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1、物理科学与工程技术学院课程设计说明书 课题名称： 电机与拖动 设计题目： 绕线式异步电动机串电阻启动设计 专业班级： 11级自动化 学生姓名： 学 号 ： 1134307128 目录一、 交流电动机的综述二、 绕线转子三相异步电动机三、 设计内容四、 结论五、 心得体会六、 参考文献一、交流电动机的综述交流电动机，是将交流电的电能转变为机械能的一种机器。目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。交流电动机的原理：通电线圈在磁场里转动。 交流电动机由定子和转子组成，你所说的模型中，定子就是电磁铁，转子就是线圈。而定子和转子
2、是采用同一电源的，所以，定子和转子中电流的方向变化总是同步的，即线圈中的电流方向变了，同时电磁铁中的电流方向也变，根据左手定则，线圈所受磁力方向不变，线圈能继续转下去。 关于二个铜环的作用：二个铜环配上相应的二个电刷，电流就能源源不断的被送入线圈。这个设计的好处是：避免了二根电源线的緾绕问题，因为线圈是不停的转的，用二条导线向线圈供电的话，二根电源线便会緾绕 关于线圈中的电流由于是交流电，是有电流等于零的时刻，不过这个时刻同有电流的时间比起来实在是太短了，更何况线圈有质量，具有惯性，由于惯性线圈就不会停下来。交流电动机是根据交流电的特性，在定子绕组中产生旋转磁场，然后使转子线圈做切割磁感线的运
3、动，使转子线圈产生感应电流，感应电流产生的感应磁场和定子的磁场方向相反，才使转子有了，旋转力矩。 1.1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形或形。三相异步电动机转动的部分称为转子，
4、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异步电动机工作原理转子绕组切割旋转磁场产生感应电势，并在短路的转子绕组中形成转子电流,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，形成转动力矩，使转子随旋转磁场以转速n转动并带动机械负载。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S=100%1.4定子定子铁芯：导磁和嵌放定子三相绕组：0.5mm硅钢片
5、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1.5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0.2mm2mm二 .绕线转子三相异步电动机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
6、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T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TT（1.11.2）T，电动机才能起动起来。T大，电动机才能重载起动；T小，电动机只能轻载，甚至空载起动。所以只有TT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T（1.11.2）T。T越大于T，起动过程所需要的时间就越短。2.2起动电流不要超过允许范围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
7、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。三.设计内容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。容量较小的三相绕线型异步电动机可采用转子电路串联起动变阻器的方法起动。起动变阻器通过手柄接成星形。起动先把起动变阻器调到最大值，再合上电源开关S，电动机开始起动。随着转速的升
8、高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除，使转子绕组短接。容量较大的绕线型异步电动机一般采用分级起动的方法以保证起动过程中都有较大的起动的转矩和较小的起动电流。现以两级起动为例介绍其起动步骤和起动过。原理电路和机械特性如图1所示。图中机械特性只画出了每条特性的nM段，并近似用直线代替。起动步骤如下：3.1串联起动电阻R和R起动起动前开关S和S断开，使得转子每相串入电阻R和R，加上转子每相绕组自身的电阻R，转子电路每相总电阻为R= R+R+R然后合上电源开关S，这时电动机的机械特性为图中的特性，由于转动转矩T远大于负载转矩T，电动机拖动生产机械开始起动，工作点沿特性a由b点向c点移动。 （a）
9、(a)电路图 （b）机械特性图13.2切除起动电阻R当工作点到达c点，即电磁转矩T等于切换转矩T时，合上开关S切除起动电阻R转子每相电路的总电阻变为：R=R+R这时电动机的机械特性变为特性d。由于切除R的瞬间，转速来不及改变，故工作点由特性a上的c点平移到特性d上e点，使这时的电磁转矩仍等于T，电动机继续加速，工作点沿特性由e点向f点移动3.3切除起动电阻R 当工作点到达f点，即电磁转矩T等于切换转矩T时，合上开关S切除起动电阻R。电动机转子电路短接，转子每相电路的总电阻变为：R=R机械特性变为固有特性g，工作点由f点评至h点，使得这时的电磁转矩T仍正好等于T,电动机继续加速，工作点沿特性g由
10、h向i移动，经过i点，最后稳定运行在P点.整个起动过程结束。3.4选择起动转矩T和切换转矩T一般选择 T=(0.8-0.9)T T=(1.1-1.2)T求出起动转矩比 = T/ T求出起动级数m利用图所示起动过程中的机械特性，根据集合关系推导起动级数m所计算公式如下：由特性2与水平虚线构成的直三角形求得。 T/ T=(n-n)/(n-n) =S/S T/T=(n-n)/n-n）=S/S式中n和n是工作在h点和i点时的转速，n是T与特性g交点在的转速（即临界转速）。S,S和S是与之对应的转差率。同理可以求得 TS1/T=S/S =S/S = S/ ST/T=S/S =S/S =S/ S由于S=
11、S,对应两式相除，可得 =T/T =S/S = (R/ X2)/ (R/ X2) = R/ R由于S=S =TS1/T =S/S = R/ X/ R/ X = R/ R可见 R=RR=R所以 R= R=R若是m级起动，则 R=R =R式中 R2m= R+R+R+R因此=由前面的分析还可以得到S/S=S/SS=S若是m级起动，则S=R/R此外，在固有特性c上工作时Ts1/T=S/SS= S将这些关系带入公式，可得=两边取对数，便得到了起动级数m的计算公式M=若m不是整数可取相近整数重新计算，校验T,是否在规定范围内。若m是取相似整数，则需要重新计算，并求出T，校验T是否在式所规定的范围之内。若不
12、在规定范围内，需加大启动级数m,重新计算和T,直到T满足要求为止。求出转子每相绕组的电阻R转子每相绕组的电阻可以通过实测或者通过名牌上提供的转子绕组额定线电压U和转子绕组的额定线电流I进行计算。由于转子绕组为星形连接，相电流等于线电流，因此，在额定状态下运行时由于S很小，SX可以忽略不计，则I=因此求得R2的计算公式为R=计算各级总电阻由前面的分析知道R=RR=RR=R=RR=mR求出各级起动的电阻R=R-RR=R-RR=R-R启动级数已知时启动电阻计算已知TL=120N.m，Pn=28kw,n=1440r/min, U2n=199v,I2n=76.5A，a=2.2(1)选择启动转矩T1T=1
13、85.68N.mT=a T =2.2*185.38=408.4N.m T=(0.8-0.9) T =(0.8-0.9)*408.4 =(326.7-367.56)N.m取T1=360.(2)求出起切转矩比：SN(n0-n)/n0=(1500-1440)/1500=0.04=1.89（3）求出切换转矩T2T2= T1/=360/1.89=190.4T2基本在规定范围之内.由于T1.1T,所以所选m和合适.(4)求出转子每相绕组电阻R2R=0.060(5) 计算各级总电阻R=R =1.89*0.060 =0.114R=R =1.89*0.114 =0.215R=R =1.89*0.21=0.38R=R=1.89*0.38=0.722(6)求出各级起动电阻R= R- R =（0.114-0.060） =0.054R=R-R =（0.21-0.11） =0.1R= R- R=（0.38-0.21）=0.17R=R24-R23=0.722-0.38=0.342四. 结论绕线式三相异步电
