三相异步电动机软启动器的设计

第2期(总第165期)

2011年4月机械工程与自动化

M ECHA N ICAL EN GI NEER IN G &　AU T O M A T IO N N o.2Apr.

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 L C 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 AT L AB 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,

经过执行PLC 程序,用输出信号去控制晶闸管调压电路的触发角。

3　电机软启动系统的软件设计

硬件设计是系统的基础,但很大一部分硬件功能由软件来实现,因此软件设计是系统的一个重点。电机软启动系统的主程序流程图见图3

。

图2　P LC

结构框图

图3　主程序流程图

整个程序在执行时包括3部分,即系统初始化、系统自检、执行程序。

(1)系统初始化程序。系统初始化主要是在程序执行前对PLC 内部存储器的内容复位,主要完成对PLC 内部定时器、数据寄存器、中断系统、堆栈指针、特殊寄存器的初始化等。在本系统中,采用触摸屏实现了人机对话,从触摸屏上输入输出。在初始化过程中,触摸屏自动返回到初始屏,等待用户对其进行操作。

(2)系统自检程序。为了保证系统的正常和安全运行,对于一些可能出现的系统故障尽量在系统运行

前就发现并及时进行处理,因此在主程序的初始化后

进行系统的初始自检是很重要的。系统初始自检包括上电前自检与上电后自检,前者是检查电动机是否存在漏电故障,后者是对电机的工作电压、电流、温度等参量进行AD 检测并处理。

(3)系统运行部分程序设计。运行部分程序的设计内容按系统启动的大体流程包括: 判断是否要求启动(检测启动开关是否有效); 判断启动是否完毕(通过触摸屏提示); 判断系统稳定启动运行时是否要求停机(检测停车开关是否有效)。

本文将模糊控制技术和PLC 相结合,对一些无法建立精确数学模型的系统能够达到较好的控制效果。首先将电流偏差e 与电流偏差变化率 e 模糊化处理,根据模糊语言变量赋值表和模糊控制规则表,利用M ATLAB 预先编制程序进行模糊推理与模糊判断,得到对应的量化因子K e 、K ec ,然后采用A /D 转化模块将其按一定规律存放在PLC 数据寄存器中。控制执行时,PLC 只须对采样得到的精确量e 、 e 进行等级量化,得到其相应的模糊化论域元素,再通过查表获得输出控制量的量化值,最后将此量化值乘以比例因子K u 即得到实际输出量,用输出量对电动机软启动进行控制。

4　实验结果与分析

电动机软启动过程是一个高阶、非线性和强耦合的多变量系统,除理论分析以外,仿真实验是一种必不可少的重要的研究方法。本文采用M AT LAB 软件对三相异步电动机的软启动进行实验仿真,结果见图4～图7。

图4　三相定子电流I 的波形曲线

图5　A 相定子电流I A 的波形曲线

(下转第148页)

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145?　2011年第2期 刘芳霞:三相异步电动机软启动器的设计

种故障状态: 工作台超限位:这时工作台前进(后退)按钮的指示灯亮,选择系统的手动工作方式,控制工作台沿反方向退出超限位; 电动机超载:将液压电动机、主轴电动机、工件旋转电动机的断路器常开辅助触点串接作为输入信号,只要有一个断路器出现过载跳闸,该输入信号立即通过PLC程序停止机床的运动状态,待电动机过载问题解决,3个断路器的常开辅助触点闭合后,工作台才能正常运动。5　结束语

用PLC和变频器共同参与机床的电气控制,调试阶段可以方便地修改相关的电气控制参数,根据控制要求增减输入、输出的控制信号,根据工艺要求调整运行程序,便于更改线路,极大地减轻了调试阶段的工作量;借助于PLC的输入、输出信号指示灯,使维修工作直观、简单,而且使用PLC后,省去了中间继电器,使得整机运行稳定,使用效果良好。

Roller Polishing Machine Electrical Control

System Based on PLC and Inverter

GAO Xiao-lin

(Jinz hong Vocational and T echnical C ollege,Jin zhong030600,China)

Abstract:T his ar ticle intro duced the structur e and w or king principle o f a r oller po lishing machine,as well as the debugg ing pro cess of electr ic co ntro l sy stem based on PL C and inver ter,solving t he pro blem in tr aditio nal relay cir cuit.T he oper atio n o f t he machine is stable a nd reliable,with favo rable results.

Key words:electrica l contr ol;polishing machine;P LC;inv erter

(上接第145页)

从图4～图7中的参数变化来看,该控制系统实现了三相异步电动机的软启动,即启动电流小、启动转矩大的要求。用模糊控制实现对异步电动机软启动控制的方法,具有较好的动态性能,且控制规则简单,能够较好地克服直接启动存在的缺点,提高了整个系统的

可靠性。

图6　转速n的变化曲线

图7　启动时转矩T的变化曲线

参考文献:

[1]　郝世勇.M AT L AB电机仿真精华50例[M].北京:电子

工业出版社,2007.

[2]　张水利,李付亮.电机与电力拖动[M].北京:北京理工大

学出版社,2007.

[3]　李建平,王晓冲,谢敬华.基于PL C的模糊参数自整定温

度控制系统研究[J].微计算机信息,2007(6):21-25.

Design of Soft-starter of Three-phase Asynchronous Motor

LIU Fang-xia

(Shandong Econ om ic an d T rade Vocation al College,Weifang261011,China)

Abstract:It br ing s a cer tain impact on po w er equipment and pow er g r ids for the lar g er star ting curr ent and smaller t or que when a thr ee-phase asynchro nous moto r sta rts dir ect ly.In t his paper,by co mbining fuzzy co nt ro l and P L C,the soft star t o f t he mo tor is achieved.T he design o f har dwar e and so ftw are o f the so ft-st art co nt ro l system is intro duced,and the soft-star t contr ol sy stem is simula ted by M A T L A B,and the exper imental w av e for m is o btained.T he ex per imental r esults ver ify the effectiveness o f the sy stem and t he accuracy of the theo ry.

Key words:soft st art;t hree-phase asynchro no us mo to r;simulatio n

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?　机械工程与自动化 2011年第2期　

三相异步交流电机的设计_毕业设计

学生毕业设计（毕业论文） 系别：机电工程 专业：数控技术 设计（论文）题目：三相异步交流电机

毕业设计（论文）任务书 一、课题名称：三相异步电机的设计 二、主要技术指标： 1.内部由定子和转子构成。 2. 外壳有机座、端盖、轴承盖、接线盒、吊环等组成。 3. 技术要求：采用电压AC380，可以实现正反转。 三、工作内容和要求： 1．设计磁路部分：定子铁心和转子铁心。 2 设计电路部分：定子绕组和转子绕组以及电路图。 3 设计机械部分：机座、端子、轴和轴承等。 4．设计电路的正反转和安全控制部分。 5．按照“毕业设计规格”设计毕业报告。 四、主要参考文献： 1.[1]王世琨.《图解电工入门》[M].中国电力出版社.2008.

2.[2]满永奎.《电工学》[M].清华大学出版社.2008. 3.[3]乔长君.《电机绕组接线图册》[M].化学工业出版社.2012. 4.百度文库 学生（签名）年月日 指导教师（签名）年月日 教研室主任（签名）年月日 系主任（签名）年月日

毕业设计（论文）开题报告

摘要

在费拉里斯和特斯拉发明多相交流系统后，19世纪80年代中期，多沃罗沃尔斯基发明了三相异步电机，异步电机无需电刷和换向器三相异步电机(Triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入380V三相交流电源（相位差120度）供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机。 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。 Reese and Tesla invented in AC system. At the mid of 1880s, 多沃罗沃尔Chomsky invented the three-phase asynchronous motors, asynchronous motors without brushes and commutate. Three-phase asynchronous motors (Triple-phase asynchronous motor) is by simultaneously accessing 380V three-phase AC power supply of a class of motors, three-phase asynchronous motor as the rotor and the stator rotating in the same direction, to rotate at different speeds, there turn slip, so called three-phase asynchronous motors. For three-phase asynchronous motors motor is running. Three-phase asynchronous motor rotor speed is lower than the speed of the rotating magnetic field, the magnetic field due to the rotor windings relative motion exists between the induced electromotive force and current, and the magnetic field generated by the interaction with the electromagnetic torque and achieve energy conversion. Compared with single-phase induction motor, Three- phase asynchronous motor running properties, and save a variety of materials. According to the different structure of the rotor, three-phase cage induction motor and the winding can be divided into two kinds. Cage rotor induction motor, simple structure, reliable operation, light weight, cheap, has been widely used

三相异步电动机基本控制线路的安装与调试

三相异步电动机基本控制线路的安装与调试 任务1-1 三相异步电动机的单向运行控制 学习内容: 1、常用低压电器的基本结构、工作原理、图形符号和文字符号、主要技术参数及其应用； 2、三相异步电动机的启/停、点动/长动控制。 学习目标: 1、知道：常用低压电器的工作原理、图形符号和文字符号；常用低压电器的用途。 2、能根据控制要求正确选择低压电器。 3、了解：常用低压电器的基本结构；主要技术参数。 4、掌握三相异步电动机的启/停、点动/长动控制电路的原理。 学习重点:工作原理、图形符号、文字符号、选择使用。 学习难点:工作原理、选择使用 §1-1 机床电气控制中常用的低压电器 目标任务： 1、了解低压电器的基本知识，熟悉常用的低压电器种类； 2、熟悉常用的各种低压电器的结构及原理、符号、选用； 3、熟练掌握常用低压电器的使用。 相关知识： 1-1. 低压电器基本知识

凡是对电能的生产、输送、分配和应用能起到切换、控制、调节、检测以及保护等作用的电工器械，均称为电器。低压电器通常是指在交流1200V及以下、直流1500V及以下的电路中使用的电器。机床电气控制线路中使用的电器多数属于低压电器。 一、低压电器的分类 低压电器是指工作在交流电压1200V 、直流电压1500V 以下的各种电器。生产机械上大多用低压电器。低压电器种类繁多，按其结构、用途及所控制对象的不同，可以有不同的分类方式。 1 ．按用途和控制对象不同，可将低压电器分为配电电器和控制电器。 用于电能的输送和分配的电器称为低压配电电器，这类电器包括刀开关、转换开关、空气断路器和熔断器等。用于各种控制电路和控制系统的电器称为控制电器，这类电器包括接触器、起动器和各种控制继电器等。 2 ．按操作方式不同，可将低压电器分为自动电器和手动电器。 通过电器本身参数变化或外来信号（如电、磁、光、热等）自动完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称为自动电器。常用的自动电器有接触器、继电器等。 通过人力直接操作来完成接通、分断、起动、反向和停止等动作的电器称为手动电器。常用的手动电器有刀开关、转换开关和主令电器等。 3 ．按工作原理可分为电磁式电器和非电量控制电器 电磁式电器是依据电磁感应原理来工作的电器，如接触器、各类电磁式继电器等。非电量控制电器的工作是靠外力或某种非电量的变化而动作的电器，如行程开关、速度继电器等。 二、低压电器的作用 控制作用、保护作用、测量作用、调节作用、指示作用、转换作用 三、低压电器的基本结构 电磁式低压电器大都有两个主要组成部分，即：感测部分──电磁机构和执行部分──触头系统。 1 ．电磁机构 电磁机构的主要作用是将电磁能量转换成机械能量，带动触头动作，从而完成接通或分断电路的功能。 电磁机构由吸引线圈、铁心和衔铁 3 个基本部分组成。常用的电磁机构如图所示，可分为 3 种形式。 2. 直流电磁铁和交流电磁铁

三相异步电动机软启动系统

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)

Y2-160M1-2三相异步电动机电磁设计解读

目录 摘要 ..................................................................... I Abstract................................................................. II 第一章绪论........................................................ - 4 - 1.1 工程背景...................................................... - 4 - 1.2 该课题设计的主要内容.......................................... - 4 - 第二章三相异步电动机................................................ - 6 - 2.1 三相异步电动机结构............................................ - 6 - 2.1.1 异步电动机的定子结构..................................... - 7 - 2.1.2 异步电动机的转子结构..................................... - 8 - 2.1.3 三相异步电动机接线图..................................... - 8 - 2.2 三相异步电动机工作原理........................................ - 9 - 2.3 三相异步电动机的机械特性和工作特性........................... - 12 - 第三章三相异步电机电磁设计......................................... - 14 - 3.1 主要尺寸和空气隙的确定....................................... - 14 - 3.2 定子绕组与铁芯设计........................................... - 14 - 3.2.1 定子绕组型式和节距的选择................................ - 15 - 3.2.2 定子冲片的设计.......................................... - 16 - 3.3 额定数据及主要尺寸........................................... - 17 - 3.4 磁路计算..................................................... - 19 - 3.5 性能计算..................................................... - 22 - 3.5.1 工作性能计算............................................ - 22 - 3.5.2 起动性能计算............................................ - 26 - 第四章电机转动轴的工艺分析......................................... - 28 - 4.1 转动轴的加工工艺分析......................................... - 28 - 4.2 选择设备和加工工序........................................... - 30 - 4.3 成品的最后工序............................................... - 31 - 小结与致谢........................................................... - 32 - 参考文献............................................................. - 33 -

三相异步电动机的七种调速方法及特点

三相异步电动机分类特点以及调速方法 三相异步电动机分类： 1、从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。不改变同步转速的调速方法有1)绕线式电动机的转子串电阻调速、2)斩波调速、3)串级调速以及应用电磁转差离合器、4)液力偶合器、5)油膜离合器等调速。不改变同步转速的调速方法在生产机械中广泛使用。 2、改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。 3、从调速时的能耗观点来看，有1)高效调速方法与2)低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。 我们清楚三相异步电动机转速公式为： n=60f/p(1-s) 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可太到改变转速的目的，下面松文机电具体介绍其七种调速方法。 一、变极对数调速方法：这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。 特点如下：1、具有较硬的机械特性，稳定性良好； 2、无转差损耗，效率高；3、接线简单、控制方便、价格低；4、有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；5、可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。 二、变频调速方法：变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使用交-直-交变频器。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。其特点：1、效率高，调速过程中没有附加损耗；2、应用范围广，可用于笼型异步电动机；3、 调速范围大，特性硬，精度高；4、 技术复杂，造价高，维护检修困难。 三、串级调速方法 ：串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。大部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为

三相异步电动机软启动器的设计

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,

三相异步电动机的使用、维护和检修教案

教案（首页） 授课班级机电高职1002 授课日期 课题序号 3.5 授课形式讲授授课时数 2 课题名称三相异步电动机的使用、维护和检修 教学目标1．了解三相异步电动机启动前的准备工作和启动时的注意事项。2．熟悉三相异步电动机运行中的监视项目。 3．熟悉三相异步电动机的定期检修内容。 4．了解三相异步电动机的常见故障以及处理方法。 教学重点1．了解三相异步电动机启动前的准备工作和启动时的注意事项。2．熟悉三相异步电动机运行中的监视项目。 教学难点1．了解三相异步电动机启动前的准备工作和启动时的注意事项。2．熟悉三相异步电动机运行中的监视项目。 教材内容更 新、补 充及删减 无 课外作业补充 教学后记无 送审记录 课堂时间安排和板书设计

复习5 导 入 5 新 授 60 练 习 15 小 结 5 一、电机选择原则 1、电源的原则 2、防护形式的选择 3、功率的选择 4、起动情况选择 5、转速的选择 二、电机的安装原则 三、电机的接地装置 四、电机的定期检查和保养 五、三相异步电机的常见故障及处理方法 课堂教学安排

课题序号课题名称第页共页教学过程主要教学内容及步骤 导入新授三相异步电动机在生产设备中长期不间断地工作，是目前工矿企业的主要动力装置，电动机的使用寿命是有限的，因为电动机轴承的逐渐磨损、绝缘材料的逐渐老化等等，这些现象是不可避免的。但一般来说，只要选用正确、安装良好、维修保养完善，电动机的使用寿命还是比较长的。在使用中如何尽量避免对电动机的损害，及时发现电动机运行中的故障隐患，对电动机的安全运行意义重大。因此，电动机在运行中的监视和维护，定期的检查维修，是消灭故障隐患，延长电动机使用寿命，减小不必要损失的重要手段。 一、电动机的选择原则 合理选择电动机是正确使用电动机的前提。电动机品种繁多，性能各异，选择时要全面考虑电源、负载、使用环境等诸多因素。对于与电动机使用相配套的控制电器和保护电器的选择也是同样重要的。 1．电源的选择 在三相异步电动机中，中小功率电动机大多采用三相380V电压，但也有使用三相22OV电压的。在电源频率方面，我国自行生产的电动机采用50Hz的频率，而世界上有些国家采用60Hz的交流电源。虽然频率不同不至于烧毁电动机，但其工作性能将大不一样。因此，在选择电动机时应根据电源的情况和电动机的铭牌正确选用。 2．防护型式的选择 由于工作环境不尽相同，有的生产场所温度较高、有的生产场所有大量的粉尘、有的场所空气中含有爆炸性气体或腐蚀性气体等等。这些环境都会使电动机的绝缘状况恶化，从而缩短电动机的使用寿命，甚至危及生命和财产的安全。因此，使用时有必要选择各种不同结构形式的电动机，以保证在各种不同的工作环境中能安全可靠地运行。电动机的外壳一般有如下型式: (1)开启型外壳有通风孔，借助和转轴连成一体的通风风扇使周围的空气与电动机内部的空气流通。此型电动机冷却效果好，适用于干燥无尘的场所。 (2)防护型机壳内部的转动部分及带电部分有必要的机械保护，以防止意外的接触。若电动机通风口用带网孔的遮盖物盖起来，叫网罩式；通风口可防止垂直下落的液体或固体直接进入电动机内部的叫防漏式；通风口可防止与垂直成100o范围内任何方向的液体或固体进入电动机内部的叫防溅式。(3)封闭式机壳严密密封，靠自身或外部风扇冷却，外壳带有散热片。适用于潮湿、多尘或含酸性气体的场合。 (4)防水式外壳结构能阻止一定压力的水进入电动机内部。 (5)水密式当电动机浸没在水中时，外壳结构能防止水进入电动机内部。 (6)潜水式电动机能长期在规定的水压下运行。 (7)防爆式电动机外壳能阻止电动机内部的气体爆炸传递到电动机外部，从而引起外部燃烧气体的爆炸。 3．功率的选择 课堂教学安排 课题序号课题名称第页共页

电机软启动器原理图

电机软启动器原理图 6kV电机软启动器控制原理图

软启动器在冷剪控制系统中的应用 1 前言 冷剪是棒材生产线上必不可少的设备，在连续剪切线上，由于对冷剪定位控制的实时性和精确性要求非常高，通常情况下采用变频器或直流调速装置进行控制;对于使用定尺机完成棒材组长度定位的生产线来说，由于要等到棒材组在辊道上完全停止后才进行剪切，对冷剪定位控制的实时性和精确性不要求非常高，这时对交流电机可考虑使用软启动器控制，设备投资大大减少。 2 软启动器概述 软起动器是电力电子技术与自动控制技术相结合的产物，其电路原理如图1所示。将三组反并联晶闸管串接于供电电源与被控电机之间。起动时，由电子电路控制晶闸管的导通角，使电机的端电压逐渐增大，直至全电压，使电机实现无冲击软起动;停机时，则控制晶闸管的关断速度，使电机的端电压由全电压逐渐下降至零，实现软停车，可见，软起动器实际上是一个晶闸管交流调压器。改变晶闸管的触发角，就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中，软起动器的输出是一个平滑的升压过程（且可具有限流功能），直到晶闸管全导通，电机在额定电压下工作。 图1是ABB PSD系列软启动器产品的原理图，图中的元件如下：E1：电路板;F6：温度监视器;J1–J3：连接端子;K4：继电器，在运行状态时动作;K5：继电器，在全压状态时（Ue=100%）动作;K6：继电器，故障信号;T2：电流互感器;T5：控制变压器;V1–V6：晶闸管;X1–X3：端子板。另外，根据功率范围，还有两组或三组风扇作为标准配置。根据不同的应用要求，还可选择过载保护器。在图1中，V2、V4、V6三只晶闸管依次对应于U、V、W三相电源的正半周，开通角α相同，故三相的触发脉冲应依次相差120o;每相的正、负半周依次分别由反并联的两只晶闸管触发控制，所以同一相的两个反并联晶闸管触发脉冲应相差180o，触发顺序是V2、V5、V4、V1、V6、V3，依次相差60o。

三相异步电动机的设计说明书

三相异步电动机的设 计说明书 一．三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由两个基本部分构成：固定部分—定子和转子，转子 按其结构可分为鼠笼型和绕线型两种。 1-1.定子的结构组成 定子由定子铁心、机座、定子绕组等部分组成，定子铁心是异步电动机磁路的一部分，一般由0.5毫米厚的硅钢片叠压而成，用压圈及扣片固紧，各片之间相互绝缘，以减少涡流损耗。 定子绕组是由带有绝缘的铝导线或铜导线绕制而成的，小型电机采用散下线圈或称软绕组，大中型电机采用成型线圈，又称为硬绕组。 1-2.转子的结构组成 转子由转子铁心、转子绕组、转子支架、转轴和风扇等部分组成，转子铁心和定子铁心一样，也是由0.5毫米硅钢片叠压而成。鼠笼型转子的绕组是由安放在转子铁心槽的裸导条和两端的环形端环连接而成，如果去掉转子铁心，绕组的形状象一个笼子；绕线型转子的绕组与定子绕组相似，做成三相绕组，在部星型或三角型。 1-3.工作原理 当定子绕组接至三相对称电源时，流入定子绕组的三相对称电流，在气隙产生一个以同步转速n 1 旋转的定子旋转磁场，设旋转磁场的转向为逆 时针，当旋转磁场的磁力线切割转子导体时，将在导体产生感应电动势e 2 ，电动势的方向根据右手定则确定。N极下的电动势方向用?表示，S极下的 电动势用Θ表示，转子电流的有功分量i 2a 与e 2 同相位，所以Θ ?和既表示 电动势的方向，又表示电流有功分量的方向。转子电流有功分量与气隙旋转磁场相互作用产生电磁力f em ,根据左手定则，在N极下的所有电流方向为

?的导体和在S极下所有电流流向为Θ的导体均产生沿着逆时针方向的切 向电磁力f em ,在该电磁力作用下，使转子受到了逆时针方向的电磁转矩M em 的驱动作用，转子将沿着旋转磁场相同的方向转动。驱动转子的电磁转矩与转子轴端拖动的生产机械的制动转矩相平衡，转子将以恒速n拖动生产机械稳定运行，从而实现了电能与机械能之间的能量转换，这就是异步电动机的基本工作原理。 二．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

三相异步电动机软启动装置设计

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

异步电动机软启动分析

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。

软启动器原理、电机软起动器工作原理

软启动器原理、电机软起动器工作原理 软启动器（软起动器）工作原理 软启动器（软起动器）一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图1。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。 1.什么是软起动器？它与变频器有什么区别？ 软起动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。 运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。 软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。 2.什么是电动机的软起动？有哪几种起动方式？ 运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。 （1）斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。 （2）斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增

三相异步电动机的基本结构及运行详细分析

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，

三相异步电动机变频调速系统设计及仿真

天津职业技术师范大学 课程设计说明书题目：三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 指导老师： 班级：机检1112班 组员

天津工程师范学院 课程设计任务书 机械工程学院机检1112 班学生 课程设计课题： 三相异步电动机变频调速系统设计及仿真 一、课程设计工作日自 2015 年 1 月 12 日至 2015 年 1 月 23 日 二、同组学生： 三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时 间、主要参考资料等）： 1、目的和意义 交流调速是一门重要的专业必修课，它具有很强的实践性。为了加深对所学课程（模拟电子技术、数字电子技术、电机与拖动、电力电子变流技术等）的理解以及灵活应用所学知识去解决实际问题，培养学生设计实际系统的能力，特开设为期一周的课程设计。 2、具体内容 写出设计说明书，内容包括： （1）各主要环节的工作原理； （2）整个系统的工作原理（包括启动、制动以及逻辑切换过程）； （3）调节器参数的计算过程。 2．画出一张详细的电气原理图； 3．采用Matlab中的Simulink软件对整个调速系统进行仿真研究，对计算得到的调节 器参数进行校正，验证设计结果的正确性。将Simulink仿真模型，以及启动过程中的电流、转速波形图附在设计说明书中。 4、考核方式 1．周五采用口试方式进行考核（以小组为单位），成绩按百分制评定。其中小组分数占60%，个人成绩占40%（包括口试情况和上交材料内容）； 2．每天上午8:30--11:30在综合楼226房间答疑。 五、参考文献 1、陈伯时．电力拖动自动控制系统----运动控制系统（第3版）．机械工业出版社，2003 指导教师签字：教研室主任签字：