子绕组串电阻调速4、三相异步电动机转向改变5、星形(Y)——三角形(Δ)换接起动三、实验设备该实验是在DDSZ-1型电机及电气技术实验装置上完成的。
本次实验使用设备包括:1、DD01电源控制屏2、D33挂件3、D32挂件4、D51挂件5、DJ17-3绕线式异步电动机转子专用箱6、DD03测试台和三相绕线式异步电动机本次实验使用DD01电源控制屏上方的交流电源。
D33挂件,共有三个完全相同的多量程指针式交流电压表,本次实验选用其中的一块电压表。
D32挂件,共有三个完全相同的多量程指针式交流电流表,本次实验选用其中的一块电流表。
D51挂件,由波形测试部分和开关S1、S2、S3组成,本次实验只使用开关S1 。
DJ17-3转子专用箱的电阻值是可调的,分0Ω、20Ω、40Ω、60Ω、∞五档,实验中作为异步电动机转子绕组的串接电阻。
DD03测试台包括导轨、测速发电机和指针式转速表三相绕线式异步电动机,定子三相绕组有六个接线端,转子三相绕组有四个接线端。
四、实验内容及方法接线之前:开启电源总开关,按下绿色“启动”按钮,将电源控制屏上方的交流“电压指示切换”开关切换到“三相调压输出”位置,旋转控制屏左侧的三相调压器旋钮,将其输出电压调到220V后,按下红色“停止”按钮。
1、三相绕线式异步电动机起动、调速、改变转向实验三相绕线式异步电动机起动、调速、改变转向实验接线图图6-1 三相绕线式异步电动机起动、调速、改变转向实验接线图三相绕线式异步电动机定子绕组接线:定子绕组按星形接法从“三相调压输出”U端接到交流电流表“2.5A”黄色端,从电流表黑色“*”端接到异步电动机定子绕组A端,分别从“三相调压输出”V、W端接到定子绕组的B端和C端,将电动机定子绕组的另外三个接线端X、Y、Z用导线连接。