【正文】 過端環(huán)自成閉路，并通過感應(yīng)電流。電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 二、 轉(zhuǎn)差，轉(zhuǎn)差率（為什么叫異步電動(dòng)機(jī)？） 切割磁力線是產(chǎn)生轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流和電磁轉(zhuǎn)矩的必要條件。 旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速用 n1表示，稱為同步轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速用 n表示，轉(zhuǎn)差 Δn= n1n。 起動(dòng)瞬間， n=0,s=1 理想空載運(yùn)行時(shí)： n=n1,s=0 作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)， s的范圍在 01之間。 制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即n1 與 n 反向， s1 發(fā)電運(yùn)行時(shí)， n高于同步轉(zhuǎn)速 n1,s0. 根據(jù)轉(zhuǎn)差率可以區(qū)分異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 三、電勢平衡方程式 電動(dòng)機(jī)智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)（ PLC） 2 定子繞組電勢平衡方程式 定子繞組接到交流電源上，與電源電壓相平衡的電勢（壓 降）包括： 主電勢（感應(yīng)電勢）： 定子繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的主磁通，同時(shí)被定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組切割，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 o 漏抗壓將： ? 電阻壓降： ? 定子電勢平衡方程式： 轉(zhuǎn)子繞組的電勢及電流 ? 轉(zhuǎn)子繞組的感 應(yīng)電勢 o 轉(zhuǎn)子繞組切割主磁通的轉(zhuǎn)速 ? 主磁通以同步速度旋轉(zhuǎn) ? 轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 n旋轉(zhuǎn) ? 轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)體切割主磁通的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 (n1n)=sn1 o 轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢的頻率： ? 公式： ? 結(jié)論：由于 s很小，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢頻率很低。 ? 對(duì)繞線式異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子繞組每相串聯(lián)匝數(shù)，相數(shù)計(jì)算方法同定子繞組的計(jì)算。 ? 注意轉(zhuǎn)子不動(dòng)時(shí)（ s=1)時(shí)的感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)是感應(yīng)電勢的關(guān)系。同樣會(huì)產(chǎn)生漏磁電抗壓降。漏抗也與轉(zhuǎn)差率正比。 o 考慮到轉(zhuǎn)子繞組的相電阻后： ? 轉(zhuǎn)子繞組中的電流 o 轉(zhuǎn)子繞組短路，轉(zhuǎn)子電壓為 0，感應(yīng)電勢全部加在轉(zhuǎn)子阻抗上 o 轉(zhuǎn)子 回路方程： o 轉(zhuǎn)子電流： ， 四、異步電動(dòng)機(jī)的磁勢平衡 定子繞組的磁勢 ? 大?。ㄓ行е担? ? 轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)子繞組磁勢 ? 大小： o 轉(zhuǎn)子電流的頻率 o 轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速： o 轉(zhuǎn)子磁勢的絕對(duì)轉(zhuǎn)速（相對(duì)于不動(dòng)的定子） ? 結(jié)論：轉(zhuǎn)子繞組的磁勢與定子繞組的磁勢轉(zhuǎn)速相同，在空間相對(duì)靜止。 ? 空載運(yùn)行時(shí)，激磁磁勢全部由定子磁勢 提供，即： = ? 負(fù)載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組中有電流 流過，產(chǎn)生一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)磁勢 ，為了保持不變，定子磁勢 除了提供激磁磁勢 外，還必須抵消轉(zhuǎn)子磁勢 的影響，即： ? 異步電動(dòng)機(jī)的磁勢平衡方程： o o o o 結(jié)論：空載運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子電流為 0，定子電流等于激磁電流；負(fù)載時(shí)，定子電流隨負(fù)載增大而增大。以普通鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)為例，起動(dòng)電流 ：IS=KIIN=（ 47） IN， 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ： TS=KTTN=（ ） TN。但是具體到直接供電的變壓器來講，容量卻是有限的。三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，變壓器湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 提供較大的起動(dòng)電流，會(huì)使變 壓器輸出電壓下降。若變壓器額定容量相對(duì)不夠大、電動(dòng)機(jī)額定功率相對(duì)不算小時(shí)，電動(dòng)機(jī)短時(shí)較大的起動(dòng)電流，會(huì)使變壓器輸出電壓短時(shí)下降幅度較大，超過了正常值，這樣一來，影響了幾個(gè)方面： 一 、 起動(dòng)電動(dòng)機(jī)本身，由于電壓太低起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降很多，當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，可能起動(dòng)不了。通常電動(dòng)機(jī) 起動(dòng)過程時(shí)間很短，短時(shí)間過大的電流，從發(fā)熱角度來看，電動(dòng)機(jī)本身是可以承受的。因此要采取措施，減少最初起動(dòng)電流的影響。 從上面分析看出，不同的電源和不同的負(fù)載情況，對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求不一樣的?？傊妱?dòng)機(jī)起動(dòng)過程需要考慮以下幾個(gè)問題： 1． 應(yīng)有足夠大的最初起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（ TS≥ ）； 2． 盡可能小的最初起動(dòng)電流； 3． 起動(dòng)操作簡便，起動(dòng)設(shè)備簡單和經(jīng)濟(jì)； 二 、大中異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的再一個(gè)危害就是影響由同一臺(tái)配電變壓 器供電的其他負(fù)載。從上邊分析看出，變壓器額定容量相對(duì)電動(dòng)機(jī)講不足夠大時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)不允許直接起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量相對(duì)較大時(shí)，該起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓急劇下降，電壓頻率也發(fā)生變化，這會(huì)破壞同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至?xí)痣娋W(wǎng)失去穩(wěn)定，造成更大的事故。 (3) 電動(dòng)機(jī)直接全壓起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩約為額定轉(zhuǎn)矩的 2倍，對(duì)于齒輪傳動(dòng)設(shè)備來說，很大的沖擊力會(huì)使齒輪磨損加快甚至破碎；對(duì)于皮帶傳動(dòng)設(shè)備來說，加大了皮帶磨損甚至拉斷皮帶。如果水泵前面的管路比較長，當(dāng)水泵電機(jī)突然停止時(shí)，高速的水流會(huì)沖擊到水泵的葉輪上，產(chǎn)生很大的沖擊力，會(huì)使葉輪變 形或損壞。 (4) 電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的諧波電流，使電網(wǎng)的諧波大量增加。同時(shí)，還可能引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)，儀表指示和電度計(jì)量不準(zhǔn)以及通信受干擾等一系列問題。許多電機(jī)的自身故障都是由于絕緣受到傷害而引起的。綜合考慮，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下應(yīng)盡量避免采用電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)方式，以保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。 異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方式 目前國內(nèi)大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有定子回路串電抗器、自耦變壓器、水電阻等減壓起動(dòng)方式，（ 但起動(dòng)電流仍然很大 (一般是額定 3 到 5 倍 )對(duì)電機(jī)仍然有較大的沖擊，而且會(huì)引起電網(wǎng)電壓急劇下降。） 起動(dòng)性能的比較 ； 軟起動(dòng)與傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)的性能 指標(biāo)見表 11： 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 表 11軟起動(dòng)與傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)的性能指標(biāo) 現(xiàn)以 AllenBradley 公司 SMC Dialog Plus 系列交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器為例來說明工作原理和運(yùn)行特點(diǎn) : （ a） Ma特性 （ b） La特性 圖 11 降低電動(dòng)機(jī)端子的電壓時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ma和啟動(dòng)電流 La的特性 可見 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Ma 直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說，只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會(huì)影響這些值。 軟起動(dòng)的常用起動(dòng)方 式 電動(dòng)機(jī)智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)（ PLC） 8 目前的軟啟動(dòng)器有以下五種起動(dòng)方式 （圖 12） ： 圖 12 軟起動(dòng)器的五種起動(dòng)方式 限流起動(dòng)顧名思義是限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，它主要是用在輕載起動(dòng)的負(fù)載降低起動(dòng)壓降，在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)力矩，對(duì)電動(dòng)機(jī)不利。轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)用在重載起動(dòng)，它是將電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑，柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有更好的保護(hù)，它的目的是保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，延長拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)相仿也是用在重載起動(dòng)，不同的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜轉(zhuǎn)湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動(dòng)時(shí)間。 電壓控制起動(dòng)是用在輕載起動(dòng)的場合，在保證起動(dòng)壓降下發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短了起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的輕載軟起動(dòng)方式 [3]。 （ 2）起動(dòng)電壓上升斜率可調(diào)， 保證了起動(dòng)電壓的平滑性，起動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在 30%～ 70%Ue(Ue 為額定電壓 )范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。 （ 4）起動(dòng)器還具有可控硅短路保護(hù)、 缺相保護(hù)、過熱保護(hù)、欠壓保護(hù)。 幾種大中型異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)方式在高壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)應(yīng)用中的綜合比較 目前，高壓電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式種類繁多，主要有：高壓電抗器起動(dòng)、高壓變壓器起動(dòng)、高壓固態(tài)軟起動(dòng)、高壓液態(tài)軟起動(dòng)、電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)組起動(dòng)等 方法。且容量僅限于 10KV， 5000KW 以下。 高壓變頻器 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體電力電子器件在高壓領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛、技術(shù)日趨成熟。 電動(dòng)機(jī)智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)（ PLC） 10 變頻器主要應(yīng)用于 鼠籠式電動(dòng)機(jī)的調(diào)速節(jié)能，但也可用于鼠籠式電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)、軟停車。其主要優(yōu)點(diǎn)如下： 采用 VVVF 控制方式，通常采取 SPWM 觸發(fā)模式，可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)或變轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，幾乎涵蓋各種類型負(fù)載的起動(dòng)。 可實(shí)現(xiàn)脈沖突跳方式的起動(dòng)，以克服足夠大的靜阻轉(zhuǎn)矩。而且最容易實(shí)現(xiàn)工況適宜性調(diào)整。 高壓變頻器不僅可以用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，而且可以同時(shí)用于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的調(diào)速節(jié)能。對(duì)于 6 脈沖整流電路，電網(wǎng)輸入側(cè)的 5 次諧波畸變率達(dá)到基 波電流的 20%， 7次諧波率達(dá)到基波電流的 14%，忽略 11 次及以上的高次諧波，總的電流諧波畸變率達(dá)到基波電流的 34%以上，大大超過國家標(biāo)準(zhǔn)允許的諧波電流限定值。因此須同時(shí)投資大容量的諧波濾波裝置。而且從僅用于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)這個(gè)角度考慮，可謂得不償失。如此，將大大降低電動(dòng)機(jī)的絕緣壽命，甚至損壞電機(jī) ,一般需配置特殊絕緣的鼠籠式電動(dòng)機(jī)。采用級(jí)聯(lián)五電平以上的變頻器時(shí)，雖可極大地減小這些負(fù)面影響，但要配置正弦濾波器。而且維修費(fèi)用是相當(dāng)高的。但是，在不是舍我莫誰的情況下，選用高壓變頻器作為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)設(shè)備，其一次投資并沒有什么大的收益，尤其是非頻繁起動(dòng)的負(fù)載，更不適宜選用高壓變頻器。雖然能夠基本實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)，但造價(jià)較昂貴， 而 且高次諧波含量大、技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，所以應(yīng)用不是很廣范。電機(jī)起動(dòng)時(shí)由于串聯(lián)了可調(diào)電抗，起動(dòng)電流較小。 再將可調(diào)電抗旁路后退出運(yùn)行，電機(jī)起動(dòng)過程完成。 熱變電阻的導(dǎo)電介質(zhì)是具有一定濃度的電解液，它的起動(dòng)原理是將水溶液用一容器加固密封， 兩極板固定不動(dòng)，起動(dòng)時(shí)利用極板間大的起動(dòng)電流將電解液的溫度急劇提升，使液阻發(fā)生電解反應(yīng)，電解液的電阻率發(fā)生變化。 （二） 性能特點(diǎn) ： 由熱變電阻的原理可以看出： 起動(dòng)初始電液阻值不可調(diào) 由于兩個(gè)導(dǎo)電極板是固定安裝，兩個(gè)導(dǎo)電極板的間距固定不變。因此， 每次起動(dòng)電流難以保證相 同的起動(dòng)特牲。阻值 不易調(diào)整，熱變電阻一旦設(shè)置好就無法調(diào)整 ,而 電液阻值是被動(dòng)地隨主電機(jī)電流的變化而因液溫間接變化，而不是主動(dòng)地改變電液阻值去控制主電機(jī)的起動(dòng)電流。 從前述的工作原理可以看出， 用熱變電阻實(shí)現(xiàn)的軟起動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流不可控、不可調(diào)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的長短根本不由熱變電阻決定，依然決定于電動(dòng)機(jī)及負(fù)載本身的特性。況且實(shí)際的電液溫度不會(huì)超過 800C，那么在起動(dòng)切換到全壓運(yùn)行的時(shí)刻，電液阻值肯定不小。 總 起動(dòng)過程中溫升明顯，巨大的起動(dòng)電流必然造成局部液 體開鍋現(xiàn)象，產(chǎn)生大量蒸汽，而液阻箱為嚴(yán)密封閉狀態(tài)，類似高壓鍋，因此存在巨大的安全隱患。 存在二次沖擊現(xiàn)象。 由于上述因素，熱變電阻軟起動(dòng)在實(shí)際應(yīng)用中存在很多限制，需滿足以下條件： ①非常精確的計(jì)算；②非常準(zhǔn)確的電機(jī)負(fù) 載和電網(wǎng)參數(shù)；③嚴(yán)格檢測的耐高壓箱體；④工況參數(shù)不能發(fā)生大的變化和調(diào)整；⑤連續(xù)起動(dòng)的次數(shù)要求低；⑥起動(dòng)時(shí)間不能過長。它的起動(dòng)性能與電抗器相比較相似，起動(dòng)性能決定于電動(dòng)機(jī)、電網(wǎng)及負(fù)載參數(shù) 。 1985 年 1 月，國際電工委員會(huì)（ IEC）的可編程序控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第 2 稿對(duì)可編程序控制器作了如下定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)?？删幊绦?控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于使工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。 在全世界上百個(gè)可編程序控制器制造廠中，有幾家舉足輕重的公司。這幾家公司控制著全世界 80%以上的可編程序控制器市場。 可編程序控制器的推廣在我國得到了迅猛的發(fā)展，可編程序控制器已經(jīng)大量應(yīng)用在引進(jìn)設(shè)備和國產(chǎn)設(shè)備中，我國不少廠家引進(jìn)或研制了一批可編程序控制器，各行各業(yè)也涌現(xiàn)出大批應(yīng)用可編程序控制器改造設(shè)備的成果，機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備越來越多地采用可編程序控制器作控制裝置。 可編程序控制器的主要特點(diǎn) 1)可靠性高 電動(dòng)機(jī)智能軟起動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)（ PLC） 14 PLC 的 MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障間隔時(shí)間一般在 4000050000h以上， 三菱、 西門子、 ABB、松下等微小型 PLC 可達(dá) 10 萬 h 以上，而且均有完善的自診斷功能，判斷故障迅速，便于維護(hù)。 I/0 點(diǎn)數(shù)