绕线型三相异步电动机串电阻启动

课程设计名称：电机与拖动课程设计

题目：绕线型三相异步电动机串电阻启动

专业：电气工程及其自动化

班级：电气09-1

姓名：XXX

学号：XXXXXXXXXX

XXXX大学

课程设计成绩评定表

三相异步电动机是交流电机的一种，主要用作电动机使用，因其结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工农业当中应用最普遍的电动机。但是启动电流大是所有电动机启动的共性，电动机启动过程要求启动电流不能超出允许范围而且启动转矩不能太小，启动电流过大可能导致绕组烧坏，启动转矩太小会导致电动机启动过程缓慢甚至不能启动。所以，研究一种可行而适用易操作的启动方案就变得十分必要了。本课题研究绕线型三相异步电动机的电枢串电阻启动，通过理论计算，给出启动级数、各级启动电阻等详细参数，以达到增加最初起动转矩，使电动机以最大转矩T起动，避免因直接起动产生较大电流而带来的危害，提高启动的平稳性的可观效果。

关键词：异步电动机电枢串电阻启动

引言 (1)

1三相异步电动机 (2)

1.1 三相异步电动机的基本结构 (2)

1.1.1 定子 (2)

1.1.2 转子 (2)

1.2 三相异步电动机的工作原理 (2)

1.2.1 旋转磁场 (2)

1.2.2 电磁转矩的产生 (3)

1.3 异步电动机的启动方法 (3)

1.4 异步电动机的启动指标 (3)

2 绕线形异步电动机串电阻启动 (4)

2.1 启动过程分析 (4)

2.1.1 串联启动电阻Rst和Rst启动 (4)

2.1.2 切除启动电阻Rst2 (5)

2.1.3 切除启动电阻Rs1 (5)

2.2 启动电阻的计算 (5)

2.2.1 选择起动转矩Tst1和切换转矩Tst2 (5)

2.2.2 求出起动转矩比β (5)

2.2.3 求出起动级数m (5)

2.2.4 重新计算β，校验T ,是否在规定范围内 (7)

2.2.5 求出转子每相绕组的电阻R (7)

2.2.6 计算各级总电阻 (7)

2.2.7 求出各级起动的电阻 (8)

3 实际例子分析 (9)

3.1 电动机相关参数 (9)

3.2 计算起动转矩T1 (9)

3.3 计算切换转矩T2 (9)

3.4 计算切换转矩比β (9)

3.5 计算起动级数 (9)

3.6 计算转子每相绕组的电阻 (10)

3.7 重新计算β，校对T2 是否在规定范围内 (10)

3.8 求出各级起动电阻 (10)

4 结论 (11)

5 心得体会 (12)

参考文献 (13)

引言

三相异步电动机是目前工农业中使用最广泛的电动机，有着结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便等优点。但是启动电流大是所有电动机的共同缺点，启动电流大有很多危害，而电动机启动的两个指标就是要求启动电流不能过大、启动转矩不能太小。本设计研究了绕线型三相异步电动机的电枢串电阻启动方案，通过理论分析和计算，并以实际例子给出了各级启动电阻，使电动机能以较大启动转矩启动而且启动电流在允许范围内。最后对电枢串电阻启动的优缺点做了详细分析。

1 三相异步电动机

异步电机是交流电机的一种，主要用作电动机使用。而三相异步电动机结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便，是当前工农业当中应用最普遍的电动机。三相异步电动机按不同的方式可分为笼型和绕线型；三相、两相和单相等。

1.1 三相异步电动机的基本结构

三相异步电动机主要由固定不动的定子部分和可以转动的转子两大部分构成。定子是用硅钢片叠成的圆筒形铁心，其内圆周有槽，用于安放三相对称绕组；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绕线式两种。

1.1.1定子

三相异步电动机的定子主要有以下几部分组成：

定子铁芯：导磁和嵌放定子三相绕组，由彼此绝缘、厚度为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；

定子绕组：由绝缘导线绕制并按一定规律连接成三相对称绕组，嵌放在定子铁芯槽内；

机座：由铸铁或铸钢制成，定子铁芯装在机座内，起支撑和固定作用；

端盖：由铸铁或铸钢制成，固定在机座两端，用以支撑转子和防护外物的侵入；

1.1.2转子

三相异步电动机的转子主要由以下几部分组成：

转子铁芯：一般由0.5mm厚的硅钢片叠成圆筒形，用于导磁和嵌放转子绕组；

转子绕组：是三相绕组，采用星形联结；有笼型绕组和绕线型绕组；

转轴：有钢材料制成。转子铁心固定在转轴上，通过转轴可以拖动生产机械；

风扇：一般安装在转轴上，做冷却用；

1.2三相异步电动机工作原理

1.2.1旋转磁场

定子三相对称绕组中通以频率为f

1

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

0=

p

f

1

60

(1-1)

式中，P为电机的磁极对数，n

为同步转速也即旋转磁场的转速，f1为定子频率。

同步转速的方向由三相电流通入三相绕组的相序决定，改变电流相序，旋转磁场的转向也会随之改变。

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=

0-n n

n ×100% （1-2） 1.2.2电磁转矩的产生

转子和旋转磁场间存在转速差，转子绕组切割旋转磁场产生感应电动势，并在短路的转子绕组中形成感应电流,感应电流的有功分量与旋转磁场相互作用产生了电磁力F ，从而形成电磁转矩，使得转子随旋转磁场以转速n 转动并带动机械负载运行。

1.3异步电动机启动方法

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的过程。对于绕线式异步电动机，转子回路串联合适的电阻不但可以减小启动电流，而且还可以增大启动转矩。转子回路串电阻启动又分无极启动和有极启动。 1）无极启动

容量较小的三相绕线型异步电动机常采用转子回路串联启动变阻器的无极启动方法启动。启动变阻器通过手柄接成星形，启动前先把启动变阻器调到最大值，再合上电源开关，电动机开始启动。随着转速的升高，逐渐减小启动变阻器的电阻，直到全部切除，使转子绕组短接。 2）有极启动

容量较大的三相绕线型异步电动机一般采用有极启动，以保证启动过程中有加大的启动转矩和较小的启动电流。

1.4电动机启动指标

1）启动转矩要足够大

只有启动转矩Ts 大于负载转矩TL 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Ts>=（1.1-1.2）TL 。Ts 越大于TL ，启动过程所需要的时间就越短。

2）启动电流不要超过允许范围

对三相异步电动机，由于启动瞬间S=1,旋转磁场与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，所以启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，会引起输电线路上压降的增加，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启动时间。此外在启动过于频繁时，还会引起电动机过热