电机启动方式分析与应用.doc

1、江 苏 城 市 职 业 学 院 五 年 制 （ 高 职 ）毕 业 设 计 （ 论 文 ）题 目 _ 电 机 启 动 方 式 分 析 与 应 用 _学 校 ： 江 苏 省 城 市 职 业 技 术 学 院 专 业 班 级 ： 07 机 电 高 职 (1)班 学 生 姓 名 ： 宋 武 学 号 ： 0741010157 指 导 教 师 姓 名 ： _指 导 教 师 职 称 ： _二 一 二 年 2 月 20 日2电 机 启 动 方 式 分 析 与 应 用【 摘 要 】电 动 机 是 一 种 旋 转 式 电 动 机 器 ， 它 将 电 能 转 变 为 机 械 能 ， 它 主 要 包 括 一 个 用 以

2、 产生 磁 场 的 电 磁 铁 绕 组 或 分 布 的 定 子 绕 组 和 一 个 旋 转 电 枢 或 转 子 。 在 定 子 绕 组 旋 转 磁 场 的作 用 下 ， 其 在 电 枢 鼠 笼 式 铝 框 中 有 电 流 通 过 并 受 磁 场 的 作 用 而 使 其 转 动 。 这 些 机 器 中 有 些类 型 可 作 电 动 机 用 ， 也 可 作 发 电 机 用 。 它 是 将 电 能 转 变 为 机 械 能 的 一 种 机 器 。 通 常 电 动机 的 作 功 部 分 作 旋 转 运 动 ， 这 种 电 动 机 称 为 转 子 电 动 机 ； 也 有 作 直 线 运 动 的 ， 称 为

3、 直 线 电动 机 。 电 动 机 能 提 供 的 功 率 范 围 很 大 、 从 毫 瓦 级 到 电 动 机 万 千 瓦 级 。 电 动 机 的 使 用 和 控 制非 常 方 便 ， 具 有 自 起 动 、 加 速 、 制 动 、 反 转 、 掣 住 等 能 力 ， 能 满 足 各 种 运 行 要 求 ； 电 动机 的 工 作 效 率 较 高 ， 又 没 有 烟 尘 、 气 味 ， 不 污 染 环 境 ， 噪 声 也 较 小 。 由 于 它 的 一 系 列 优 点 ，所 以 在 工 农 业 生 产 、 交 通 运 输 、 国 防 、 商 业 及 家 用 电 器 、 医 疗 电 器 设 备 等

4、 各 方 面 广 泛 应 用 。【 关 键 词 】电 动 机 ， 点 击 ， 启 动 方 式 ， 分 析 ， 应 用3电动机（Motors）是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈（也就是定子绕组）产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。基 本 结 构一 、

5、三 相 异 步 电 动 机 的 结 构 ， 由 定 子 、 转 子 和 其 它 附 件组 成 。 （ 一 ） 定 子 （ 静 止 部 分 ） 1、 定 子 铁 心 作 用 ： 电 机 磁 路 的 一 部 分 ， 并 在 其 上 放 置 定 子 绕 组 。 构 造 ： 定 子 铁 心 一 般 由 0.350.5 毫 米 厚 表 面 具 有 绝 缘 层 的 硅 钢 片 冲 制 、叠 压 而 成 ， 在 铁 心 的 内 圆 冲 有 均 匀 分 布 的 槽 ， 用 以 嵌 放 定 子 绕 组 。 定 子 铁 心 槽 型 有 以 下 几 种 ： 半 闭 口 型 槽 ： 电 动 机 的 效 率 和 功 率

6、 因 数 较 高 ， 但 绕 组 嵌 线 和 绝 缘 都 较 困 难 。一 般 用 于 小 型 低 压 电 机 中 。 半 开 口 型 槽 ： 可 嵌 放 成 型 绕 组 ， 一 般 用 于 大 型 、 中 型 低 压 电 机 。 所 谓 成 型绕 组 即 绕 组 可 事 先 经 过 绝 缘 处 理 后 再 放 入 槽 内 。 开 口 型 槽 ： 用 以 嵌 放 成 型 绕 组 ， 绝 缘 方 法 方 便 ， 主 要 用 在 高 压 电 机 中 。 2、 定 子 绕 组 作 用 ： 是 电 动 机 的 电 路 部 分 ， 通 入 三 相 交 流 电 ， 产 生 旋 转 磁 场 。 4江 苏 城

7、 市 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书构 造 ： 由 三 个 在 空 间 互 隔 120电 角 度 、 队 称 排 列 的 结 构 完 全 相 同 绕 组 连 接 而成 ， 这 些 绕 组 的 各 个 线 圈 按 一 定 规 律 分 别 嵌 放 在 定 子 各 槽 内 。定 子 绕 组 的 主 要 绝 缘 项 目 有 以 下 三 种 ： （ 保 证 绕 组 的 各 导 电 部 分 与 铁 心 间的 可 靠 绝 缘 以 及 绕 组 本 身 间 的 可 靠 绝 缘 ） 。 （ 1） 对 地 绝 缘 ： 定 子 绕 组 整 体 与 定 子 铁 心 间 的 绝 缘 。 （ 2） 相 间 绝

8、缘 ： 各 相 定 子 绕 组 间 的 绝 缘 。 （ 3） 匝 间 绝 缘 ： 每 相 定 子 绕 组 各 线 匝 间 的 绝 缘 。 电 动 机 接 线 盒 内 的 接 线 ： 电 动 机 接 线 盒 内 都 有 一 块 接 线 板 ， 三 相 绕 组 的 六 个 线 头 排 成 上 下 两 排 ， 并规 定 上 排 三 个 接 线 桩 自 左 至 右 排 列 的 编 号 为 1（ U1） 、 2（ V1） 、 3（ W1） ， 下排 三 个 接 线 桩 自 左 至 右 排 列 的 编 号 为 6（ W2） 、 4（ U2） 、 5（ V2） ， .将 三 相绕 组 接 成 星 形 接 法

9、 或 三 角 形 接 法 。 凡 制 造 和 维 修 时 均 应 按 这 个 序 号 排 列 。 3、 机 座 作 用 ： 固 定 定 子 铁 心 与 前 后 端 盖 以 支 撑 转 子 ， 并 起 防 护 、 散 热 等 作 用 。 构 造 ： 机 座 通 常 为 铸 铁 件 ， 大 型 异 步 电 动 机 机 座 一 般 用 钢 板 焊 成 ， 微 型 电动 机 的 机 座 采 用 铸 铝 件 。 封 闭 式 电 机 的 机 座 外 面 有 散 热 筋 以 增 加 散 热 面 积 ， 防护 式 电 机 的 机 座 两 端 端 盖 开 有 通 风 孔 ， 使 电 动 机 内 外 的 空 气

10、可 直 接 对 流 ， 以 利于 散 热 。 （ 二 ） 转 子 （ 旋 转 部 分 ） 1、 三 相 异 步 电 动 机 的 转 子 铁 心 ： 作 用 ： 作 为 电 机 磁 路 的 一 部 分 以 及 在 铁 心 槽 内 放 置 转 子 绕 组 。 构 造 ： 所 用 材 料 与 定 子 一 样 ， 由 0.5 毫 米 厚 的 硅 钢 片 冲 制 、 叠 压 而 成 ， 硅钢 片 外 圆 冲 有 均 匀 分 布 的 孔 ， 用 来 安 置 转 子 绕 组 。 通 常 用 定 子 铁 心 冲 落 后 的 硅钢 片 内 圆 来 冲 制 转 子 铁 心 。 一 般 小 型 异 步 电 动 机

11、的 转 子 铁 心 直 接 压 装 在 转 轴 上 ，大 、 中 型 异 步 电 动 机 （ 转 子 直 径 在 300400 毫 米 以 上 ） 的 转 子 铁 心 则 借 助 与 转子 支 架 压 在 转 轴 上 。 2、 三 相 异 步 电 动 机 的 转 子 绕 组 5江 苏 城 市 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书作 用 ： 切 割 定 子 旋 转 磁 场 产 生 感 应 电 动 势 及 电 流 ， 并 形 成 电 磁 转 矩 而 使 电动 机 旋 转 。 构 造 ： 分 为 鼠 笼 式 转 子 和 绕 线 式 转 子 。 （ 1） 鼠 笼 式 转 子 ： 转 子 绕 组

12、由 插 入 转 子 槽 中 的 多 根 导 条 和 两 个 环 行 的 端 环组 成 。 若 去 掉 转 子 铁 心 ， 整 个 绕 组 的 外 形 像 一 个 鼠 笼 ， 故 称 笼 型 绕 组 。 小 型 笼型 电 动 机 采 用 铸 铝 转 子 绕 组 ， 对 于 100KW 以 上 的 电 动 机 采 用 铜 条 和 铜 端 环 焊 接而 成 。 （ 2） 绕 线 式 转 子 ： 绕 线 转 子 绕 组 与 定 子 绕 组 相 似 ， 也 是 一 个 对 称 的 三 相 绕组 ， 一 般 接 成 星 形 ， 三 个 出 线 头 接 到 转 轴 的 三 个 集 流 环 上 ， 再 通 过

13、 电 刷 与 外 电路 联 接 。 特 点 ： 结 构 较 复 杂 ， 故 绕 线 式 电 动 机 的 应 用 不 如 鼠 笼 式 电 动 机 广 泛 。 但 通过 集 流 环 和 电 刷 在 转 子 绕 组 回 路 中 串 入 附 加 电 阻 等 元 件 ， 用 以 改 善 异 步 电 动 机的 起 、 制 动 性 能 及 调 速 性 能 ， 故 在 要 求 一 定 范 围 内 进 行 平 滑 调 速 的 设 备 ， 如 吊车 、 电 梯 、 空 气 压 缩 机 等 上 面 采 用 。 （ 三 ） 三 相 异 步 电 动 机 的 其 它 附 件 1、 端 盖 ： 支 撑 作 用 。 2、 轴

14、 承 ： 连 接 转 动 部 分 与 不 动 部 分 。 3、 轴 承 端 盖 ： 保 护 轴 承 。 4、 风 扇 ： 冷 却 电 动 机 。 二 、 直 流 电 动 机 采 用 八 角 形 全 叠 片 结 构 ， 不 仅 空 间 利 用 率 高 ， 而 且 当 采 用静 止 整 流 器 供 电 时 ， 能 承 受 脉 动 电 流 和 快 速 的 负 载 电 流 变 化 。 直 流 电 动 机 一 般不 带 串 励 绕 组 ， 适 用 于 需 要 正 、 反 电 动 机 转 的 自 动 控 制 技 术 中 。 根 据 用 户 需 要也 可 以 制 成 带 串 励 绕 组 。 中 心 高 10

15、0 280mm 的 电 动 机 无 补 偿 绕 组 ， 但 中 心 高250mm、 280mm 的 电 动 机 根 据 具 体 情 况 和 需 要 可 以 制 成 带 补 偿 绕 组 ， 中 心 高315 450mm 的 电 动 机 带 有 补 偿 绕 组 。 中 心 高 500 710mm 的 电 动 机 外 形 安 装 尺寸 及 技 术 要 求 均 符 合 IEC 国 际 标 准 ， 电 机 的 机 械 尺 寸 公 差 符 合 ISO 国 际 标 准 。6江 苏 城 市 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书电 动 机 启 动 方 式包 括 ： 全 压 直 接 启 动 、 自 耦 减

16、压 起 动 、 y- 起 动 、 软 起 动 器 、 变 频 器 。 全压 直 接 起 动 ： 在 电 网 容 量 和 负 载 两 方 面 都 允 许 全 压 直 接 起 动 的 情 况 下 ， 可 以 考 虑 采 用 全压 直 接 起 动 。 优 点 是 操 纵 控 制 方 便 ， 维 护 简 单 ， 而 且 比 较 经 济 。 主 要 用 于 小 功率 电 动 机 的 起 动 ， 从 节 约 电 能 的 角 度 考 虑 ， 大 于 11kw 的 电 动 机 不 宜 用 此 方 法 。自 耦 减 压 起 动 ： 利 用 自 耦 变 压 器 的 多 抽 头 减 压 ， 既 能 适 应 不 同

17、负 载 起 动 的 需 要 ， 又 能 得 到更 大 的 起 动 转 矩 ， 是 一 种 经 常 被 用 来 起 动 较 大 容 量 电 动 机 的 减 压 起 动 方 式 。 它的 最 大 优 点 是 起 动 转 矩 较 大 ， 当 其 绕 组 抽 头 在 80%处 时 ， 起 动 转 矩 可 达 直 接 起动 时 的 64%。 并 且 可 以 通 过 抽 头 调 节 起 动 转 矩 。 至 今 仍 被 广 泛 应 用 。 y- 起 动 ： 对 于 正 常 运 行 的 定 子 绕 组 为 三 角 形 接 法 的 鼠 笼 式 异 步 电 动 机 来 说 ， 如 果 在起 动 时 将 定 子 绕

18、 组 接 成 星 形 ， 待 起 动 完 毕 后 再 接 成 三 角 形 ， 就 可 以 降 低 起 动 电流 ， 减 轻 它 对 电 网 的 冲 击 。 这 样 的 起 动 方 式 称 为 星 三 角 减 压 起 动 ， 或 简 称 为 星三 角 起 动 （ y- 起 动 ） 。 采 用 星 三 角 起 动 时 ， 起 动 电 流 只 是 原 来 按 三 角 形 接 法直 接 起 动 时 的 1/3。 如 果 直 接 起 动 时 的 起 动 电 流 以 6 7ie 计 ， 则 在 星 三 角 起动 时 ， 起 动 电 流 才 2 2.3 倍 。 这 就 是 说 采 用 星 三 角 起 动 时

19、 ， 起 动 转 矩 也 降 为原 来 按 三 角 形 接 法 直 接 起 动 时 的 1/3。 适 用 于 无 载 或 者 轻 载 起 动 的 场 合 。 并 且同 任 何 别 的 减 压 起 动 器 相 比 较 ， 其 结 构 最 简 单 ， 价 格 也 最 便 宜 。 除 此 之 外 ， 星三 角 起 动 方 式 还 有 一 个 优 点 ， 即 当 负 载 较 轻 时 ， 可 以 让 电 动 机 在 星 形 接 法 下 运行 。 此 时 ， 额 定 转 矩 与 负 载 可 以 匹 配 ， 这 样 能 使 电 动 机 的 效 率 有 所 提 高 ， 并 因7之 节 约 了 电 力 消 耗

20、。 江 苏 城 市 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书软 起 动 器 ： 这 是 利 用 了 可 控 硅 的 移 相 调 压 原 理 来 实 现 电 动 机 的 调 压 起 动 ， 主 要 用 于 电动 机 的 起 动 控 制 ， 起 动 效 果 好 但 成 本 较 高 。 因 使 用 了 可 控 硅 元 件 ， 可 控 硅 工 作时 谐 波 干 扰 较 大 ， 对 电 网 有 一 定 的 影 响 。 另 外 电 网 的 波 动 也 会 影 响 可 控 硅 元 件的 导 通 ， 特 别 是 同 一 电 网 中 有 多 台 可 控 硅 设 备 时 。 因 此 可 控 硅 元 件 的 故

21、障 率 较高 ， 因 为 涉 及 到 电 力 电 子 技 术 ， 因 此 对 维 护 技 术 人 员 的 要 求 也 较 高 。 变 频 器 ： 变 频 器 是 现 代 电 动 机 控 制 领 域 技 术 含 量 最 高 ， 控 制 功 能 最 全 、 控 制 效果 最 好 的 电 机 控 制 装 置 ， 它 通 过 改 变 电 网 的 频 率 来 调 节 电 动 机 的 转 速 和 转 矩 。因 为 涉 及 到 电 力 电 子 技 术 ， 微 机 技 术 ， 因 此 成 本 高 ， 对 维 护 技 术 人 员 的 要 求 也高 ， 因 此 主 要 用 在 需 要 调 速 并 且 对 速 度

22、控 制 要 求 高 的 领 域 。在 以 上 几 种 起 动 控 制 方 式 中 ， 星 三 角 起 动 ， 自 藕 减 压 起 动 因 其 成 本 低 ， 维护 相 对 软 起 动 和 变 频 控 制 容 易 ， 目 前 在 实 际 运 用 中 还 占 有 很 大 的 比 重 。 但 因 其采 用 分 立 电 气 元 件 组 装 ， 控 制 线 路 接 点 较 多 ， 在 其 运 行 中 ， 故 障 率 相 对 还 是 比较 高 。 从 事 过 电 气 维 护 的 技 术 人 员 都 知 道 ， 很 多 故 障 都 是 电 气 元 件 的 触 点 和 连线 接 点 接 触 不 良 引 起 的

23、 ， 在 工 况 环 境 恶 劣 (如 粉 尘 ， 潮 湿 )的 地 方 ， 这 类 故障 更 多 ， 但 检 查 起 来 确 颇 费 时 间 。 另 外 有 时 根 据 生 产 需 要 ， 要 更 改 电 机 的 运 行方 式 ， 如 原 来 电 机 是 连 续 运 行 的 ， 需 要 改 成 定 时 运 行 ， 这 时 就 需 要 增 加 元 件 ，更 改 线 路 才 能 实 现 。 有 时 因 为 负 载 或 电 机 变 动 ， 要 更 改 电 动 机 的 起 动 方 式 ， 如原 来 是 自 藕 起 动 ， 要 改 为 星 三 角 起 动 ， 也 要 更 改 控 制 线 路 才 能 实

24、 现 。用 途 应 用各 种 电 动 机 中 应 用 最 广 的 是 交 流 异 步 电 动 机 （ 又 称 感 应 电 动 机 ） 。 它 使 用方 便 、 运 行 可 靠 、 价 格 低 廉 、 结 构 牢 固 ， 但 功 率 因 数 较 低 ， 调 速 也 较 困 难 。大 容 量 低 转 速 的 动 力 机 常 用 同 步 电 动 机 电 动 机 （ 见 同 步 电 机 ） 。 同 步 电 动 机 不但 功 率 因 数 高 ， 而 且 其 转 速 与 负 载 大 小 无 关 ， 只 决 定 于 电 网 频 率 。 工 江 苏 城8市 职 业 学 院 毕 业 设 计 说 明 书作 较 稳

25、 定 。 在 要 求 宽 范 围 调 速 的 场 合 多 用 直 流 电 动 机 。 但 它 有 换 向 器 ， 结构 复 杂 ， 价 格 昂 贵 ， 维 护 困 难 ， 不 适 于 恶 劣 环 境 。 20 世 纪 70 年 代 以 后 ，随 着 电 力 电 子 技 术 的 发 展 ， 交 流 电 动 机 的 调 速 技 术 渐 趋 成 熟 ， 设 备 价 格 日 益降 低 ， 已 开 始 得 到 应 用 。 电 动 机 在 规 定 工 作 制 式 （ 连 续 式 、 短 时 运 行 制 、 断续 周 期 运 行 制 ） 下 所 能 承 担 而 不 至 引 起 电 机 过 热 的 最 大 输

26、 出 机 械 功 率 称 为它 的 额 定 功 率 ， 使 用 时 需 注 意 铭 牌 上 的 规 定 。 电 动 机 运 行 时 需 注 意 使 其 负 载的 特 性 与 电 机 的 特 性 相 匹 配 ， 避 免 出 现 飞 车 或 停 转 。 电 动 机 能 提 供 的 功 率 范 围很 大 ， 从 毫 瓦 级 到 万 千 瓦 级 。 电 动 机 的 使 用 和 控 制 非 常 方 便 ， 具 有 自 起 动 、加 速 、 制 动 、 反 转 、 掣 住 等 能 力 ， 能 满 足 各 种 运 行 要 求 ； 电 动 机 的 工 作 效 率 较高 ， 又 没 有 烟 尘 、 气 味 ， 不 污 染 环 境 ， 噪 声 也 较 小 。 由 于 它 的 一 系 列 优 点 ，所 以 在 工 农 业 生 产 、 交 通 运 输 、 国 防 、 商 业 及 家 用 电 器 、 医 疗 电 器 设 备 等 各 方面 广 泛 应 用 。 一 般 电 动 机 调 速 时 其 输 出 功 率 会 随 转 速 而 变 化 。主 要 参 考 材 料 ：电 子 文 献 ：（ 1） 百 度 百 科 2012 年 2 月 23 日 星 期 四（ 2） 电 工 文 摘 2010 年 04 期（ 3） 机 电 之 家 网 2012 年 3 月 1 日http:/