【正文】 啟動的必要性 ........................................................ 30 基于 PLC 實現三相交流異步電動機啟動方案一 ........................................................... 31 基于 PLC 實現三相交流異步電動機啟動方案二 ........................................................... 33 結論 ....................................................................................................................................... 36 參考文獻 ................................................................................................................................ 37 致 謝 ................................................................................................................................. 38 共 頁 第 3 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 摘 要 本文首先分析了三相異步電動機的工作原理及穩(wěn)態(tài)工作特性，然后分析了三相異步電動機的啟動特性及 影響三相交流異步電動機啟動特性的因素 。所謂星 三角啟動即 工作時通過改變電機的接線方式而改變起動電壓，從而降低 啟動 電流 。 采用星 三角 啟動 方式時，電流特性很好，適用于無載或者輕載起動的場合。除此之外，星 三角 啟 動方式還有一個優(yōu)點，即當負載較輕時，可以讓電動機在星形接法下運行。 關鍵詞：三相交流異步電動機，接觸器，降壓啟動，控制電路， 星 三角 啟 動 共 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ Abstract 共 頁 第 5 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第一章 緒 論 目前，工業(yè)中原動力主要由電動機提供，電動機可分為直流和 交流電機。根據統(tǒng)計， 在電網的總負載中，動力負載約占 59%，而異步電機則占總動力負載中的 85%， 由此可見異步電動機在工農業(yè)中的重要性，異步電機的應用范圍是非常廣的，容量從幾十瓦一直到幾千瓦，應用在各種行業(yè)，例如，在工業(yè)方面，中小型的軋鋼設備都采用異步電機，它也被廣泛地用在各種機床上和在各種輕工業(yè)中作為一般的動力裝備。在農業(yè)方面，它被用來拖動水泵和其它副產品加工機械?？傊惒诫妱訖C應用范圍廣，需要量大，而且隨著電氣化自動化的發(fā)展，它在工農業(yè)生產和人民生活中的重要性也將逐步增大。作為調速性能，隨著變頻技術的發(fā)展，已經得到了很好的解決，所以一直處于弱勢的是其啟動性能。 重點介紹啟動的不利因素，電流大、功率因數低、啟動轉矩小等 共 頁 第 6 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第二章 三相 交流 異步電機運行原理及特性 三相 交流 異步電機的基本結構 三相 交流 異步電機主要由定子和轉子構成，定子是靜止不動的部分，轉子是旋轉的部分，在定子和轉子之間有一定的氣隙，叫空氣隙。定子 鐵芯 是電機磁路的一部分，它由 的硅鋼片疊壓而成，片與片自間是絕緣的，以減少渦流損耗。定子繞組是電機的電路部分，由許多線圈連 接而成，每個線圈有兩個有效邊，分放在兩個槽里。機座主要用于固定和支撐 鐵芯 定子。轉子鐵心壓裝在轉軸上，由硅鋼片疊壓而成，轉子鐵心也是電機磁路的一部分。異步電機的繞組除了鼠籠式還有線繞式。三相交流鼠籠式和線繞式異步電機轉子構造雖然不同，但其工作原理是相同的。而異步電機是通過一旋轉的磁場與感 應在轉子繞組內所產生的電流相互作用而產生電磁轉矩來實現轉動。 當定子接通三項電源后，即在定子、轉子之間的氣隙內建立了一同步速為 n1 的旋轉磁場。磁場順時針方向旋轉，導體相對磁體為逆時針方向切割磁力線。因轉子繞組是閉合的，導體中有電流，其方向與電勢相同。這樣，在轉子導體上形成一個順時針方向的電磁轉矩。 綜上，三相異步電動機能夠轉動的必備條件： 一是電動機的定子必須產生一個在空間不斷旋轉的旋轉磁場，二是電動機的轉子必須是閉合導體。 根據 三相交流 異步電動機的簡化 “Г”型 等效電路， 圖 三相交流異步電動機的簡化“Г”型等效電路 有 二式可得 由于三相交流異步電動機的轉子參數、電源頻率 f1及電源電壓 U1一定時，上式即表明異步電動機的電磁轉矩 T 只與轉差率 s 有關，因此可用函數式 T 表示，稱為異步電動機的轉矩特性，畫出其圖象則稱為轉矩特性曲。米 (N 在電動機中計算轉矩時輸出功率 P2 的單位是千瓦 (kW)，轉速 n 的單位是轉 /分(r/min)，可以將計算公式簡化，在額定狀態(tài)下轉矩公式為 : 。 同步運行點 A 該點 T=0， n=n1=60f1/p,s=0。 最大轉矩點 B 該點電磁轉矩為最大值 Tm，相應的轉差率為 sm。所以最大轉矩 點是三相異步電機機械特性曲線斜率改變符號的分界點。 啟動點 C 該點 s=1， n=0，電磁轉矩為初始啟動轉矩 Tst。 異步電動機的機械特性參數 （ 1）額定轉矩 ：額定轉矩 T是指電動機在額定狀態(tài)下工作時，軸上輸出的最大允許轉矩。 （ 2）最大轉矩與過載系數 電動機的額定轉矩 TN 應小于最大轉矩 Tm，而且不許太接近 Tm，否則，電動機略一過載，電動機便停轉，因此，一般電動機的額定轉矩較最大轉矩小得多。 （ 3） 啟 動轉 矩與 啟動 能力 電動機的起動轉矩 Tst是指電動機剛 啟動 瞬間 (n=0， s=1)的轉矩。 b．在一定范圍內，增加轉子回路電阻 r‘ 2，可以增大啟動轉矩 Tst。 啟動 轉矩與額定轉矩之比可表示起動能力，用啟動轉矩倍數來表示，是標明異步電動機啟動性能的重要指標。 三相交流 異步電動機啟動時的要求 三相異步 電機啟動 應該滿足以下基本要求 1） 電動機有足夠大的啟動轉矩 。 3） 啟動所需設備簡單，操作方便 。 三相 交流 異步電動機啟動問題 電動機的啟動特性中最主要的是它的啟動轉矩。 圖 ：電動機負載特性曲線 上圖中曲線 1表示異步機的 Ts 曲線，曲線 2 和 3 表示（如圖 4）兩種不同的負載特性曲線，為了能轉動起來，必須要求 a點在 b 點 或 c點的上面，否則機組將轉動不起來。在相同的慣量下，力矩的差額越大，加速越快。對于重復起動的生產機械來說，加速過程的時間長短對勞動生產率的影響是很大的。異步機在額定電壓下的起動電流常大于額定電流好幾倍。另一個方面，大的起動電流將在線路及電機中產生損耗引起發(fā)熱，特別是當加速力矩較小，機組的轉動慣量 J 較大，起動很慢的情況下，損耗將很多而發(fā)熱也更嚴重。有時要求有大的起動力矩，有時要求限制 啟動 電流的大小，有時兩個要求須同時滿足。 工業(yè)生產機械不同的 啟動 條件 用電動機拖動的生產機械有不同的起動條件，有些機械在起動時負載力矩很小，隨著速度的增大力矩漸增大到額定值，這些負載的例子如鼓風機，它的負載力矩差不多和轉速的平方成正比，起動時只需克服一些靜摩擦力矩。有些機械則在起動過程中負載較輕，等速度高起來以后再加上負載，例如機床等。有些機械起動次數少，有些則不斷地停而又再起動。 三相交流異步電機啟動方法介紹 直接啟動 直接啟動就是用閘刀開關或接觸器把電機直接接到具有額定電壓的電源上。 三相交流異步 電動機單向 啟 動控制線路常用于只需要單方向運轉的小功率電動機的控制。 直接 啟動方 法 主要受電網配電變壓器的容量限制，過大啟動電流可能會使電壓下降，影響在同一電網上其他設備的正常運行。 軟啟動 以上幾種降壓啟動的方法是有級啟動，啟動的平滑性不高，應用一些自動控制線路組成的軟啟動器可以實現鼠籠式異步電機的無級平滑運動，這種方法稱為軟啟動。磁控式故障率高，已被電子式取代。軟啟動能保證電機在不同負載下平滑啟動，減少電機啟動對電網沖擊，又降低對自身承受的較大結構沖擊力。 串電阻（或電抗）降壓啟動 在 三相交流異步 電動機 啟動 過程中，常在三相定子電路中串接電阻（或電抗）來降低定子繞組上的電壓，使電動機在降低了的電壓下起動，以達到限制起動電流的目的。這種線路的設計思想，通常都是采用時間原則按時切除起動時串入的電阻（或電抗）以完成起動過程。 電動機 啟動 時在三相定子電路中串接電阻，使電動機定子繞組電壓降低，起動后再將電阻短路，電動機仍然在正常電壓下運行。機床中也常用這種串接電阻的方法限制點動調整時的起動電流。但是，由于定子 串電阻降壓 啟 動， 啟 動電流隨定子電壓成正比下降，而 啟 動轉矩則按電壓下降比例的平方倍下降。因此，三相鼠籠式異步電動機采用電阻降壓的 啟 動方法，僅適用于要求 啟 動平穩(wěn)的中小容量電動機以及 啟 動不頻繁的場合。 自耦變壓器降壓啟動 在自耦變壓器降壓 啟 動的控制線路中，限制電動機 啟 動電流是依靠自耦變壓器的降壓作用來實現的。自耦變壓器的次級一般有 3個抽頭，可得到 3 種數值不等的電壓。電動機 啟 動時，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，一旦起動完畢，自耦變壓器便被切除，電動機直接接至電源，即得到自耦變壓器的一次電壓，電動機進入全電壓運行。這一線路的設計思想和串電阻起動線路基本相同，都是按時間原則來完成電動機啟 動過程的。在獲得同樣 啟 動轉矩的情況下，采用自耦變壓器降壓 啟 動從電網獲取的電流，比采用電阻降壓 啟 動要小得多，對電網電流沖擊小，功率損耗小。換句話說，若從電網取得同樣大小的 啟 動電流，采用自耦變壓器降壓 啟動會產生較大的 啟 動轉矩。其缺點是自耦變壓器價格較貴，相對電阻結構復雜，體積龐大，且是按照非連續(xù)工作制設計制造的，故不允許頻繁操作。但是，并不是所有異步電動機在任何情況下都可以采用全壓 啟 動。過大的 啟 動電流會降低電動機壽命，致使變壓器二次電壓大幅度下降，減少電動機本身的 啟 動轉矩，甚至使電動機根本無法 啟 動，還要影響同一供電網路中其它設備的正常工作。 10kW 以上的 三相異步電動機 是否允許直接 啟 動，要根據電動機容量和電源變壓器容量的比值來確定。 若計算結果滿足上述經驗公式，一般可以全壓 啟 動，否則不予全壓 啟 動 ,應考慮采用降壓 啟 動。 下面分析三相異步電動機的星 三角降壓啟動。 星三角啟動的優(yōu)點是啟動電流小、啟動設備簡單、價格便宜、操作方便，缺 點是啟動轉矩小， 適合于 小功率電動機 空載或輕載啟動。這一線路的設計 思想仍是按時間原則控制 啟 動過程。而在其 啟 動后期則按預先整定的時間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓 380V，電動機進入正常運行。定子繞組接成 Y△ 降壓起動的自動控制線路 附錄 所示。所以，控制線路的設計必須保證一個接 觸器吸和時，另一個接觸器不能吸和，這就叫做互鎖。通常的方法是在控制線路中解除其 KM2 與 KM3 線圈的支路里分別串聯(lián)對方的一個動斷輔助觸電。這一對動斷觸點叫做互鎖觸點。KM2 主觸點閉合與 KM2 互鎖觸點斷開，電動機按 Y 形接法啟動，經過所整定延時時間后，時間