. 电力拖动与运动控制系统课程设计。
——三相异步电动机的启动及各种运行状态下的工作特性。
姓名。学号。
班级a1032
专业自动化。
指导教师： 王萍。
完成日期： 2023年11月2日。
九江学院电子工程学院。
目录。摘要 - 1 -
设计背景 - 2 -
一、 设计方案 - 2 -
一、三相异步电动机的结构 - 2 -
1、三相异步电动机的转子铁心： -3 -
2、三相异步电动机的转子绕组： -3 -
二、三相绕线式异步电机的工作原理 - 3 -
1、三相异步电动机 - 3 -
2、工作原理 - 4 -
三、三相异步电机的启动方法 - 4 -
1、直接启动 - 4 -
2、降压启动 - 4 -
四、三相异步电机的制动 - 5 -
1、三相异步电动机的机械特性 - 5 -
2、三相异步电动机的制动 - 5 -
二、设计项目 - 6 -
三、设计方法 - 6 -
1、实验设备 - 6 -
2、rs=0时的电动及再生发电制动状态下的机械特性。 -7 -
3、rs=36ω时的电动及反转性状态下的机械特性 - 8 -
4、能耗制动状态下的机械特性 - 9 -
四、设计心得 - 10 -
五、参考文献 - 11 -
三相异步电动机。
在费拉里斯和特斯拉发明多相交流系统后，19世纪80年代中期，多沃罗沃尔斯基发明了三相异步电机，异步电机无需电刷和换向器，但长期高速运行，轴承维护保养仍是难题。
现在社会中，电能是使用最广泛的一种能源，在电能的生产、输送和使用等。
方面，作为动力设备的电机是不可缺少的一部分。电机在国家经济建设，节约能源、环保和人民生中起着十分重要的作用。发电机主要用于移动电源、风力发电、小型发电设备中；电动机在生产和交通运输中得到广泛使用，电动机主要用于驱动水泵、风机、机床、压缩机、冶金、石化、纺织、食品、造纸、建筑、矿山等机械产品上。
随着科学技术的不断创新和工农业的迅猛发展，电气化与自动化水平不断提高，国民经济各部门对异步电动机的需求量日益增加，对其性能，质量，技术经济指标也相应地提出了越来越高的要求。因此，对异步电动机品种，必须。
适时实地做出更新与发展，以适应各个新兴工业领域不同的特殊要求，特别是对需求量最大的中小型异步电动机，在保证其质量运行，寿命长和能满足使用要求。
的同时，进一步节约铜、铁等材料，提高效率和功率因数，以提高其经济技术指标与降低耗电量，是具有十分重要的意义。由于y系列异步电动机具有体积小，重量轻，运行可靠，结构坚固耐用，外形美观等特点，具有较高的效率，有良好的节能效果，而且噪音低，寿命长，经久耐用。作为普遍用于拖动各种机械的动力设备，其用电量在总的电网的总的负荷中占有重要的一席。
y系列共有两个基本系列、十六个派生系列、九百多个规格，能满足国民经济各部门的不同需要。
所以设计研究三相异步电动机意义重大。
关键字：三相异步电动机调速意义。
近年来，随着电子技术和控制理论的不断发展，相续出现了顺序控，可编程无触点断续控制，采样控制等多种控制方式。在电动机调速方面，已形成了电子功率器件与自动控制相结合的领域。不但晶闸管直流电动机调速系统得到了广泛应用，而且交流变频调速技术发展迅速，在许多领域交流电动机变频调速系统有取代晶闸直流电动机调速系统的趋势。
三相交流电动机从发明以来，经历了100多年的历程，在这漫长的岁月里，它为奠定与发展这项经典的传动技术树立了丰碑，又由于其具有结构简单、运行可靠、维护方便、**低廉，而广泛作用于电力拖动生产机械的动力，在机械、化工、纺织和石化等行业有大量的应用。然而，电动机的起动特性却一直举步维艰。这是因为电动机在恒压下直接起动，其起动电流约为额定电流的4-7倍，其转速要在很短时间内从零升至额定转速，会在起动过程中产生冲击，很容易使电力拖动对象的传动机构等造成严重磨损甚至损坏。
在起动瞬间大电流的冲击下，将引起电网电压降低，影响到电网内其它设备的正常运行。同时由于电压降低，电动机本身起动也难以完成，造成电机堵转，严重时，可能烧坏电动机。因而如何减少异步电动机起动瞬间的大电流的冲击，是电动机运行中的首要问题。
为此必须设法改善电动机的起动方法，使达到电动机的平滑无冲击的起动，于是各种限流起动方法也就应运而生。
图2.1图2.2
图2.3 鼠笼式异步电机图2.4 绕线式异步电机。
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的转子铁心直接压装在转轴上，大、中型异步电动机**子直径在300~400毫米以上）的转子铁心则借助与转子支架压在转轴上。
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。
笼式转子：转子绕组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。鼠笼转子分为：阻抗型转子、单鼠笼型转子、双鼠笼型转子、深槽式转子几种，起动转矩等特性各有不同。
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，再通过电刷与外电路联接。
三相异步电机(triple-phase asynchronous motor)是靠同时接入三相交流电源(相位差120度)供电的一类电动机，由于三相异步电机的转子与定子旋转磁场以相同的方向、不同的转速成旋转，存在转差率，所以叫三相异步电机。
工作原理：三相异步电机是感应电机，定子通入电流以后，部分磁通穿过短路环，并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化，致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差，从而形成旋转磁场。
通电启动后，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流，即旋转磁场与转子存在相对转速，并与磁场相互作用产生电磁转矩，使转子转起来，实现能量变换。
2.5 原理图。
2.6工作原理示意图。
三相异步电动机的启动方法：直接启动，降压启动。
直接启动是中小型鼠笼式异步电动机的首选的常用启动方法，这种启动方法就是直接给电动机定子绕组加上额定电压。
优点：启动快、方法简单。
缺点：启动电流大，因而只有在电源容量允许的情况下才可以采用直接启法。
在不允许直接启动的场合，为限制启动电流，启动时用降低电压的方法来减小启动电流，当启动过程结束后，再加上全压运行。
优点：此方法使启动转矩显著降低，只适用于电动机空载或轻载下启动。
常用的降压启动方法 ：
a、星形---三角形（y-△）换接启动。
b、定子串电抗降压起动。
1、固有机械特性：它上面有4个特殊点。
1）电动机在没有任何负载情况下的空转，此时转速最大，此点即电动机的理想空载点。
2）电动机在有负载情况下的正常运转，此时为电动机的额定工作点。
3）电动机在刚启动的时刻，即没有转起来，所克服转子自重时转矩的时候，此点为电动机的启动工作点。
4）电动机在拖动负载最大转矩时，速度也比较适中时，此点位电动机的临界工作点。
在此时电压如果过低或有巨大冲击负载，就会造成电动机停机。
2、人为机械特性。
1）电压降低。
电动机在运行时，如电压降低太多，会大大降低它的过载能力与启动转矩，甚至是电动机发生带不动负载或者根本不能启动的现象。此外就是启动后电机也会被烧坏。
2）定子电路接入电阻，此时最大转矩要比原来的大；转子电路串电阻或改变定子电源频率，此时启动转矩要增大，最大转矩不变。
4.1三相异步电动机的机械特性曲线。
三相异步电动机的电磁转矩tem与转速n方向相同时，电动机就处于电动状态，此时，电机从电网吸收电能并转换为机械能向负载输出，电机运行于机械特性的。
一、三象限。电动机在拖动负载的工作中，只要电磁转矩tem与转速n的方向相反，电动机就处于制动运行状态，此时电机运行于机械特性的。
二、四象限。异步电动机制动运行的作用仍然是快速减速或停车和匀速下放重物。和直流电动机一样，异步电动机的制动状态亦分3种，即回馈制动、反接制动和能耗制动。
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