簡析三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用中幾個(gè)問題
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論文導(dǎo)讀：這種調(diào)速方法只適用于繞線式電動(dòng)機(jī)。調(diào)速，電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中常見的三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用中幾個(gè)問題。
關(guān)鍵詞：三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)原理，重載起動(dòng)，調(diào)速，過電流保護(hù)
三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單,運(yùn)行可靠,堅(jiān)固耐用,價(jià)格便宜,維修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比,異步電動(dòng)機(jī)還具有體積小,重量輕,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的特點(diǎn)。論文檢測，調(diào)速。因此,在工礦企業(yè)的電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)中異步電動(dòng)機(jī)得到了更為廣泛的應(yīng)用。
一、三相異步電動(dòng)機(jī)基本的轉(zhuǎn)動(dòng)原理
三相異步電動(dòng)機(jī)是利用旋轉(zhuǎn)磁場工作的，其工作原理可通過以下演示實(shí)驗(yàn)來直觀地了解。一個(gè)裝有手柄的蹄性磁鐵以軸座01為支撐自由轉(zhuǎn)動(dòng)；在蹄性磁鐵兩磁極之間有一個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子，鼠籠轉(zhuǎn)子以軸座02為支撐自由轉(zhuǎn)動(dòng)；軸座01和軸座02在同一條軸線上。蹄性磁鐵和鼠籠轉(zhuǎn)子之間沒有摩擦力和機(jī)械連動(dòng)關(guān)系，兩者均可獨(dú)立自由轉(zhuǎn)動(dòng)或保持靜止。當(dāng)搖動(dòng)手柄使蹄性磁鐵順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場的磁力線就切割鼠籠轉(zhuǎn)子上的銅條，相當(dāng)于轉(zhuǎn)子銅條逆時(shí)針方向切割磁感線，閉合的銅條中就會(huì)產(chǎn)生感生電流，其方向可用右手定則判斷。由于感生電流處在蹄性磁鐵的磁場中，因此銅條要受到磁場力的作用而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，磁場力的方向可根據(jù)左手定則判斷，從判定的結(jié)果可知轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與蹄性磁鐵旋轉(zhuǎn)方向一致。論文檢測，調(diào)速。
二、三相異步電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)
1、小功率三相異步電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)
這種情況的主要問題是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不足,而小功率三相異步電動(dòng)機(jī)一般為鼠籠型,解決的辦法是用特殊電機(jī)獲得高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,主要有高轉(zhuǎn)差率電機(jī)、深槽式電機(jī)和雙籠型電機(jī).從起動(dòng)電流公式和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩公式可以看出,增大轉(zhuǎn)子電阻既可限制起動(dòng)電流又可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
高轉(zhuǎn)差率異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條不是普通的鋁條,而是采用電阻率較高的鋁合金.這種電機(jī)過載能力強(qiáng),但功率因數(shù)低,正常運(yùn)行時(shí)損耗較大,效率較低.所以只適用于頻繁起動(dòng)的場合,主要是起重運(yùn)輸機(jī)械.深槽式異步電動(dòng)機(jī)是利用起動(dòng)過程中轉(zhuǎn)子導(dǎo)條內(nèi)的集膚效應(yīng)使起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子電阻增大,改善起動(dòng)性能又不降低正常運(yùn)行效率,但功率因數(shù)和過載能力有所降低,適用于需要重載起動(dòng)而對(duì)過載能力要求不高的場合.雙籠型異步電動(dòng)機(jī)利用集膚效應(yīng)改善了起動(dòng)性能,又保證了基本的運(yùn)行性能,但電機(jī)價(jià)格較高,一般用于要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較高的場合.
2、大功率三相異步電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)
此種情況下既要有較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩又要限制起動(dòng)電流,若高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的籠型異步電動(dòng)機(jī)不能滿足要求,可以采用繞線型異步電動(dòng)機(jī),在轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)合適的電阻,既可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩又能降低起動(dòng)電流.因而,要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大或起動(dòng)頻繁的生產(chǎn)機(jī)械常采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng).大功率電動(dòng)機(jī)一般為繞線型。論文檢測，調(diào)速。
三相繞線型異步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法有轉(zhuǎn)子串固體電阻、頻敏電阻或液體電阻.大功率繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串固體電阻起動(dòng),不能無級(jí)調(diào)節(jié),起動(dòng)不夠平滑。論文檢測，調(diào)速。為了減小沖擊,應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路中串入多級(jí)對(duì)稱電阻,并隨著轉(zhuǎn)速的升高逐漸切除起動(dòng)電阻,因此設(shè)備投資大,操作、維修不便.串頻敏電阻器起動(dòng),結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便,可以無級(jí)調(diào)節(jié),但起動(dòng)電流較大、功率因數(shù)低,使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩受到限制,且不同容量的電動(dòng)機(jī)要配不同規(guī)格的頻敏變阻器.轉(zhuǎn)子回路串液體電阻,能連續(xù)無級(jí)調(diào)節(jié)使電機(jī)平滑起動(dòng),具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)電流小、起動(dòng)時(shí)間短、功率因數(shù)高、噪聲小、溫升低、結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn),并且可以通過調(diào)節(jié)液體濃度來改變阻值,使一臺(tái)起動(dòng)器適應(yīng)不同功率的電動(dòng)機(jī),因此是大功率電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)的首選方案.
三、三相異步電動(dòng)機(jī)的主要調(diào)速方法
三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法包括：變極對(duì)數(shù)、定子調(diào)壓、定子變頻、串級(jí)調(diào)速、雙饋調(diào)速、液力耦合、電磁轉(zhuǎn)差離合器等，從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來看，有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速指時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級(jí)調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；電磁離合器的調(diào)速方法，能量損耗在離合器線圈中；液力耦合器調(diào)速，能量損耗在液力耦合器的油中。一般來說轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。下面就對(duì)改變轉(zhuǎn)差率進(jìn)行調(diào)速的幾種方法進(jìn)行闡述：
1、改變定子電壓調(diào)速
異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，改變定子電壓就可以改變電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和轉(zhuǎn)矩，這種方法不適用于普通籠式電機(jī)，因?yàn)樗霓D(zhuǎn)子電阻很小，轉(zhuǎn)速低時(shí)電流會(huì)急劇上升。論文檢測，調(diào)速�？捎糜诶@線式異步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子回路可串電阻或頻繁變阻器，大部分轉(zhuǎn)差能量損耗被引到外接電阻或頻繁變阻器上，減輕電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱。
2、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速
這種調(diào)速方法只適用于繞線式電動(dòng)機(jī)，在異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串入調(diào)速電阻，當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，轉(zhuǎn)子回路中串接的電阻越大電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低，越小轉(zhuǎn)速越高。此方法設(shè)備簡單，控制方便，初期投資少，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上，屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。
3、串級(jí)調(diào)速
目前，較先進(jìn)的串級(jí)調(diào)速應(yīng)用了可控硅逆變器控制的串級(jí)調(diào)速線路，其優(yōu)點(diǎn)是能夠獲得較硬的機(jī)械特性，整流元件壓降小，設(shè)備占地面積小，無旋轉(zhuǎn)部分，噪聲小，維護(hù)較簡單，是繞線式電動(dòng)機(jī)很有發(fā)展前途的調(diào)速方法之一，其缺點(diǎn)是，轉(zhuǎn)子回路裝有濾波用的電抗器，故功率因數(shù)較低。
四、使用過程中有必要加強(qiáng)三相異步電動(dòng)機(jī)的過電流保護(hù)
為達(dá)到安全可靠的全面保護(hù)，只靠設(shè)計(jì)一種保護(hù)方法是不行的，必須全面分析各種故障引起的電流異常情況，采用智能保護(hù)器或多功能保護(hù)器來保護(hù)三相步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，保護(hù)器的設(shè)計(jì)應(yīng)具有下面的功能：
1、設(shè)置電流速斷保護(hù)
用于電動(dòng)機(jī)內(nèi)部定子繞組以及進(jìn)線所發(fā)生的相間短路故障或相間接地短路故障，短路電流很大時(shí)，迅速切斷電源。論文檢測，調(diào)速。
常見的電流速斷保護(hù)是熔斷器和低壓斷路器。熔斷器的熔體串聯(lián)在被保護(hù)的電路中，當(dāng)電路正常工作時(shí)，熔斷器不起作用，相當(dāng)于一根導(dǎo)線，其上面的壓降很小，可忽略不計(jì)。當(dāng)電路短路時(shí)，很大的短路電流流過熔體，使熔體立即熔斷，切斷電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，起到保護(hù)作用。同樣，若電路中接入低壓斷路器，當(dāng)再現(xiàn)短路時(shí)，低壓斷路器會(huì)立即動(dòng)作，切斷電源，使電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。
2、設(shè)置定時(shí)限過流保護(hù)
作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中短路保護(hù)的后備保護(hù)，以提高保護(hù)整定的靈活性。
3、設(shè)置反時(shí)的過負(fù)荷保護(hù)
防止電動(dòng)機(jī)長時(shí)間過負(fù)荷運(yùn)行而引起的電流過大，防止由于電流熱效應(yīng)的累積作用，使定子部分過熱而引起的損壞。
4、設(shè)置負(fù)序電流保護(hù)
防止電動(dòng)機(jī)的各類非接地性不對(duì)稱故障。
5、設(shè)置起動(dòng)時(shí)間過長保護(hù)防止由于各種原因使得電動(dòng)機(jī)不能成功起動(dòng)時(shí)，大起動(dòng)電流對(duì)繞組的損壞以及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)軸承的損壞。
結(jié)語：為了保證三相異步電動(dòng)機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要掌握有關(guān)異步電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行的基本原理，對(duì)三相異步電機(jī)應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入的探討與分析，做到盡可能合理地使用電動(dòng)機(jī)，避免事故隱患的產(chǎn)生，確保電動(dòng)機(jī)高效運(yùn)行。
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