绕线异步电动机串电阻起动设计案例.doc

电机拖动课程 设计报告 课程名称：电机拖动课程设计 设计题目：绕线式异步电动机串电阻启动 院 系：电气工程系 班 级： 设 计 者： 学 号： 同 组 人： 指导教师： 设计时间：201.11.26 绕线异步电动机串电阻起动设计 设计题目 一台绕线式异步电动机，Y/y接法。已知数据为：Un 380V,nN 1460 r/min，R1 R2’ 0.02Ω,X1σ X2σ’ 0.06Ω,KI Ke 2，xm 3.6Ω。试求： 设计内容： 1、若要求启动电流是Ist 2.5IN，求最大的串联电阻并设计其起动级数并计算每级的电阻值。 2、最大允许的起动转矩T1 1.8TN，起动切换转矩T2 TN，试设计其起动级数并设计其起动级数并计算每级的电阻值。 3、用SIMULK设计串电抗器直接启动仿真模型，测出定/转子电流、转速和转矩的变化过程。 第章 异步电动机工作原理 当三相异步电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势（定子旋转磁动势）并产生旋转磁场。该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。根据电磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，当电动机轴上带机械负载时，便向外输出机械能。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衡量的 s ×100% 1.1旋转磁场 设将定子三相绕组联成星形接法，三相绕组的首端u1、v1、w1分别与三相交流电的相线a、b、c相连接。为了讨论方便，选定交流电在正半周时，电流从绕组的首端流入，从末端流出；反之，在负半周时，电流流向相反。定子绕组在三相交流电不同相位时合成旋转磁场。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。旋转磁 场的转速 由下式确定 n 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Δ形。三相异步电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定子 定子铁芯：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 图1 1.4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0.2mm～2mm 图 转子模型 第2章 电动机的起动指标 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。对于任何一台电动机，在起动时，都有下列两个基本的要求。 2.1起动转矩 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,对应的电磁转矩称为起动转矩。 堵转状态说明了电动机的直接起动能力。因为只有在 （1.1～1.2），电动机才能起动起来。大，电动机才能重载起动；小，电动机只能轻载，甚至空载起动。所以只有≧时，电动机才能改变原来的静止状态，拖动生产机械运转。一般要求 （1.1～1.2）。越大于，起动过程所需要的时间就越短。 2.2起动电流 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。 第3章 起动过程 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