Asynchronous motor has a simple structure, reliable operation, low price, convenient maintenance and a series of advantages, therefore, asynchronous motor is widely used in electric drive system. Especially with the development of power electronic technology and AC drive technology becomes more mature, greatly improve the speed performance makes the asynchronous motor. At present, electric drive asynchronous motor has been widely used in various industrial electrical automation. The mechanical properties of three-phase asynchronous motor starting, the main motor starting, braking, speed control technology.

The mechanical properties of 1 three-phase asynchronous motor

Mechanical characteristics of three-phase asynchronous motor is refers to the relationship between the speed of the motor electromagnetic torque of N and Tem. Due to the speed of N and slip S have a certain relationship, so the mechanical properties are also commonly used Tem = f (s) representation. Electromagnetic torque expression of three-phase asynchronous motor has three forms, namely physical expression, parameters and practical expression. Physical expressions reflect the physical nature of electromagnetic torque of asynchronous motor, the electromagnetic torque is generated by the main flux and rotor active current interaction. Parameter expression reflects the relationship between parameters of electromagnetic torque and power supply parameters and motor, the expression can be used to influence easily analyze the influence of parameter variation on the electromagnetic torque and all kinds of human characteristics. Practical expressions in a simple, easy to remember, is often used in engineering calculation in the form of.

The maximum torque of motor and torque are two important indexes reflecting the overload capacity of the motor and starting performance, maximum torque and start torque motor overload capacity is bigger, stronger, better starting performance.

The mechanical characteristic of three-phase asynchronous motor is a nonlinear curve, under normal circumstances, with the maximal torque (or critical slip) as a cutoff point, the linear segment for the stable operation region, while the nonlinear section is not stable operating region. Hard characteristic is linear segment inherent mechanical properties, the nominal operating point speed slightly lower than the synchronous speed. Shape parameters available expressions man-made mechanical characteristic curve analysis, analysis the key to grasp the maximum torque, starting torque variation of critical slip and the three with the parameters of.

2 three-phase asynchronous motor starting

Three-phase asynchronous motor with small capacity can be used to directly start, cage motor with large capacity can adopt step-down start. Step-down start into stator resistance or reactance step-down start, Y-D step-down start and autotransformer start. The stator resistance or motor step-down start, starting current voltage relations with a reduced, and the starting torque with the square of the voltage is reduced, it is suitable for the starting load. Only applicable to motor start to normal operation for the triangle connection Y-D buck, the starting current and starting torque is reduced to direct startup 1/3, which is also suitable for the starting load. Autotransformer start, starting current and starting torque is reduced to direct startup l/k2 (k is the self coupling transformer), suitable for large load starting.

The wound rotor asynchronous motor with rotor series resistance or frequency sensitive rheostat starting, the starting torque, small starting current, suitable for heavy load starting, large asynchronous motor.

The soft starter is a novel control device for motor motor soft start, soft stop, light load energy saving and various protecting functions in one, called Soft Starter. The main structure is connected in series between the power supply and the controlled motor three-phase inverse parallel thyristor and its electronic control circuit. Through the series of soft starter is connected between the power supply and the controlled motor, in different ways, its internal control thyristor conduction angle, so that the motor input voltage from zero to a preset function gradually rise, until the end of the motor start, give full voltage, namely soft start. In the soft start-up process, starting torque motor speed increases gradually, gradually increasing. The soft starter is actually a regulator, for when the motor is started, the output voltage does not change the frequency change.

3 speed of three-phase asynchronous motor

Control method of the three-phase asynchronous motor with variable speed, variable speed and variable slip speed. The variable slip ratio control includes a rotor winding rotor asynchronous motor series resistance speed control, cascade control and blood pressure control.

Variable speed is by changing the stator winding connection mode to change the pole number, so as to realize the change of motor speed. Variable speed is speed-regulation, variable stator winding connection speed of three kinds: Y-YY, Y-, D-YY and Y run. The Y-YY connection is constant torque speed control mode, another two species belong to the constant power control mode. Variable pole speed, should also be on the stator two-phase wiring, so that we can guarantee the speed regulation motor steering.

Variable frequency speed control is the main direction of modern AC speed regulation technology, it can realize stepless speed regulation, suitable for constant torque and constant power load.

Wound rotor rotor motor series resistance speed control method is simple, easy to implement, but speed is not smooth, level, and low speed characteristics of soft, speed stability is poor, and the rotor copper loss, motor efficiency is low. Cascade speed control to overcome the rotor series resistance speed d

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此，异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟，使得异步电动机在调速性能方面大大提高。目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动，制动、调速等技术问题。

1 三相异步电动机的机械特性文

三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Tem＝f（s）的形式表示。三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。

电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。

三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。

2 三相异步电动机的启动

小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动和自耦变压器降压启动。定子串电阻或电机降压启动时，启动电流随电压一次方关系减小，而启动转矩随电压的平方关系减小，它适用于轻载启动。Y-D降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机，其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3，它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2（k为自耦变压器的变比），适合带较大的负载启动。

绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机的重载启动。

软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器，以不同的方法，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压，即为软启动。在软启动过程中，电动机启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。

3 三相异步电动机的调速

三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。

变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数，从而实现电机转速的变化。变极调速为有级调速，变极调速时的定子绕组联结方式有三种：Y-YY、顺串Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY联结方式属于恒转矩调速方式，另外两种属于恒功率调速方式。变极调速时，应同时对调定子两相接线，这样才能保证调速后电动机的转向不变。

变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载。

绕线转子电动机的转子串接电阻调速方法简单，易于实现，但调速是有级的，不平滑，且低速时特性软，转速稳定性差，同时转子铜损耗大，电动机的效率低。串级调速克服了转子串接电阻调速的缺点，但设备要复杂得多。

异步电动机的降压调速主要用于风机类负载的场合，或高转差率的电动机上，同时应采用速度负反馈的闭环控制系统。

把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC），这个过程叫整流。再把直流电（DC）变换为交流电（AC），这个过程叫逆变，把直流电变换为交流电的装置叫逆变器（inverter）。对于逆变为频率可调、电压可调的逆变器我们称为变频器。变频器输出的波形是模拟正弦波，主要用在三相异步动机的调速，又叫变频调速器。异步电动机起动的方法

摘要：大容量的交流异步电动机有多种启动方法。可选择的如全压启动、降压启动、自耦变压器启动、星三角转换启动、软启动、或者使用可调速驱动器，都有潜在优势和选择。降压启动可以减小启动转矩，可以防止损坏负载。此外，功率因数校正电容器可以用来减小电流，但选择的型号必须合适，否则将会造成电容器的严重损坏 。为电动机选择一个合适的启动方法，需要分析电力系统和启动负载以确保电机达到所需性能且成本最少。本文将探讨最常见的几种启动方法。

Ⅰ.引言

异步电动机有多种启动方法：全压启动、降压启动、星三角转换启动和部分绕组等类型。降压启动包括固态启动器、变频启动和自耦变压器启动。这些连同全压或者直接启动，当电动机的应用场合被确定后可以给购买者大量类型的变化。每种方法都有它自己的好处，以及贸易业绩。合理的选择包括对电力系统透彻的研究，负载的加速以及设备的全部成本。

为了使负载能够很好的加速，电动机必须产生比负载需求更大的转矩。一般来说，在机械特性曲线上集中有三点。第一点是堵转转矩（LRT），使电机由静止到旋转的最小转矩。第二点是最小启动转矩，使电机由静止加速到出现制动转矩是的最小转矩。最后一点是临街转矩，就是电机能产生的最大转矩。如果任何一段虚线在负载曲线以下，则电机就不能启动。如图1所示。电机的加速时间是由负载的惯性以及电机的机械特性曲线和负载的特性曲线之间的差额决定的。总的来说，电机的加速时间越长，则电机转子铜条、端环、定子绕组产生的热量也就越多。这些热量会给这些部件带来额外的压力甚至还会影响到电机的使用寿命。

Ⅱ.全电压

全压文启动的方法也叫直接启动，是最早被使用的方法，且设备成本最低工作最可靠。这种方法利用一个控制器闭合电流接触器给电动机输入全压。此方法允许电动机产生最大的启动转矩使加速时间最短。

由于用此方法启动电机会使启动电流达到电机额定电流的六到七倍，因此方法也是给供电系统带来最大的压力的方法。如果供电系统比较薄弱，大功率电机的突然启动不仅会使电动机的电压瞬间下降，而且会使给电机供电的整个母线端电压下降。电压下降会使此电动机的启动转矩和工作在同一母线上的电动机的转矩下降。异步电动机的转矩大约和输入电压的平方成比例变化。因此，由于电压的大幅下降，工作在此供电系统的电动机可能停车。另外许多控制系统监控器工作在低电压下，第二个全压启动时电压问题会使正在运行的电机离线。同时，母线电压变化，直接启动的另一个问题驱动设备突然被加载。由于瞬时转矩可以超过转子制动转矩的600%，这个冲击负荷会增加设备的磨损，如果负载不能承受由电机启动产生的力矩，甚至会造成灾难性故障。

A．电容器和启动

异步电动机功率因数通常很低,因此在开始有很大的感性无功。 如图2所示。 在启动时通过给电机增加电容器可以降低对系统的这种影响。

电机需要大量的无功电流滞后于输入电压90度。这个无功功率不产生任何输出，但是这是电机运行所必需的。输入电压产生无功功率和这个无功功率组成的可用无功功率功率表测量。电容器担任提供一个超前90度的电流。由电容器产生的超前电流取消了电机需要的滞后电流，降低了从供电系统输入的感性无功功率。

避免过电压和电机损坏 应小心谨慎确保电容器被切除当电机达到额定转速时,否则由于功率损失，电动机利用由电容器提供的磁化电流将不会进入发电模式. 这将在下一段和附录中详述。

B．功率因数校正

电容器也可永久留下提高满载功率因数，当使用这种方式时被称为功率因数校正电容器。该电容器的容量不能大于电动机的励磁电流，除非当功率降低时他们可以和电机分离。

附加的电容器将会改变电机的开环时间常数，时间常数表示电机断电后电压衰减到原来的36.8%所需要的时间。没有电容的典型值是两到三秒。

由于电容器和电动机的前端相连，在电机断开电源之后电容可以继续提供励磁电流。这表明该系统的时间常数较大。如果电机驱动高惯性负载，电动机会利用电容提供的励磁电流和负载的带动转变为发电状态。这可能导致电机端部的电压上升到额定电压的50%。如果在电压剧烈衰减之前再次通电会产生很大的开关电流和转矩，会造成电动机和驱动设备的严重损坏。这种现象的例子在附录中有概述。

Ⅲ.降电压

每一种降压方法都是通过控制电动机的输入电压来减小电动机起动电流对供电系统的冲击。在考虑具体的降压启动方法时，了解负载特性是非常重要的。当电机制造商要确定他们的设计时必须知道电机的机械特性和被驱动设备的转动惯量。可以通过初始状态或脱离转矩，以及不少于四个速度上升的数据点和全速时的转矩构成启动状态的曲线。在很多情况下可以被假设成一个离心曲线或直角曲线，但是在一些应用场合这还是有问题的。例如螺杆式压缩机在低速时比离心式鼓风机类负载需要更大的转矩。通过详细了解负载的特性，厂商可以确定选择的启动方法可以产生足够大的力矩启动负载。

A．自耦变压器

电动机连接在变压器的低压侧。80%、65%和50%是最常用的接头。电压为原来的50%电流则为全压转子堵转时的25%。电动机降低电压启动，当达到预先设定的条件时就切换成全压。这个条件可以是预先设定的时间、电流、母线电压或者电动机的转速。这种变化既可以采用闭环方式也可以采用开环方式。采用开环方式在低压和全压切换时线路电压严重，应小心使用，以确保不会由于切换产生暂态问题。这个潜在的问题可以采用闭环的方法消除。采用闭环的方式可以给电机提供连续的电压。利用自耦起动另一个好处是尽可能的降低了振动和噪音。

因为电机的转矩随输入电压的平方变化而变化。应非常谨慎,以确保可以从电动机获得足够的加速转矩。应该用驱动设备的机械特性和惯性来验证电动机的设计。一个好的经验法则是至少有10%的额定转矩，作为该曲线各点的极限。

此外，对加速时间应进行计算，以确保电机有足够的热容量将电机在长时间加速时产生的热量散发掉。

B．固态软启动器

这些装置采用可控硅整流器或晶闸管，通过控制晶闸管的触发角，可以控制该装置产生的电压，并限制启动电流，在一个正弦周期中仅让部分通过，来启动电动机。最常用的软起动器的类型是限流型，电流被限制在满载电流的175%到500%并编入装置中。然后让输入电机的电压斜坡上升一直到限制值，并使保持电流不变使电机加速。利用转速表和软启动器可以控制加速时间，软启动器调整输出电压使电机维持一个恒定的加速度。关于启动力矩和其他降压启动方法有同样的问题，另一个问题是由于晶闸管的触发角会使电机产生振荡转矩，依靠驱动设备，可能导致系统共振。

C．变频器

这种器件控制全面灵活，在一定量的电流可以产生最大的转矩，但同时也是成本最高的。这种装置不仅电压变化，而且频率也同时变化，使电机的工作在一个恒压频比条件下。这可以使电动机在整个调速度范围内产生满载转矩，最高可达10:1。在启动过程中，典型的电流值为额定电流的150%。这使电动机带载启动时对电源的要求有很大的降低并减小了电机产生的热量，所有这些加起来，很大的提高了工作效率。利用变频器也可以使小电机在低速范围内产生很大的转矩。但电机的型号必须大于要带动的负载。在电机加速时变频器可以允许一个很大程度的控制，而其他降压启动方式去不容易做到。变频器相对于其他方式最大的缺点就是成本高！使用成本高，只能在特殊电机的设计上使用。基于驱动器的输出信号，滤波还是不滤波，都需要额外的装置。

这些结构特征包括绝缘轴承，铁芯接地刷和绝缘连轴中来自共模电压的潜在铁芯电流。没有这些结构特征，铁芯电流通过铁芯、轴承、机壳形成回路，造成轴承弯曲使轴承过早的损坏。当使用电机和驱动装置在危险环境和区域中时应该考虑这种潜在的危险。电机用在变频器上的额外结构特征需要电机绕组有一个更好的绝缘系统。没有滤波直接从驱动器出来的信号会在电机中产生谐波电压毛刺，威胁电机绕组的绝缘。值得注意的是，在变频器上电机的这些特征可以用来启动和运行。如果这些驱动仅用于启动电机，这些特征可能没有必要，可以和电机制造商协商申请具体的要求。

D. 串电阻器或电抗器起动

这种方法是利用一个串联电阻或是电抗器放置在电机回路中。串电阻启动方式在小电机上应用更频繁。

在电机启动时，电阻器限制涌流并使电机输入端的电压下降。电阻可以选定使输入电压降为原来的50%。随着电动机转速的上升，产生一个反

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[146300]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word