鼠笼式异步电动机起动方式浅析本科毕设论文.doc

上饶师范学院

本科毕业论文（设计）

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××××年××月

鼠笼式异步电动机起动方式浅析
摘要：分析了鼠笼式异步电动机的各种起动方式及其优缺点，降压起动，星行(Y)-三角形(△)变换降压启动，自耦变压器降压启动,软起动，变频起动。通过分析可以知道各种起动方式的方法及优缺点，为我们对电动机启动方式的选择提供了一定的作用。 
关键字：鼠笼式异步电动机，直接起动，降压起动，软起动

 Squirrel-cage asynchronous motor starting way is analysed
Abstract
the author analyzes the squirrel-cage asynchronous motor and its advantages and disadvantages of different kinds of starting, step-down start, star line (Y) - triangle (delta) transform step-down start, autotransformer step-down start, soft start, inverter starting. Through the analysis can know all kinds of way of starting methods and the advantages and disadvantages, the choice of motor start way for us to provide the certain effect.  
Key words
squirrel-cage asynchronous motor, the direct starting, step-down start, soft start.

目录
鼠笼式异步电动机起动方式浅析…………………………………2
摘要…………………………………………………………………2
关键字………………………………………………………………2
Abstract……………………………………………………………3
Keywords……………………………………………………………3
目录…………………………………………………………………4
绪论…………………………………………………………………5

绪论
电动机的作用是将电能转换为机械能。现代各种生产应用都采用电动机来驱动。有的生产只要一台电动机，如单轴钻床：有的需要好几台电动机，如某些机床的主轴、刀架、横梁以及冷却油泵等都是由单独的电动机来驱动的。
电动机分为交流电动机和直流电动机两大类。电动机是随着生产的发展而发展的，反过来，电动机的发展会促进社会生产力的提高。从历史的角度观察，交流电动机和直流电动机同时存在于各个生产领域。但是，由于直流电动机拥有调速性能优越这一个突出优点，使得在相当长的时间内都是采用直流电动机进行工作的。但是与之相对应的，由于直流电动机的电刷与换向器故障率较高，使得直流电动机的使用环境受到了限制，其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制，直流电动机已经远远不能满足当今社会生产的需求。然而交流电动机，特别是三项鼠笼式异步电动机，因为它结构简单，制造方便，价格低廉，运行可靠性等优势，在工业生产中得到了广泛的应用，也发挥着越来越重要的作用。

1.1研究内容和方法
1.1.1鼠笼式异步电动机的起动方法
1.1.2鼠笼式异步电动机的传统起动方式有直接起动和降压起动两种
1.1.3 直接起动
鼠笼式异步电动机的直接起动就是用开关或者接触器把异步电机的定子绕阻直接接到额定电路上，操作方法极其简单，一般在7.5瓦特以下，异步电动机可以直接起动。起动电流是额定电流的4-7倍。从理论上说，只要向异步电动机提供电源的线路和变压器容量大于异步电动机容量的5倍以上，都可以采用直接起动。
直接起动的优点是：电路的控制设备简单，检测容易，可带负载起动。对于小功率电动机来说，直接起动占绝对优势。然而，对于较大功率电动机而言。这种起动方式的缺点是：起动时的电流较大，若变压器容量较小，会造成电路电压严重下降，威胁其他设备的正常工作：若频繁起动，过大的起动电流还会造成电动机发热，缩短其使用寿命。同时，电机绕组在电动机的作用下，会发生形变，可能造成短路。如下是直接起动的图示

2.1降压启动
鼠笼式异步电动机的降压起动是减少起动电流的有效方法。这种方法就是将异步电动机接到一个较低的电压，等到它的转速上去后再按一定的规律，将电压提高到额定值。降压起动只适合于空载或轻载起动，负载不大的情况。选择起动方法时，要同时校核起动电流和起动转矩是否满足要求。
2.2鼠笼式降压起动方式中经常采用的两种方式，即星形—三角形（Y—△）起动和自耦变压器降压起动。
2.2.1星形—三角形（Y—△）起动。
异步电动机起动的时候电动机的定子绕阻接成星形。电动机定子绕阻的电压低于电源电压起动，在起动即将完成时，再恢复成三角形，电动机就可以在额定电压下工作了。这种起动时的起动电流，电源电流和起动转矩只有直接起动的1/3，而且设备简单，价格低廉。我们完全可以用PLC来实现星形和三角形之间的转换控制。但是这种方法只能用于正常运行时为三角形接法，降压比较固定，有时候不能工作要求，而且起动电机接线太多，如果电动机离起动矩太远，需要的电缆太长，花费巨大，而且起动时对电路也有一定的冲击。

2.2.2自耦变压器降压起动
这方法用于正常运行时，定子绕阻组接成星形而不能用星形——三角形起动，或者是容量较大鼠笼式异步电动机，也用于需要较大起动转矩的时候。起动时，自耦变压器高压端接电源，低压端杰电动机，电动机便在低于额定电压下起动了。等到电动机转速上升到接近额定转速时，再将自耦变压器脱离电源和电动机，直接与电源相接，进入全压运行。

自耦变压器降压器降压起动比星形一三角形起动的价格高得多，但自耦变压器有三个接头，其输出电压80%、60%、40%，可根据需要选用，使用较灵活。
它的优点：是可以按允许起动电流和所需的起动转矩来选择自耦变压器的不同抽头实现降压起动,定子绕组可采用Y或△。缺点是：自耦变压器降压起动需要用到自耦变压器,自耦变压器体积大,起动柜需要的空间大,而且受变压器发热影响,自耦变压器降压起动不能太频繁。因此障率高,维修费用高。这种方法适用于容量较大的，或正常运行时，联成星行不能采用星三角形起动的笼式异步电动机空载或轻载起动的场合。
3.1鼠笼式异步电动机的软起动
3.1.1软启动器
鼠笼式异步软起动通常称之为软启动器的电力电子装置来实现的。因为电子装置的灵活性，我们可以根据不同的要求，控制电动机端电压，以达到很好的起动特性。使用串联于电源与被控电机之间的软启动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机的输入电压以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电动机全电压，即为软起动。
3.1.2软启动器起动方式
软启动器一般有下面几种起动方式：
(1)  斜坡升压软起动的输出电压由小到大斜坡线性上升，将传统的有级降压起动方式变为无级降压起动方式，主要运用于重载起动。它的缺点是起动转矩小，转矩特性呈抛物线形上升，对起动不利；起动时间长，对电动机不利。改进的方法是：采用双斜坡起动:输出电压先迅速升至U，为电动机起动所需要的最小转矩所对应的电压值。然后按设定的速率慢慢升压，直至达到额定电压。初始电压及电压上升率可根据负载特性调整。这种起动方式的特点是起动电流相对较大，起动时间相对较短。斜坡升压软起动原理图如图1
(2) 斜坡恒流软起动这种起动方式是在电动机起动的前阶段电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持不变，直到起动结束。起动过程中，电流上升变化速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。这种起动方式的优点是起动电流小，且可以按需要调整起动电流的限定值，缺点是由于在起动时难以知道起动压降，所以我们不能充分利用降压空间，会损失起动力矩。该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。斜坡恒流软起动原理图如图2。
(3)  转矩控制起动这种启动方式主要用于重载起动，是按电动机的起动转矩线形上升的规律来控制输出电压。它的优点是启动平滑、柔性好，对拖动系统有利，同时减少对电网冲击，是最优的重载启动方式之一，缺点是启动时间较长。转距起动方式原理图如图3。
(4) 转矩加突跳控制启动方式这种启动与转矩控制启动相同，也使用在重载启动的场合，比如皮带传输机、挤压机、搅拌机等，由于其静阻力矩较大，必须施加一个短时的大启动力矩，克服大的静摩擦力，然后转矩平滑上升，缩短启动时间。转矩突跳这种启动方式所提供的辅助突跳力矩所需电流可达到满载电流的500%，突跳启动时间可在0～2秒内选择，但是突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其他负荷，使用时应特别注意［5］。转矩加突跳控制启动方式原理图如图4。

3.13软起动的主要功能和特点
1. 软起动功能
（1）控制电动机平滑起动，减小冲击电流，避免冲击电网
（2）软停车功能
（3）具有缺相、相序、过热、起动过程过流，运行过程过流 过载的检测及保护功能。
3.1.4软起动的特点
　　电子软起动器相对于传统的起动方式，其突出的优点体现在:
　　1．电力半导体开关是无电弧开关和电流连续的调节，所以电子软起动器是无级调节的，能够连续稳定调节电机的起动，而传统起动的调节是分档的，即属于有级调节范围。
    2．冲击转矩和冲击电流小。软起动器在起动电机时，是通过逐渐增大晶闸管的导通角，使电机起动电流限制在设定值以内，因而冲击电流小 ，也可控制转矩平滑上升，保护传动机械、设备和人员。
    3．软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。
    4．根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流，节省电能。
    5．由于采用微机控制，可在起动前对主回路进行故障诊断，且数字化的控制具有较稳定的静态特性，不易受温度、电源电压及时间变化等因素的影响，因此提高了系统的可靠性，有助于系统维护.
    同时，软起动器还能实现直接计算机通讯控制，为自动化控制打下良好的基
础。

结语
综上所述,鼠笼式异步电动机的起动方式非常多,且都有一定的应用领域和优缺点。如果选择的起动方法不当,起动时会对电网造成严重干扰,特别是大功率电动机的重载起动,可能对设备构成严重威胁。所以为了保证起动控制电路的电动机平稳、安全运行,必须针对具体使用情况对起动方案的技术经济指标统筹考虑,合理、科学的选择合理正确的起动方式和相应的起动设备。
参考文献
[1] 李凤林，电工基础知识[M].中国劳动社会保障出版社，2006.
[2]秦曾煌，姜三勇，电工学（第七版）.高等教育出版社，2009.6
[3]李晓钢．异步电动机晶闸管软起动器的应用探讨[M]．企业技术开发，2006，（8）．
[4]周绍敏.电工基础[M].高等教育出版社,2001. 

致谢
本论文是在导师杨静的细细指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处事的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导新完成的，倾注了导师大量的心血。在此谨向导师表示崇高的敬意和中国新的感谢!

　　本轮为的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢吉顺、哈斯提尔、杨静老师的指导和帮助，在此表示深深的感谢，没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的学位论文的，同窗之间的友谊永远长存。

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