第23卷第1期2008年2月宿州学院学报
Journal of Suzhou U niversity V ol .23,N o .1Feb 12008
三相异步电动机缺相起动及运行的探讨
王烈准1,2
(1.合肥工业大学电气工程学院,安徽合肥23009;2.六安职业技术学院机电工程系,安徽六安237158)
摘要:三相异步电动机缺相时无法正常起动,运行中缺相时转速变慢,缺相是造成电动机损坏的主要原因。为保证安全、可靠运行,三相异步电动机应设置电源缺相保护。关键词:三相异步电动机;缺相起动;缺相运行;缺相保护
中图分类号:TM 307 文献标识码:A 文章编号:1673-2006(2008)01-0118-03
收稿日期:200725220
作者简介:王烈准(1964-),男,安徽舒城人,讲师,在读硕士,主要从事电气类专业教学和研究。
1 引 言
电源开关的一极接触不良或断开、熔断器一相熔断、接线头接触不良或脱落、定子绕组一相断线等,都会造成三相异步电动机一相断电,称为缺相。缺相时,无论三相异步电动机定于绕组作星形连接还是三角形连接,其绕组成中将流过同相位的电流,形成了三相异步电动机的单相运行。
单相运行时,将产生以下现象:原来停着的电动机,起动不起来(即无法起动),且“嗡嗡”作响,用手拨一下电动机的转轴,有时也能慢慢起动;正在运行的电动机,转速变慢,电流增大,电动机外壳发热。有关资料的统计结果表明,在损坏的电动机中,因缺相运行烧毁的台数占总损坏台数的80%左右;运行中
的三相异步电动机,电源一相断电较定子绕组一相断线的机率要大得多。因此,为保证三相异步电动机安全、可靠的运行,电动机应装设缺相保护装置。
2 缺相时的物理现象分析
我们知道,三相异步电动机三相绕组通以三相对称的交流电时产生旋转磁场。当三相异步电动机在缺相时两相绕组串联通以两相交流电时,相当于单相绕组通单相交流电流,产生的磁场是一脉振磁动势,
即该磁场轴线位置是固定的,而空间各点的磁势大小随时间变化而变化。脉振磁动势可以分解为两个等幅值、等转速、转向相反旋转的旋转磁动势
F +和F -。这可以用图解法加以说明,如图1所示,
脉振磁势的分解可用图示1的空间向量说明,空间
图1 脉动磁场的分解
向量F 表示单相绕组的脉振磁势,其幅值位置在空间固定不变,大小随时间脉振,在脉振过程中的每一
瞬间都可以理解为两个旋转向量的相量相加,而且这两个向量大小相等、转速相同、转向相反,当脉振磁势的幅值达最大时,两个旋转磁势的向量位置恰
好与脉振磁势的向量重合或同相。这两个反向的旋转磁势F +和F -在空气隙中建立正转和反转磁场Υ+和Υ-。这两个旋转磁场切割转子导体,并分别在转子导体中感应电动势和感应电流。该电流与磁场
相互作用产生正向和反向的电磁转矩T +和T -。T
+
8
11
企图使转子正转;T -企图使转子反转。这两个转矩叠加即为推动电动机转动的合成转矩T 。
不论是T +还是T -它们的大小与转差率的关系和三相异步电动机的情况一样的。若电动机沿正转磁场方向的转速为n ,则对正转磁场而言,转差率S +=(n 1-n ) n 1=S ,而对反转磁场而言,转差率S -=(-n 1-n ) -n 1=2-S ,即当S +=0时,相当于
S -=2;当S =0时,相当于S +=2。T +和T -与S 的
关系曲线如图2中两条虚线所示,三相异步电动机缺相状态下的T =f (S )曲线为T +=f (S )和T -=f (S )两条特性曲线叠加而成的。从图2可知,当转子静止时,正、反向旋转磁场以等速n 1和反向切割转子绕组,
在转子绕组中感应出大小相等而相序相反
的电动势和电流,它们分别产生大小相等而方向相
反的两个电磁转矩,使合成的电磁转矩为零。即n =0,S =1,T =T ++T -=0,说明没有起动转,因此三相异步电动机缺相时不能起动。这是因铁芯中有磁通,所以发出“嗡嗡”声响。
如果人为的使电动机转子向正常方向转动,正向磁场与转子的转差率S +处在10的范围,产生的转矩是正的,它拉着转子继续转动,此时是动力转矩;而反向磁场与转子转差率S -处在1→2的范围,产生的转矩是负的,它阻碍转子的转动,此时是制动转矩,只不过此时制动转矩较小,电动机有可能继续转动。
当有人使电动机转子反方向转动时,则正向磁
图2 转矩和转差率的关系曲线
场与转子的转差率S +处在1→2的范围,产生的转矩阻碍转子的转动,它成为制动转矩;反向磁场与转子转差率S -在1→0的范围,产生的转矩有助于转子的转动,它成为动力转矩,使电动机继续反转。由此可见,在这种情况下,电动机向两个方向转动的可能性从图2的曲线也可看出,只要电动机向某方向转动,S ≠0时,动力转矩总是大于制动转矩,电动机能继续转动。至于能否在起动后升至额定转速,这取决与机械负载转矩与合成转矩T 的大小之间关系,如果合成转矩大于负载转矩,则能。反之,则不能。三相异步电动机在运行中,由于某种原因引起一相断电,此时电动机处于缺相运行,电动机转子上作用着两个电磁转矩,一个正向转矩拉着转子要使其继续转动,另外出现一个反向转矩起制动作用,使总的合成转矩减小,但只要电动机的电磁合成转矩还大于机轴上的阻力转矩时,电动机还是可以继续转动的,但是转速变慢。一般说来,假如三相异步电动机在缺相前以额定负载运行,并且电动机在正常状况时的最大转矩倍数(最大转矩 额定转矩)大于2。那么在缺相后电动机将能继续运行。
如果三相正常运行的电动机带额定负载,一相断电后仍带同样的负载运行,转子电流和定子电流都将增大,此情况下约增大3倍。由于电流增大,转子损耗和定子损耗都会增加,电动机易过热,威胁定子绕组的绝缘,严重时甚至烧毁电动机。由于反向旋转磁场的存在,三相异步电动机在缺相运行时定子电流中的无功分量增加,因而功率因数较低,效率也比三相运行时低。
3 三相异步电动机电源缺相保护
三相异步电动机电源缺相错相保护电路如图3所示。该保护电路采用一块厚膜集成电路TH 221A 组成三相电动机缺相和错相保护电路,不需要使用互感器,可直接通过降压电阻降压后,直接接上380V 电压。通电后该装置处于工作状态,三相异步电动机起动时,三个降压电阻分别将三相异步电动机的信号通过TH 221A 厚膜集成电路1、3、5输入端送给取样电路,经过取样电路进一步降压和变换,再送给缺相判断电路和相序逻辑鉴别电路进行判断。
9
11
图3 三相异步电动机电源缺相错相保护电路
当相序正确且无缺相时,功率放大电路不工作,接在TH221A厚膜集成电路14和16脚绿色发光二极管发光,表示相序正确且无缺相,电动机运行正常。当相序不正确或有缺相时,相序逻辑鉴别电路或缺相判断电路将有信号输出,此时功率放大电路开始工作,它将相序逻辑鉴别电路或缺相判断电路送来的信号进行放大,并控制外接的直流继电器KA,使三相异步电动机的供电电源断电,同时接在TH221A集成电路15脚的红色发光二极管发光,表示相序有错误或有缺相情况发生。排除故障后,电动机方可正常运行。外接的直流继电器KA和TH221A集成电路所要的直流电源,是相电压经电容降压、全波桥式整流、滤波、经电阻分压后,供给直流继电器和TH221A集成电路的,因此,整个保护装置线路简单,外接元器件少,可靠性高。由于TH221A厚膜集成电路将取样电路、相序逻辑鉴别电路、缺相判断电路、功率放大电路集于一体,因此性能可靠,而且外部接线比较简单。4 结束语
三相异步电动机在缺相条件下无法自行起动,是因单相脉动磁场不能产生起动转矩,即起动转矩为零。运动状态下缺相的三相异步电动机,由于转矩不为零和较正常时减小,因此有时能继续运行,但转速变慢,这不仅影响正常生产,而且定、转子的温升会剧增,威胁绝缘甚至烧毁电动机,因此运行人员应密切注意三相电流以防缺相,必要时应装设电源缺相保护装置。
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Probi n g i n to Three-pha se I nducti on M otor’s St arti n g and Opera ti on
Under Absence-pha se Conditi on
WAN G L iezhun1,2
(1.H efei U n iversity of T echno l ogy,H efei230009;2.L u’an V ocati onal and T hchnical College,L u’an,237158) Abstract:A nalyse the reas on that a th ree2phase inducti on moto r can not start nor m ally and a work ing one w ill l ow er the turning rate under absence2phase conditi on.In o rder to m ake a th ree-phase inducti on moter operate safely and reliably,it is necessary to equi p the moto r w ith a pow er supp ly’s absence2phase p ro tecti on.
Key words:T h ree2phase inducti on moto r;A bsence2phase starting;A bsence2phase operati on;A bsence2phase p rotecti on
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.. . . .. -2008佳木斯电动机股份有限公司技术文件 YBX3系列隔爆型高效率三相异步电动机 （机座号80～355） 产品样本 佳木斯电动机股份有限公司发布
YBX3系列隔爆型高效率三相异步电动机（机座号80～355）样本1 概述 YBX3系列隔爆型高效率三相异步电动机是我公司开发设计的全封闭自扇冷式高效率三相异步电动机。效率指标符合GB 18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中的“电动机节能评价值”中的1级效率的规定，并满足美国能源法规定的电动机应符合EPACT效率指标要求的规定。 本系列电动机符合国家标准GB 《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》和GB 《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》的规定。 本系列电动机制成隔爆型，适用于爆炸性气体环境中机械设备的电力驱动。分为I类和II类，I类：煤矿用电气设备，防爆标志为ExdI；II类：除煤矿外的其它爆炸性气体环境，防爆标志为ExdIIAT（1-4），ExdIIBT（1-4），ExdIICT（1-4），温度组别为T1、T2、T3、T4。 本系列电动机机座号范围为H80～H355，功率等级和安装尺寸符合GB/IEC 60072-1和GB/ IEC 60072-2标准的规定。 2 产品特点 YBX3系列电动机整体外观见图1。 图1 整体外观图 产品主要有以下特点： a) 电动机主接线盒位于机座的顶部，可以左右旋转满足用户不同出线方式的要求。 b）机座号H160及以上电机，可以根据用户需要提供定子测温装置、轴承测温装置、加热器、注排油装置。
c) 接线盒、机座、端盖和风罩的外形美观、样式新颖，并且有利于降噪和通风。 d) 电动机采用F级绝缘系统，温升按B级考核，从而延长电机的使用寿命。 e) 电动机工作制为S1，冷却方式为IC411，外壳防护等级为IP55。 f) 适用于各种应用场合，如：“W”、“TH”、“WTH”、“F1”、“F2”、“WF1”及“WF2”， 其中：W为户外防轻腐蚀；TH为湿热；WTH为户外湿热；F1为户内防中等防腐；F2为户内防强腐蚀；WF1为户外防中等腐蚀；WF2为户外防强腐蚀。 g) 优良的起动特性。 h) 电动机的高质量保证了很高的运行可靠性。 i) 高效、节能、安全、环保。 今天，任何一个购买新电动机或者希望对原有电动机进行大修的人，都应该仔细地计算一下：采用节能电动机是否更值得一般情况下采用节能电动机是明智的，因为它是降低电能费用最有效的措施。 在分析电动机的费用时—典型的运行时间是每年3000小时，共运行十年—购买、安装和服务、维护的费用全部加在一起，约为总费用的3%。运行费用几乎全部是电能费用，却超过总费用的97％。如果能够在电能费用上得到节约，那么，只要电动机在运行，你就是节约的。尽管电动机的购置费用较高，但可以在一年以内回收。然而上述计算不能单纯只看它的商业价值。电动机消耗了工业用电能的60％，一项研究表明，驱动系统的节约潜力—大约是每年—它相当于八个燃煤电站的出力；不仅如此，还要排放1100万吨的碳氧化物。这意味着，环境保护也受益于每台节能电动机。 YBX3系列电动机的效率平均比YB2系列电动机高出2%～3%，具体见图2，高出部分的效率节约的电能费用要远远超出所增加的费用。 图2 YBX3与YB2系列电动机效率对比值 以15kW-4P 电动机为例对YB2与YBX3原材料使用情况与节能情况进行对比分析，原材料的使用情况具体见表1。 表1 YB2和YBX3电动机原材料使用情况
浅析变频空调技术的发展与应用 摘要 本论文主要是对变频空调的原理、新技术、空调的结构、空调的日常保养进行简 单的分析讨论。变频空调器的最大特点在于其节能、舒适、制热效果好。从节能方面 来说，随着技术的发展与成熟，变频空调器已由最初的交流变频空调器、直流变频空 调器发展到现在pam（脉冲调幅）空调器。变频空调之所以有这么大的优势也是在于 它自身无可比拟的优点，简单的介绍其优点主要是：采用低频启动，启动电流小对电 网的干扰小,省电节能；能快速制冷、制暖；启动后长期运转温度控制精度可达到 ±0.5℃。 关键词：新技术变频发展应用 Abstract This paper is the principle of frequency conversion air-conditioning, newtechnologies,then structure of air- conditioning,air-conditioning maintenance to carry out simple day-to-day art an analysis of the discussion.The most important feature of variable frequency air conditioner in its energy-saving,comfortable, good heating effect. From the energy point of view,as the technolog development and maturity,frequency conversion air-conditioner from the original A inverter air conditioner,Dc inverter air conditioner developed to pam air conditioner.Inverter air conditioner advantages:the use of low-frequency start,starting current of the power system small disturbance small,energy-saving power;fast refrigeration,heating System;start functioning after the long-term temperature control precision can reach ± 0.5℃. Key words:new technology frequency conversion development application 目录 摘要 (1)
Y系列三相异步电动机 Y SERIES T HREE P HASE INDUCT ION MOTOR 机座号80~315 功率0.55~200kW 工作制 S1 绝缘等级 B 适用于：一般场所和无特殊要求的机械，如金属切削机床、泵、风机、运 输机械、搅拌机、农业机械、食品机械等。 Applications:General purpose including cutting machines, pumps, fans, conveyors, machines tools of farm duty and food process. 特点：绝缘等级为B级，外壳防护等级为IP44。 Features:The insulation class is B; the protective class is IP44. 使用条件：海拔不超过1000m。环境温度随季节变化，但最高不超过+40℃， 最低不低于-15℃。 Circumstance For Use:The altitude not exceeding 1000m above sea level. The ambient temperature subject to seasonal variations but not exceeding 40℃and not less than -15℃. 性能数据Performance Data380V 50Hz
常用的安装结构型式，以及适用的机座号见下表 Conventional mounting type and suitable frame size are given in following table （with “√”) “√”表示可以制造生产的结构型式。 外形及安装尺寸 Dimensions mm B3 B5 B35
第2期(总第165期) 2011年4月机械工程与自动化 M ECHAN IC AL EN GIN EERIN G & A U TO M A T IO N N o.2 Apr. 文章编号:1672-6413(2011)02-0144-02 三相异步电动机软启动器的设计 刘芳霞 (山东经贸职业学院,山东 潍坊 261011) 摘要:三相异步电动机直接启动时,启动电流过大,转矩较小,给用电设备及电网带来了一定的影响。通过采用模糊控制与P LC 相结合的方法实现了电机的软启动,给出了软启动控制系统的硬件设计与软件设计,并用M A T L A B 软件进行实验仿真,实验结果验证了系统的有效性及理论的正确性。关键词:软启动;三相异步电动机;仿真中图分类号: T M 343+ .2 文献标识码: A 收稿日期: 2010-08-31;修回日期: 2010-10-27 作者简介:刘芳霞(1975-),女,山东聊城人,讲师,硕士。 0 引言 三相异步电动机以其低成本、高可靠性和易维护等特点,在电力拖动系统中得到了广泛的应用。但在其直接启动瞬间启动电流大约是额定电流的6倍,带负载启动时甚至达到8倍。大的启动电流会给电网及用电设备带来很大的负面影响,使电网电压产生波动,加速电动机绕组的绝缘老化,大大降低了电动机的使用寿命,导致大量的能量被消耗。针对上述问题,本文设计了一个软启动系统,给出了其硬件设计及软件设计,并通过实验验证了系统的有效性及理论的正确性。1 电机软启动系统结构 三相电动机软启动系统结构图见图1。采用晶闸管反并联电路给电动机定子提供电源,通过控制晶闸管触发角的大小来改变导通角的大小,使电动机电压平稳增加,从而调节电动机定子的端电压,使电动机的启动电流缓慢上升,减少电流对电网及电动机的影响,这一过程称为软启动。软启动的实现方法如下:通过对电路电压、电流的检测,将检测的信号模糊处理,经过A /D 模块转化为数字信号,送入PLC 控制器进行处理,用得到的信号来控制晶闸管的触发角,从而控制电动机的端电压,达到控制启动电流的目的 。 图1 三相电动机软启动结构图 2 软启动控制电路硬件设计 软启动器是一种交流调压装置,在本系统中主要是实现电机的软启动、停机及保护等多种功能。由于PLC 具有可靠性高、抗干扰能力强、功能完善、编程 简单、具有网络通讯功能等特点,所以本系统采用松下电工FP0系列可编程控制器作为主控制器,PLC 结构框图如图2所示。它的主要作用是:将模糊化处理得到的信号经过A /D 模块转化保存在数据寄存器中,
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
三相异步电动机启动方法 降压启动就可以降低启动电流，减少线路压降。除直接启动外，降压启动一般有星-三角降压启动，自藕变压降压启动，变频启动、软启动等。 三相异步电动机接线图 三相异步电机接线图:三相电动机的三相定子绕组每相绕组都有两个引出线头。一头叫做首端，另一头叫末端。规定第一相绕组首端用D 1表示，末端用D 4表示；第二相绕组首端用D2表示，末端用D5表示；第三相绕组首末端分别用D3和D6来表示。这六个引出线头引入接线盒的接线柱上，接线柱相应地标出D1～D6的标记，见图(1)。三相定子绕组的六根端头可将三相定子绕组接成星形或三角形，星形接法是将三相绕组的末端并联起来，即将D4、D5、D6三个接线柱用铜片连结在一起，而将三相绕组首端分别接入三相交流电源，即将D1、D2、D3分别接入A、B、C相电源，如图(2)所示。而三角形接法则是将第一相绕组的首端D 1与第三相绕组的末端D6相连接，再接入一相电源；第二相绕组的首端D2与第一相绕组的末端D4相连接，再接入第二相电源；第三相绕组的首端D3与第二相绕组的末端D5相连接，再接入第三相电源。即在接线板上将接线柱D1和D6、D2和D4、D3和D5分别用铜片连接起来，再分别接入三相电源，如图(3)所示。一台电动机是接成星形还是接成三角形，应视厂家规定而进行，可以从电动机铭牌上查到。三相定子绕组的首末端是生产厂家事先设定好的，绝不可任意颠倒，但可将三相绕组的首末端一起颠倒，例如将三相绕组的末端D4、D5、D6倒过来作为首端，而将D1、D2、D3作为末端，但绝不可单独将一相绕组的首末端颠倒，否则将产生接线错误。如果接线盒中发生接线错误，或者绕组首末端弄错，轻则电动机不能正常起动，长时间通电造成启动电流过大，电动机发热严重，影响寿命，重则烧毁电动机绕组，或造成电源短路。 1、三相电源绕组有几种接线方式？三相负载的连接方式有几种？ 答：三相发电机或三相变压器的二次侧都具有三相绕组，它们都是用星Ｙ形或三角△形的方式连接起来的。 三相负载的连接与发电机三相绕组的连接相似，也可接成形或三角形△。 2、什么叫三相三线制电路？什么叫三相四线制电路？ 答：将负载与发电机用三根火线连接起来。就是三相三线制电路。 用三根火线和一根中线把电源和负载起来，就是三相四线制电路。 3、什么叫三相电源和负载的星型连接？什么叫相、线电压和相、线电流？他们之间的关系如何? 答：将三相绕级的末端连接在一起，从首端分别引出导线，这就是星形连接。通常三相绕组的始端用Ａ、Ｂ、Ｃ表示，末端用Ｘ、Ｙ、Ｚ表示。绕组始端的引出线称为火线。三个绕组末端连接在一起的公共点“Ｏ”称为中性点，从中性点引出的一根导线称为零线（也称中线）。如果中性点接地，则零线也称做地线。 每相组两端间的电压（即每相绕组首端与中线之间的电压）uA、uB、uC叫做相电压。 两根火线之间（即两相之间）的电压uAB、uBC、uCA叫做线电压。 流过电源每相绕组或负载的电流，叫做相电流。火线中的电流iA、iB、iC，叫做线电流。在星形连接中，线电压的有效值是相电压有效值的倍，即U线＝U相。线电流等于相电流。 即I线＝I相。 4、三相四线制供电系统中，中性线（零线）的作用是什么？为什么零线不允许断路？答：中性线是三相电路的公共回线。中性线能保证三相负载成为三个互不影响的独立回路；
异步电动机软启动分析 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。 一、软启动的现状 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4～8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两倍以上。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、自藕变压器将压起动、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、转子串电阻分级起动。但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- 起动转矩降低得更多，一般只能用于空载和轻载。 2.Y-△起动：丫-△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△接法380v电动机。 3.自祸变压器将压起动：自祸变压器将压起动，比起定子串接电抗器起动，当限定的起动电流相同时，起动转矩损失的较少；比起卜△起动，有几种抽头供选用比较灵活，并且巩/峨较大时，可以拖动较大些的负载起动。但是自祸变压器体积大，价格高，也不能拖动重负载起动。 4.延边三角形起动：采用延边三角形起动鼠笼式异步电动机，除了简单的绕组接线切换装置之外，不需要其他专用起动设备。但是，电动机的定子绕组不但为△接，有抽头，而且需要专门设计，制成后抽头又不能随意变动。 随着电力技术（尤其是集成电路、微处理器以及新一代电力电子器件）的不断发展，异步电动机起动过程中的起动电流过高，起动转矩过小等问题得到了很好的解决。 从20世纪70年代开始推广利用晶闸管交流调压技术制作的软起动器，以及采用微控制器代替模拟控制电路，发展成为现代的电子软起动器。 二、软启动的特点 电子软起动器相对于传统的起动方式，其突出的优点体现在： 1.电力半导体开关是无电弧开关和电流连续的调节，所以电子软起动器是无级调节的，能够连续稳定调节电机的起动，而传统起动的调节是分档的，即属于有级调节范围。 2.冲击转矩和冲击电流小。软起动器在起动电机时，是通过逐渐增大晶闸管的导通角，使电机起动电流限制在设定值以内，因而冲击电流小，也可控制转矩平滑上升，保护传动机械、设备和人员。
佳木斯电机股份有限公司企业标准 YGP系列辊道用变频调速 三相异步电动机样本 2007-11-16 发布2007-12-01 实施佳木斯电机股份有限公司发布
1概述 (1) 2选型指南 (1) 3现场应用条件 (1) 4结构特点 (2) 5技术数据表 (2) 6外形尺寸及安装尺寸 (5) 7现场安装时的接口尺寸 (8) 8派生产品 (8) 9订货须知 (8)
YGP系列辊道用变频调速三相异步电动机样本 1概述 1.1 该产品适用行业及所配的机械 YGP系列辊道用变频调速三相异步电动机是新一代高可靠性的变频用辊道电机，具有体积小、重量轻、性能好、使用可靠和维护方便的优点，其综合技术指标达到国际同类产品先进水平。 YGP系列辊道用变频调速三相异步电动机适用于频繁起制动、正反转、反接制动等恶劣条件下连续 或断续工作，具有较大的调速范围、过载能力和机械强度，是冶金工业辊道传送的变频电机，也可用于 其它类似机械设备上。 1.2 其它 YGP系列辊道用变频调速三相异步电动机的额定电压为380V ,可按照实际所需的转速范围确定 YGP电机的额定频率的最佳值，调速范围宽、振动小、噪声低，能与国内外各种变频装置相配套。变频范围从5-100HZ ;额定频率以下为恒转距调速，额定频率以上为恒功率调速，适用于V/F控制、转差角频率控制及矢量控制等控制方式。当用于矢量控制时，如用户需要如图1所示等效电路中的参数时，我 公司可单独提供，本样本不再列出。根据电机和变频器的不同选择和实际需要，可按图2所示Q1、Q2、Q3、Q4曲线进行不同的电压补偿，以满足在低频时输出恒转距的要求。 图2 2选型指南 3现场应用条件 3.1 海拔 不超过1000m。（如果在海拔超过1000m使用时，应按GB755的规定处理） 3.2 湿度 最湿月份的月平均最高相对湿度为95%，同时该月份平均最低温度不高于25C。
第九章异步电动机的基本结构和运行分析异步电动机也称感应电动机，是工农业生产中应用最为广泛的一种电机。例如，中小型轧钢设备、矿山机械、机床、起重机、鼓风机、水泵、以及脱粒、磨粉等农副产品用的加工机械，大多采用异步电动机拖动。与其他电动机相比，异步电动机具有结构简单、坚固耐用、使用方便、运行可靠、效率高、易于制造和维修、价格低廉等许多优点。但是，异步电动机的应用也有一定的限制，这主要是由其调速性能差、功率因数低而引起的。 异步电动机是一种交流电机，它可以是单相的，也可以是三相的。但它的转速和电网频率没有同步电机那样严格不变的关系。本章将分别介绍三相异步电动机的基本结构、工作原理、运行特性以及单相异步电动机的基本结构和工作原理等。 第一节异步电动机的基本结构、分类及铭牌 一、三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由固定的定子和旋转的转子两个基本部分组成，转子装在定子内腔里，借助轴承被支撑在两个端盖上。为了保证转子能在定子内自由转动，定子和转子之间必须有一间隙，称为气隙。电机的气隙是一个非常重要的参数，其大小及对称性等对电机的性能有很大影响。图9-1所示为三相鼠笼式异步电动机的组成部件。
图9-1 三相鼠笼式异步电动机的组成部件 1．定子 定子由定子三相绕组、定于铁心和机座组成。 定子三相绕组是异步电动机的电路部分，在异步电动机的运行中起着很重要的作用，是把电能转换为机械能的关键部件。定子三相绕组的结构是对称的，一般有六个出线端1U 、2U 、1V 、2V 、1W 、2W 。置于机座外侧的接线盒内，根据需要接成星形（Y ）或三角形（?），如图9一2所示，定子三相绕组的构成、连接规律及其作用将在第二节专门介绍。 图9一2 三相鼠笼式异步电动机出线端 定子铁心是异步电动机磁路的一部分，由于主磁场以同步转速相对定子旋转，为减小在铁心中引起的损耗，铁心采用0.5mm 厚的高导磁电工钢片叠成，
1、三相异步电动机的点动控制 点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。 典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a所示。点动正转控制线路是由转换开关QS 、熔断器FU 、启动按钮SB 、接触器KM 及电动机M 组成。其中以转换开关QS 作电源隔离开关，熔断器FU 作短路保护，按钮SB 控制接触器KM 的线圈得电、失电，接触器KM 的主触头控制电动机M 的启动与停止。 点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS ，此时电动机M 尚未接通电源。按下启动按钮SB ，接触器KM 的线圈得电，带动接触器KM 的三对主触头闭合，电动机M 便接通电源启动运转。当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB ，使接触器KM 的线圈失电，带动接触器KM 的三对主触头恢复断
开，电动机M 失电停转。在生产实际应用中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB 换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。 2. 三相异步电动机的自锁控制 三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM 的一对常开辅助触头。接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。它主要由按钮开关SB （起停电动机使用）、交流接触器KM （用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。 欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即 电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。采用接触器自锁正转控制线路就可避免电动机欠压运行，这是因为当线路电压下降到一定值（一般指低于额定电压85%以下）时，接触器线圈两端的电压也同样下降到一定值，从而使接触器线圈磁通减弱，产生的电磁吸力减小。当电磁吸力减小到小于反作用弹簧的拉力时，动铁心被迫释放，带动主触头、自锁触头同时断开，自动切断主电路和控制电路，电动机失电停转，达到欠压保护的目的。
. . . . 辽宁工业大学 电力电子技术课程设计（论文）题目：三相异步电动机软启动器 院（系）： 专业班级： 学号： 学生： 指导教师：（签字） 起止时间
. . . . 课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院教研室：电 气
注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 摘要 现在传动工程中最常用的就是三相异步电动机。在许多场合，由于其启动特性，这些电机不可以直接连接电源系统。如果直接启动，会产生较高的峰值转矩，这种冲击不但对驱动电机有冲击，而且也会使机械装置受载。而软启动器通过平滑的升高端子电压，可以实现无冲击启动，最佳保护电源系统及电动机。 本文设计的三相异步电动机软启动器主要包括主电路和控制电路两部分。采用电压斜坡软启动，晶闸管脉冲触发，通过对电机启动过程中晶闸管的控制来实现软启动器平滑启动的功能。 关键词：异步电动机；软启动器；晶闸管
目录 第1章绪论 (1) 1.1电力电子技术概况 (1) 1.2本文设计容 (1) 第2章三相异步电动机软启动器电路设计 (2) 2.1三相异步电动机软启动器总体设计方案 (2) 2.2具体电路设计 (3) 2.2.1 主电路设计 (3) 2.2.2 控制电路设计 (4) 2.2.3 触发电路设计 (5) 2.2.4 同步电路设计 (5) 2.2.5 检测电路设计 (6) 2.2.6 保护电路设计 (7) 2.3元器件型号选择 (8) 2.4系统仿真 (9) 2.4.1 MATLAB仿真软件简介 (9) 2.4.2 三相异步电动机软启动器仿真模型建立 (10) 2.4.3 三相异步电动机软启动器仿真波形及数据分析 (10) 第3章课程设计总结 (13) 参考文献 (14)
佳木斯电动机股份有限公司技术文件 YBX3系列隔爆型高效率三相异步电动机 （机座号80～355） 产品样本 佳木斯电动机股份有限公司发布
YBX3系列隔爆型高效率三相异步电动机（机座号80～355）样本 1 概述 YBX3系列隔爆型高效率三相异步电动机是我公司开发设计的全封闭自扇冷式高效率三相异步电动机。效率指标符合GB 18613-2006《中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级》中的“电动机节能评价值”中的1级效率的规定，并满足美国能源法规定的电动机应符合EPACT效率指标要求的规定。 本系列电动机符合国家标准GB 3836.1《爆炸性气体环境用电气设备第1部分：通用要求》和GB 3836.2《爆炸性气体环境用电气设备第2部分：隔爆型“d”》的规定。 本系列电动机制成隔爆型，适用于爆炸性气体环境中机械设备的电力驱动。分为I类和II类，I 类：煤矿用电气设备，防爆标志为ExdI；II类：除煤矿外的其它爆炸性气体环境，防爆标志为ExdIIAT （1-4），ExdIIBT（1-4），ExdIICT（1-4），温度组别为T1、T2、T3、T4。 本系列电动机机座号范围为H80～H355，功率等级和安装尺寸符合GB/T4772.1/IEC 60072-1和GB/T4772.2/ IEC 60072-2标准的规定。 2 产品特点 YBX3系列电动机整体外观见图1。 图1 整体外观图 产品主要有以下特点： a) 电动机主接线盒位于机座的顶部，可以左右旋转满足用户不同出线方式的要求。 b）机座号H160及以上电机，可以根据用户需要提供定子测温装置、轴承测温装置、加热器、注排油装置。 c) 接线盒、机座、端盖和风罩的外形美观、样式新颖，并且有利于降噪和通风。 d) 电动机采用F级绝缘系统，温升按B级考核，从而延长电机的使用寿命。 e) 电动机工作制为S1，冷却方式为IC411，外壳防护等级为IP55。 f) 适用于各种应用场合，如：“W”、“TH”、“WTH”、“F1”、“F2”、“WF1”及“WF2”， 其中：W为户外防轻腐蚀；TH为湿热；WTH为户外湿热；F1为户内防中等防腐；F2为户内防强腐蚀；WF1为户外防中等腐蚀；WF2为户外防强腐蚀。
三相异步电动机在工业生产应用中的启动分析 摘要本文对电力拖动中三相异步电动机的启动方法进行了分析。 随着国民经济的发展，我国的电气自动化水平不断提高，传统的电力拖动控制方式被现代化的精确控制系统所取代，带来了生产工艺的重大改进；电动机作为动力系统的执行装置是重要的动力装置，分为直流电动机和交流电动机，直流电动机结构复杂、制造成本高、维护不方便已经不能够适应实际应用的需要，应用最多的交流电动机以三相异步电动机为主，其特点主要是具有结构简单、维护简单、经济性好，制造方便、等，广泛应用于现代化工业领域及民用设备中。电力拖动系统中电动机的启动是我们应用中的控制的重点，启动时会对电网造成较强干扰，尤其是大功率电动机的重载启动，可能对设备构成严重威胁。各种各样启动方式在实际应用中要进行科学选择，下面主要对软启动方式进行分析。 关键词变频器；软启动器；三相异步电动机 三相笼型转子异步电动机的传统启动方式直接启动就是把电机的定子绕组直接接到额定电压的电网上，是三相异步电动机启动中应用最多的一种，也是启动方式中最简单、直接的一种，一般7.5kW以下电机允许直接启动，对小电机来说直接启动占有绝对优势。然而对较大功率的电机，如果直接启动会造成电网供电的较大压降，从而影响电网中其它设备的正常运行。对于经常启动的较大电机，过大的启动电流会造成电机发热，影响电机寿命，同时电机绕组在电动力的作用下会发生变形，可能造成短路而烧坏电机。在直接启动方式下，启动电流约为标称电流的5倍～8倍，启动转矩约为标称转矩的1.5倍～2.0倍。三相异步电动机的启动方式有自耦变压器降压启动、星三角降压启动、延边三角形降压启动、软启动器启动、变频启动等，而对绕线式交流电动机，常采用转子串接频敏变阻器启动，由于串变阻会产生电能损耗，另外串联电阻也容易产生故障降低系统的稳定性，可靠性这种启动方式一般只用于空载及轻载启动。 在自耦变压器降压启动的控制线路中，限制电动机启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，可根据启动电流和启动转矩的要求灵活选择。电动机启动时，定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压，一旦启动完毕，自耦变压器将被切除，电动机直接接到电源，即得到自耦变压器的一次电压，电动机进入全压运行。通常称这种自耦变压器为启动补偿器。但是自耦变压器体积大，价格高，也不能拖动重负载启动。 星三角降压启动。这一线路的设计思想仍是按时间原则控制启动过程。所不同的是，在启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），减小了启动电流对电网的影响。而在其启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。 延边三角形启动是在星三角启动方法基础上加以改进的一种新的启动方法。它是利用电机引出的九个出线端（即每相定子绕组多引出一个线端）的特定接法，达到降压启动的目的。电机启动时，定子绕组作延边星形连接，待转速增加到接近额定转速时，再换接为三角连接，电机就进入正常运转状态。由于采用延边
摘要 三相异步电动机以其低成本、高可靠性和易维护等特点，广泛应用于各工业领域，但是三相异步电动机在额定电压全压启动时，启动电流很大，约为额定电流的5～7倍，会对电网造成冲击，影响其它设备运行。启动转矩约为额定转矩的两倍。加剧机械结构磨损，基至损坏设备。特别是大功率的三相异步电机影响尤其明显。为了解决电机启动时产生的大冲击电流，需要对电动机进行软启动来降低启动电流。 三相异步电机直接起动存在较大的冲击电流，消耗了大量电能。直接起动方式虽然启动简单，但是电机在直接起动时会产生很大的瞬间电流冲击，造成许多危害，如过大的热应力极易导致绕组损坏，造成绕组绝缘提前老化，从而降低电动机的使用寿命;过大的启动电流将使感应电动机的启动转矩冲击很大;过大的启动电流还造成对电网的冲击，造成能源浪费，传统降压启动方法无法从根本上解决这些问题。因此研究三相异步电动机的软启动，以此来克服上述电动机启动时的缺点，是很有现实意义和经济效益的。 关键词：三相异步电动机；晶闸管；直接起动；冲击电流；软启动
目录 1. 绪论 (1) 1.1三相异步电动机软启动器设计背景 (1) 1.2软启动器介绍 (1) 2三相异步电动机启动控制的研究 (3) 2.1三相异步电动机的启动过程 (3) 2.2三相异步电机的启动方法 (3) 2.3软起动的原理及分析 (7) 2.3.1 晶闸管调压原理 (7) 2.3.2 软起动的起动方式 (9) 3 软启动器的硬件电路设计 (12) 3.1主要器件的介绍 (12) 3.1.1 KJ004功能介绍 (12) 3.1.2 KJ041功能介绍 (13) 3.2主电路的选择 (15) 3.2.2 晶闸管相控调压原理 (15) 3.3主回路设计 (16) 3.3.1 主回路电路 (16) 3.3.2 晶闸管参数选择 (16) 3.3.3 晶闸管触发电路 (17) 3.3.4 晶闸管保护电路 (19) 3.4电压检测回路 (20) 3.4.1 同步信号检测 (20) 3.4.2 电压反馈回路 (21) 3.5电流检测回路 (22) 3.5.1 电流反馈回路 (22) 3.5.2 过电流保护电路 (22) 致谢 .................................................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 . (23)
三相异步电动机的启动
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三相异步电动机的启动 异步电动机启动时的要求： 1、电动机有足够大的启动转矩。 2、一定大小启动转矩前提下，启动电流越小越好。 3、启动所需设备简单，操作方便。 4、启动过程中功率损耗越小越好。 一、鼠笼式异步电动机的启动 1、直接启动 即启动时加在电动机定子绕组上的电压为额定电压。三相异步电动机直接启动的条件（满足一条即可）
1、容量在7.5KW以下的电动机均可采用。 2、电动机在启动瞬间造成的电网电压降不大于电源电压正常值的10%，对于不常启动的电动机可放宽到15%。 3、可用经验公式粗估电动机是否可直接启动 优点：所需启动设备简单，启动时间短，启动方式简单、可靠，所需成本低。 缺点：对电动机及电网有一定冲击 2、降压启动 在电动机启动时降低定子绕组上的电压，启动结束时加额定电压的启动方式。降压启动能起到降低电动机启动电流目的，但由于转矩与电压的平方成正比，因此降压启动时电动机的转矩减小较多，故只适用于空载或轻载启动。 A、自耦变压器（亦称补偿器）降压启动
（1）接线：自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。 （2）特点：设自耦变压器的变比为K，原边电压为U1，副边电压U2= U1/K，副边电流I2（即通过电动机定子绕组的线电流）也按正比减小，又因为I1= I2/K，则电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2倍。因电压降低了1/K倍，转矩降为1/K2倍。 自耦变压器副边有2~3组抽头，如二次电压分别为原边电压的80 %、60%、40%。 优点：可按允许的启动电流和所需的启动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压启动，定子绕组采用Y或Δ。 缺点：设备体积大，投资较贵。 B、星—三角（Y—Δ ）降压启动 （1）接线：启动时先将定子接成星形，启动完再接成Δ。 （2）特点：启动电流、电源电流和启动转矩只有直接启动时1/3。
三相异步电机起动方式 1）直接起动，电机直接接额定电压起动。（55KW以下） 2）降压起动：（55KW以上）降压起动的主要目的是为了限制起动电流，但同时也限制了起动转矩，因此，这种方法只适用于轻载或空载情况下起动。常用的降压起动方法有下列几种： （1）定子串电抗降压起动；这种起动方法是在电动机定子绕组的电路中串入一个三相电抗器，电抗器说简单点就是线圈，能够产生感应电动势来降低直接输入的工频电压。 （2）星形-三角形启动器起动；这种方法只适用于正常运转时定子绕组作三角形连接的电动机。起动时，先将定子绕组改接成星形，使加在每相绕组上的电压降低到额定电压的1/根号3，从而降低了起动电。因为如果380V三相供电，三角形电机的相电压为380V，则在单相上的线电压也为380V，但是如果改为星型启动的话，相电压380V，线电压只有220V，定子电压降低了；待电动机转速升高后，再将绕组接成三角形，使其在额定电压下运行。
可以证明，星形起动时的起动电流（线电流）仅为三角形直接起动时电流（线电流）的1/3，即IYst=(1/3)I△st；其起动转矩也为后者的1/3 （3）软起动器起动； （4）用自耦变压器起动。对容量较大或正常运行时作星形连接的电动机，可应用 自耦变压器降压起动。 自耦变压器降压起动的优点是不受电动机绕组接线方法的限制，可按照允许的起动电流和所需的起动转矩选择不同的抽头，常用于起动容量较大的电动机。其缺点是设备费用高，不宜频繁起动。
单相异步电机起动方式 1）电阻分相起动； 2）电容分相起动； 3）继电器起动等。 一、直流电机的旋转原理 直流电机是磁场不动，导体在磁场中运动；交流电机是磁场旋转运动，而导体不动.直流电动机分为定子绕组和转子绕组.定子绕组产生磁场.当通直流电时.定子绕组产生固定极性的磁场.转子通直流电在磁场中受力.于是转子在磁场中受力就旋转起来. 二、单相交流电动机的旋转原理 单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。单相电不能产生旋转磁场.要使单 相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动。