1、物理科学与工程技术学院课程设计说明书课题名称： 电机与拖动 设计题目： 绕线式异步电动机串电阻启动设计 专业班级： 11 级自动化 学生姓名： 学 号 ： 1134307128 )目录1、交流电动机的综述2、绕线转子三相异步电动机3、设计内容4、结论5、心得体会6、参考文献一、交流电动机的综述交流电动机，是将交流电的电能转变为机械能的一种机器。目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。交流电动机的原理：通电线圈在磁场里转动。 交流电动机由定子和转子组成，你所说的模型中，定子就是电磁铁，转子就是线圈。而定子和转子是采用同一
2、电源的，所以，定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，根据左手定则，线圈所受磁力方向不变，线圈能继续转下去。 关于二个铜环的作用：二个铜环配上相应的二个电刷，电流就能源源不断的被送入线圈。这个设计的好处是：避免了二根电源线的緾绕问题，因为线圈是不停的转的，用二条导线向线圈供电的话，二根电源线便会緾绕 关于线圈中的电流由于是交流电，是有电流等于零的时刻，不过这个时刻同有电流的时间比起来实在是太短了，更何况线圈有质量，具有惯性，由于惯性线圈就不会停下来。交流电动机是根据交流电的特性，在定子绕组中产生旋转磁场，然后使转子线圈做切割磁感线的运动，使转子
3、线圈产生感应电流，感应电流产生的感应磁场和定子的磁场方向相反，才使转子有了，旋转力矩。1.1旋转磁场定子三相对称绕组中通以频率为 f 的三相对称电流便会产生旋转磁场。1)旋转磁场的转速 由下式确定n =0pf16式中，P 为电机的极对数。n 又称为同步转速旋转磁场的转向由三相电0流通入三相绕组的相序决定。改变电流相序，旋转磁场的转向随之改变。1.2异步电动机结构Y 形的电阻，或直接通过短路端环短三相异步电动机主要由静止的和转动的两部分构成，其静止部分称为定子。定子是用硅钢片叠成的圆筒形铁心，其内圆周有槽用来安放三相对称绕组：三相对称绕组每相在空间互差 120，可联接成 Y 形或 形。三相异步电
4、动机转动的部分称为转子，是用硅钢片叠成的圆柱形铁心，与定子铁心共同形成磁路。转子外圆周有槽用以安放转子绕组。转子绕组有鼠笼式和线绕式两种。鼠笼式：将铜条扦入槽内，两端用铜环短接，或直接用熔铝浇铸成短路绕组。线绕式：安放三相对称绕组，其一端接在一起形成 Y 形，另一端引出连接三个已被接成路。1.3异步电动机工作原理转子绕组切割旋转磁场产生感应电势，并在短路的转子绕组中形成转子电流,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，形成转动力矩，使转子随旋转磁场以转速 n 转动并带动机械负载。转子和旋转磁场之间转速差的存在是异步电动机转动的必要条件，转速差以转差率 s 衡量S= 100%0-n1.4定子定子铁
5、芯：导磁和嵌放定子三相绕组：0.5mm 硅钢片冲制涂漆叠压而成；内圆均匀开槽；槽形有半闭口；半开口和开口槽三种：适用于不同的电机定子绕组：电路；绝缘导线绕制线圈；由若干线圈按一定规律连接成三相对称绕组交流电机的定子绕组称为电枢绕组机座：支撑和固定作用；铸铁或钢板焊接1.5转子转子铁芯：导磁和嵌放转子绕组；0.5mm 硅钢片；外圆开槽转子绕组：分为笼型和绕线型两种笼型绕组：电路；铸铝或铜条优缺点绕线型绕组：对称三相绕组：星接；集电环优缺点气隙：气隙大小的影响：中小型电机的气隙为 0.2mm2mm二 .绕线转子三相异步电动机起动是指电动机从静止状态开始转动起来，直至最后达到稳定运行。对于任何一台电
6、动机，在起动时，都有下列两个基本的要求。2.1起动转矩要足够大堵转状态时电动机刚接通电源，转子尚未转动时的工作状态，工作点在特性曲线上的 S 点。这时的转差 s=1,转速 n=0,对应的电磁转矩 T 称为起动st转矩。堵转状态说明了电动机的直接起动能力。因为只有在 T T （1.11.2）T ，电动机才能起动起来。T 大，电动机才能重载起动；Tst L st小，电动机只能轻载，甚至空载起动。所以只有 T T 时，电动机才能改st stL变原来的静止状态，拖动生产机械运转。一般要求 T （1.11.2）T 。Tst L)越大于 T ，起动过程所需要的时间就越短。stL2.2起动电流不要超过允许范
7、围对三相异步电动机来说，由于起动瞬间 s=1，旋转磁场于转子之间的相对运动速度很大，转子电路的感应电动势及电流都很大，所以起动电流远大于额定电流。在电源容量与电动机的额定功率相比不是足够大时，会引起输电线路上电压的增加，造成供电电压的明显下降，不仅影响了同一供电系统中其他负载的工作，而且会延长电动机本身的起动时间。此外在起动过于频繁时，还会引起电动机过热。在这两种情况下，就必须设法减小起动电流。三.设计内容绕线型异步电动机的转子串联合适的电阻不但可以减小起动电流，而且还可以增大起动转矩，因而，要求起动转矩大或起动频繁的生产机械常采用绕线型异步电动机拖动。容量较小的三相绕线型异步电动机可采用转子
8、电路串联起动变阻器的方法起动。起动变阻器通过手柄接成星形。起动先把起动变阻器调到最大值，再合上电源开关 S，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除，使转子绕组短接。容量较大的绕线型异步电动机一般采用分级起动的方法以保证起动过程中都有较大的起动的转矩和较小的起动电流。现以两级起动为例介绍其起动步骤和起动过。原理电路和机械特性如图 1 所示。图中机械特性只画出了每条特性的 n M 段，并近似用直线代替。起动步骤如下：13.1串联起动电阻 R 和 R 起动1st2st起动前开关 S 和 S 断开，使得转子每相串入电阻 R和 R，加上转子12每相绕组自身的电阻 R ，转
9、子电路每相总电阻为R = R +R+R2然后合上电源开关 S，这时电动机的机械特性为图中的特性，由于转动转矩 T 远大于负载转矩 T ，电动机拖动生产机械开始起动，工作点沿特性st La 由 b 点向 c 点移动。（a）S3RRS1S2nn1O TL Ts2 Ts1 aTMdTgi 210fcPM(a)电路图 （b）机械特性图 13.2切除起动电阻 R当工作点到达 c 点，即电磁转矩 T 等于切换转矩 T 时，合上开关 S 切2s 1除起动电阻 R 转子每相电路的总电阻变为：2stR =R +R211st)这时电动机的机械特性变为特性 d。由于切除 R 的瞬间，转速来不及2st改变，故工作点由
10、特性 a 上的 c 点平移到特性 d 上 e 点，使这时的电磁转矩仍等于 T ，电动机继续加速，工作点沿特性由 e 点向 f 点移动1s3.3切除起动电阻 R 1st当工作点到达 f 点，即电磁转矩 T 等于切换转矩 T 时，合上开关 S 切2s 1除起动电阻 R 。电动机转子电路短接，转子每相电路的总电阻变为：R =R1st 202机械特性变为固有特性 g，工作点由 f 点评至 h 点，使得这时的电磁转矩 T 仍正好等于 T ,电动机继续加速，工作点沿特性 g 由 h 向 i 移动，经过1Si 点，最后稳定运行在 P 点.整个起动过程结束。3.4选择起动转矩 T 和切换转矩 Tst 2s一般
11、选择T =(0.8-0.9)T1sMT =(1.1-1.2)T2sL求出起动转矩比 = T / T1s2s求出起动级数 m利用图所示起动过程中的机械特性，根据集合关系推导起动级数 m 所计算公式如下：由特性 2 与水平虚线构成的直三角形求得。T / T =(n -n )/(n -n )1ss1h1Mg=S /SMgT /T =(n1-n )/n -n ）2si1g=S /S1Mg式中 n 和 n 是工作在 h 点和 i 点时的转速，n 是 TM与特性 g 交点在hi g的转速（即临界转速） 。S ,S 和 S 是与之对应的转差率。同理可以求得iMgTS1/T =S /SMba=S /Sek=
12、S / ShgT /T =S /S2sMca=S /Sfg=S / Si由于 S = S ,对应两式相除，可得ec=T /Tsi2=S /SMad= (R / X2)/ (R / X2)1= R / R 1由于 S =Shf=T S1/T 2s=S /SMdg= R / X / R / X2120= R / R可见)R =R221R =R10所以 R = R220=R 1若是 m 级起动，则R = Rm220= R式中R2m= R +R +R +R21st2tstm因此= m2由前面的分析还可以得到S /S =S /ShMgbaS =S1cac若是 m 级起动，则S =R /Rg2此外，在固有特性 c 上工作时Ts1/T =S /SNg
