三相異步電動機論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇三相異步電動機論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

The Design and Application of Inquiry-based Teaching Methods in the Teaching of Single-phase Induction Motor

Abstract Studying from three-phase asynchronous motor and the design of its open-phase running experimental， the inquiry teaching method in single-phase asynchronous motor is discussed. The teaching practice has proved that the inquiry teaching method is effective. Not only students' interest in learning has been cultivated through the integration of theory with practice， and students' subjective initiative has been greatly improved. Its result is very good.

Key words inquiry teaching method； asynchronous motor； open-phase

電機是所有電相關(guān)專業(yè)的學生必學的重要設(shè)備之一。目前，大部分作者在安排有關(guān)電機方面教材的篇章思路基本上是分為兩大篇，直流電機篇和交流電機篇。交流電機篇主要是對三相異步電動機的工作原理及性能參數(shù)進行分析，對單相異步電動機則是一概而過，然而在實際生活中使用最多的還是單相異步電動機，例如電風扇、電冰箱、空調(diào)、洗衣機等，因此，讓學生學好單相異步電動機的工作原理具有很強的實踐意義。經(jīng)過幾次教學后發(fā)現(xiàn)，按照傳統(tǒng)的講授式的方式分析單相異步電動機工作原理后，達不到理想的效果。經(jīng)比較分析多種教學方法，后著重采用了探究式教學方法來設(shè)計分析單相異步電動機，效果較好。

1 知識準備

一般，單相異步電動機是在三相異步電動機介紹之后才進行，而且三相異步電動機的介紹詳細，單相異步電動機的介紹簡略，所以教學的思路期望能從三相異步電動機來推導單相異步電動機的工作原理。

經(jīng)詳細分析三相異步電動機的工作原理后，得知三相異步電動機工作原理大體上可分為兩部分內(nèi)容：一要產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，二轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流受力后能轉(zhuǎn)動。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場是關(guān)鍵，這也需兩個條件：一是各相繞組在空間上要相隔一定角度；二是流進各相繞組的電流要有相位差。

單相異步電動機與三相異步電動機均屬于異步電動機類，從大類上來說工作原理相類似，最大的區(qū)別就在于前者供電電源為單相交流電，而后者為三相。經(jīng)電路分析知，三相交流電若缺任一相后就相當于單相交流電了，以此類推，那么三相異步電動機缺相后的運行情況就跟單相異步電動機相類似了。

2 探究式教學法的課堂設(shè)計

2.1 課堂前的實驗設(shè)計

經(jīng)上節(jié)分析，只要知道三相異步電動機缺一相后的運行情況就能類推單相異步電動機的工作原理。可經(jīng)過實驗設(shè)計三相異步電動機缺一相后的運行情況。

主要實驗設(shè)備：三相交流電源（對稱）、三相鼠籠式異步電動機。

實驗內(nèi)容：（1）采用三相交流電源將三相鼠籠式異步電動機全壓起動，觀察起動情況；待電動機運行平穩(wěn)一段時間后，突然拆出其供電電源中的任一相電源（注意小心操作，以免觸電），觀察電動機的運行情況；（2）斷電待電動機完全停穩(wěn)后，讓電動機在缺一相電的情況下起動，觀察起動情況。實驗完畢后，得觀察結(jié)果如表1。

實驗可以在上課前單獨準備，也可作為學生實驗內(nèi)容的一部分，由于實驗存在一定的危險性，建議一定需注意安全。需注意的是在實驗前需排除三相異步電動機在缺相情況自起動的可能性，可依據(jù)文獻①進行操作。

2.2 探究式教學法的課堂設(shè)計

以上述實驗為基礎(chǔ)，進行課堂教學設(shè)計。在課堂教學設(shè)計中始終堅持探究式教學的目標性、主體性、環(huán)境性、方法性、過程性及終結(jié)性六個原則，②設(shè)計流程如下：

（1）由缺相不能起動①不能起動原因是沒有形成旋轉(zhuǎn)磁場嗎？②沒產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的原因是不是流進兩相繞組（不包括缺相對應(yīng)的那相繞組）的電流不存在相位差？

（2）引入圖1③若采用圖1電路，仍由單相電源供電，流入A、B繞組的電流是否存在相位差？

（3）畫出、的向量圖如圖2

④、的相位差能否通過選擇電容量使其接近90度？

進而分析、相位差為9 0度時的磁場情況，得出單相異步電動機起動原理。

（4）由缺相能運行⑤異步電動機在正常起動后，各相繞組電流不存在相位差的情況下可不可以運行？⑥圖1所示異步電動機正常起動后，斷開開關(guān)S電動機能否繼續(xù)運行？

分析電容起動式單相異步電動機運行原理。

（5）由缺相運行存在輕微異常聲響，可推出此時三相異步電動機運行不是特別平穩(wěn)，同時可推斷電容起動式單相異步電動機對運行平穩(wěn)性能要求不是很高。⑦若對單相異步電動機運行平穩(wěn)性能要求很高，仍需在正常起動后，斷開開關(guān)S嗎？

引出電容起動式單相異步電動機。

由于電阻式、電容起動和運轉(zhuǎn)式等其它單相異步電動機的起動及運轉(zhuǎn)原理與電容起動式單相異步電動機類似，所以無需再一一分析。

3 探究式教學法與傳統(tǒng)教學法的比較

探究式教學方法注重引導學生提出問題，思考問題，從而解決問題。實踐證明，這種教學方法能夠激發(fā)學生的學習興趣，能培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力，能開闊學生的創(chuàng)新思路，能提高學生實踐及理論推導能力，最重要的是它是提高課堂教學質(zhì)量的重要途徑和手段。③④用探究式教學方法來講解單相異步電動機工作情況，與傳統(tǒng)的教學方法相比較，存在以下的不同：

4 總結(jié)

本論文從三相異步電動機的缺相起動及缺相運行出發(fā)，采用探究式教學法對單相異步電動機的教學進行了探討，經(jīng)教學實踐證明，該方法的有效性，學生的主觀能動性得到了較大的提高。但是今后還有很多地方需要繼續(xù)努力，在以后的教學中仍需繼續(xù)重視以人為本的教學原則，因材施教，仍需注重培養(yǎng)學生的學習興趣以便更好地培養(yǎng)其學習的主觀能動性。總之，教學方法的研究是需要不斷地探索、不斷地更新，才能有利于培養(yǎng)更高素質(zhì)的人才。

注釋

① 梅素珍.三相異步電動機電源缺相也能自起動的原因[J].電工技術(shù)，1995.11：50-60.

篇（2）

電機控制系統(tǒng) 諧波

中圖分類號： TN773 文獻標識碼： A 文章編號：

變頻器最初用途是速度控制。隨著技術(shù)發(fā)展和社會對能源運用效率要求的日益提高，逐漸被用于節(jié)能領(lǐng)域。該技術(shù)尤其在風機、水泵的節(jié)能方面得到了廣泛應(yīng)用。以前，在工業(yè)生產(chǎn)的流程中，風機、水泵的調(diào)速通常使用的是用滑差調(diào)速電動機、耦合器等進行調(diào)速，以滿足工藝生產(chǎn)的需要。根據(jù)各單位的實際需要，通常使用的是用耦合器對風機、泵進行20%-80%調(diào)速，或加裝風門、閥門對風量、流量進行調(diào)節(jié)。但電機在工頻狀態(tài)下運行，多余的動能通過耦合器轉(zhuǎn)化成熱能讓冷卻水帶走或損失在風門和閥門上。這樣從能源使用上和生產(chǎn)維護上都不經(jīng)濟，結(jié)合現(xiàn)在變頻器的技術(shù)在風機泵類設(shè)備中的應(yīng)用，為節(jié)能降耗工作提供了很好的解決辦法。采用變頻調(diào)節(jié)控制技術(shù)，取消原來的耦合器及相應(yīng)的冷卻水泵、冷卻水和風門、閥門等裝置，降低生產(chǎn)中的能源及資源消耗。做好清潔生產(chǎn)、節(jié)能降耗。在變頻節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的同時，要降低變頻器產(chǎn)生諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生的危害。

一、變頻技術(shù)和變頻器

變頻技術(shù)以其顯著的節(jié)能效果廣泛的應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備和家用電器。變頻技術(shù)是改變電源頻率的技術(shù)，在實際應(yīng)用中通過變頻器來實現(xiàn)改變電源頻率。變頻器的應(yīng)用，須結(jié)合三相異步電動機的特性，因為變頻器與三相異步電動機有著密切的聯(lián)系。

二、三相異步電動機的作用和特性：

1. 三相異步電動機的作用： 通過三相異步電動機運轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）來帶動其它設(shè)備做各種各樣的機械運動。

2. 三相異步電動機的特性：

1) 運轉(zhuǎn)方式：靠旋轉(zhuǎn)磁場來帶動電動機轉(zhuǎn)子額定電流為約等于其功率的二倍額定電流為約等于其功率的二倍V/F控制變頻器力矩力電機力力轉(zhuǎn)。

2) 接線方式：有星形（Y形）和三角形（形）兩種，Y形接線時，電動機的電流小，但力矩也小，三角形（形）接線時電動機的電流大，但力矩大；

3) 變 速：n=60f (1-K)/p

n―電動機轉(zhuǎn)速 60―常數(shù) p―極對數(shù)

f ―電源頻率 k―滑差系數(shù)

公式說明：只要改變電源頻率“f”或極對數(shù)“p”，就可以改變電動機轉(zhuǎn)速。

三相異步電動機有2極、4極、6極、8極……,工業(yè)用的三相異步電動機一般極數(shù)不會超過8極，極數(shù)越多，轉(zhuǎn)速越慢，但力矩就越大，極數(shù)越少，轉(zhuǎn)速就越快，但力矩就越小；每種極數(shù)所對應(yīng)的轉(zhuǎn)速如下：

a) 2極──2950轉(zhuǎn)/分（理想3000轉(zhuǎn)/分，即同步轉(zhuǎn)速）

b) 4極──1450轉(zhuǎn)/分（理想1500轉(zhuǎn)/分，即同步轉(zhuǎn)速）

c) 6極──950轉(zhuǎn)/分（理想1000轉(zhuǎn)/分，即同步轉(zhuǎn)速）

d) 8極──700轉(zhuǎn)/分（理想750轉(zhuǎn)/分，即同步轉(zhuǎn)速）

三、 變頻器的作用：

變頻器具有：調(diào)速的作用：三相異步電動機，變頻控制后可以實現(xiàn)調(diào)速功能，由輸出頻率控制電機轉(zhuǎn)速，三相異步電動機由靜態(tài)至最高速線性加速。通常變頻器的頻率調(diào)節(jié)范圍是：0-650HZ。啟動時電機由0轉(zhuǎn)速線性加速，對機械設(shè)備運轉(zhuǎn)沒有危害。

四、 變頻器的工作原理

變頻器將三相380V(220V)/50HZ交流電通過整流橋整流變成脈動直流電，通過電解電容濾波后變成平滑的直流電，控制板對IPM、IGBT或模塊的控制后將平滑的直流電變成三相頻率可變的交流電，通過線路傳輸給電動機，實現(xiàn)電動機變頻運行。

五、實際應(yīng)用案例：以某單位一臺40MW鍋爐鼓風機、引風機變頻技術(shù)應(yīng)用改造為例

現(xiàn)場設(shè)備介紹：

40MW鍋爐于1989年建成投運，鼓風機用于為鍋爐燃燒送風，引風機用于排煙，兩臺風機未改造前風管上均裝有風門調(diào)節(jié)裝置，用以調(diào)節(jié)風量，以滿足鍋爐運行工藝要求，鼓、引風電均用自耦降壓啟動方式。現(xiàn)場設(shè)備鼓風機的電機參數(shù)如下表1所示，引風機的電機參數(shù)如下表2所示。

表1

表2

2、變頻改造前后優(yōu)缺點比較

原系統(tǒng)采用風門調(diào)節(jié)風量，電機工頻運行，其能耗大、效率低、調(diào)節(jié)精度低，維護工作量很大。改造后變頻調(diào)速是通過改變電動機定子供電頻率來改變旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速進行調(diào)速的，是無附加轉(zhuǎn)差損耗的高效調(diào)速方式。優(yōu)點是調(diào)速效率高，啟動能耗低，調(diào)速范圍廣，可實現(xiàn)無極調(diào)速，動態(tài)響應(yīng)速度快，調(diào)速精度高，操作簡便，且易于實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的控制自動化。

3、效益分析

改造前平均鼓、引風機運行電流：70.8 A；負載率：60.3 %，改造后平均運行電流：26.2A；負載率：33.3%，通過一個運行期的性能考核分析：改造后節(jié)能：60.3%-33.3%=27%，27%×185kW=50kW?h；一年按運行100天計算，可節(jié)約電量：50×24×100=12萬度。通過以上案例分析，由此可見，在滿足生產(chǎn)要求的條件下，采用變頻調(diào)速節(jié)能效果明顯著，延長了設(shè)備使用壽命、降低了故障率。

4、變頻技術(shù)在風機泵類設(shè)備中應(yīng)用的主要特點

1、低頻力矩大、輸出平穩(wěn)

2、高性能矢量控制

3、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)速精度高

4、減速停車速度快

六：降低變頻器諧波危害，提高電能質(zhì)量

變頻其產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)產(chǎn)生的危害日益嚴重。通常采用變頻器隔離、接地或采用無源濾波器、有源濾波器、架設(shè)無功補償器裝置以及綠色變頻器等方法，將變頻器產(chǎn)生的諧波控制在最小范圍之內(nèi)以抑制電網(wǎng)污染、提高電能質(zhì)量，這些值得研究推廣。

電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的危害主要有：

1)、諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。同時大量的3次諧波流過中性線會使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。

2)、諧波影響各種電器設(shè)備的正常工作，使電機發(fā)生機械振動、噪聲和過熱，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱，造成設(shè)備的絕緣老化、壽命縮短以至損壞。

3)、 諧波會引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，引起嚴重事故。

4)、諧波會對鄰近的通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通訊質(zhì)量，重者導致信息丟失，使通訊系統(tǒng)無法正常工作。

5)、諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并使電器測量以表計量不準確。

目前諧波的治理方法：

1）、將變頻器的隔離、屏蔽、接地；

2）、加裝交流電抗器和直流電抗器；

3）、加裝無源濾波器；

4）、加裝有源濾波器；

5）、加裝無功功率靜止型無功補償裝置；

6）、線路分開；

7）、電路的多重化、多元化；

8）、變頻器控制方式的完善；

篇（3）

一般性能的節(jié)能調(diào)速在過去大量的所謂不變速交流傳動中，風機、水泵等機械總?cè)萘繋缀跽脊I(yè)電氣傳動總?cè)萘康囊话耄渲胁簧賵龊喜⒉皇遣恍枰{(diào)速，只是因為過去交流電機本身不調(diào)速，不得不依賴擋板和閥門來調(diào)節(jié)送風和供水的流量，許多電能因而白白的被浪費掉了。如果換成交流調(diào)速系統(tǒng)，把消耗再擋板和閥門上的能量節(jié)省下來，每臺風機、水泵平均約可節(jié)能20%，效果是很可觀的。

高性能交流調(diào)速系統(tǒng)許多在工藝上就需要調(diào)速的生產(chǎn)機械，過去多用直流傳動，鑒于交流電機比直流電機結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、工作可靠、維護方便、轉(zhuǎn)動慣量小、效率高，如果改成交流調(diào)速，顯然能夠帶來不少的效益。但是，由于交流電機原理上的原因，其電磁轉(zhuǎn)矩難以像直流電機那樣直接通過電流實行靈活的即時控制。70年代初發(fā)明了矢量控制技術(shù)，通過坐標變換，把交流電機的定子電流分解成勵磁分量和轉(zhuǎn)矩分量，用來分別控制磁通和轉(zhuǎn)矩，就可以獲得和直流電機相媲美的高動態(tài)性能，從而使交流電機的調(diào)速技術(shù)取得了突破性的進展。

特大容量及高轉(zhuǎn)速的交流調(diào)速直流電機換向器的換向能力限制了它的容量和轉(zhuǎn)速，其極限容量與轉(zhuǎn)速的乘積約為10KW·r/min，超過這個數(shù)值時，直流電機的設(shè)計與制造就非常困難了。交流電機則不受這個限制，因此，特大容量的傳動，如厚板札機、礦井卷揚機等，和極高轉(zhuǎn)速的傳動，如高速磨頭、離心機等，都以采用交流調(diào)速為宜。

一、起重機發(fā)展趨勢

物料搬運成為人類生產(chǎn)活動的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，作為物料搬運重要設(shè)備的起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。起重機正經(jīng)歷著一場巨大的變革。發(fā)展趨勢：大型化和專用化、輕型化和多樣化、自動化和智能化、成套化和系統(tǒng)化、新型化和實用化。

二、電動葫蘆

電動葫蘆，簡稱電葫蘆。由電動機、傳動機構(gòu)和卷筒或鏈輪組成，分鋼絲繩電動葫蘆和環(huán)鏈電動葫蘆兩種。通常用自帶制動器的鼠籠型錐形轉(zhuǎn)子電動機（本次設(shè)計既是選用此種電機）（或另配電磁制動器的圓柱形轉(zhuǎn)子電動機）驅(qū)動，起重量一般為0.1～80t，起升高度為3～30m。多數(shù)電動葫蘆由人用按鈕在地面跟隨操縱，也可在司機室內(nèi)操縱或采用有線（無線）遠距離控制。電動葫蘆除可單獨使用外，還可同手動、鏈動或電動小車裝配在一起，懸掛在建筑物的頂棚或起重機的梁上使用。

三、三相異步電動機及工作原理簡介

三相異步電動機由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間是空氣隙。三相異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良、制造成本低、維修費用省、堅固耐用等優(yōu)點，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。正常情況下，定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n不同步，這是因為如果同步，轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場之間不再有相對運動，導體不再切割磁場，就沒有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生，也就沒有了轉(zhuǎn)子電流和電磁轉(zhuǎn)矩，無法維持電動機繼續(xù)運行。

三相異步電動機有一個很重要的參數(shù)：轉(zhuǎn)差率——用s表示，其定義式為在很多情況下，用s表示電動機的轉(zhuǎn)速比直接用轉(zhuǎn)速n方便得多，使很多運算大為簡化。一般異步電動機的轉(zhuǎn)差率在0.02～0.05之間。大部分廠家生產(chǎn)的異步電動機的銘牌上標有下列數(shù)據(jù)：1．額定功率P：電動機額定運行時軸端輸出的機械功率，單位一般為kw

2．額定電壓U：電動機額定運行時定子加的線電壓，單位為v或kv

3．額定電流I：定子加額定電壓、軸端輸出額定功率時的定子線電流，單位為A

4．額定頻率f：我國工頻為50Hz

5．額定轉(zhuǎn)速n：電動機額定運行轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，單位為r/min

四、籠形轉(zhuǎn)子異步電動機的特點

籠形轉(zhuǎn)子異步電動機具有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)堅實、效率高、價格低、控制設(shè)備簡單和維護使用方便等優(yōu)點，因此在各種應(yīng)用領(lǐng)域中使用最廣泛。但這種電機的啟動性能較差，即啟動轉(zhuǎn)矩低而啟動電流很大。因此在選擇使用時應(yīng)考慮啟動問題，即：1．啟動轉(zhuǎn)矩Tk應(yīng)大于負載靜轉(zhuǎn)矩Tl；2．啟動電流在供電電網(wǎng)上造成的瞬間電壓降不能超過容許值；3．在啟動過程中電動機的能量損失要小。

本次設(shè)計用電機為錐形轉(zhuǎn)子三相異步電動機。常用的電動葫蘆用錐形轉(zhuǎn)子制動三相異步電動機型號有：YEZS、YREZ、YBFZ和YBEZX等幾種。該類型電機的主要特點是利用其錐形轉(zhuǎn)子的特殊結(jié)構(gòu)在通電時產(chǎn)生磁拉力，打開制動機構(gòu)，使電機正常運轉(zhuǎn)。

該類電動機的定額是斷續(xù)周期工作制S，負載持續(xù)率不低于25%，每小時等效起動次數(shù)不低于120次。電源頻率為50Hz，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min。4.5KW及以下的額定轉(zhuǎn)速為1380r/min。7.5KW以上的額定轉(zhuǎn)速為1400r/min。允許最大轉(zhuǎn)速為3750r/min。新晨：

【參考文獻】

篇（4）

三相異步電動機的保護往往與其控制方式有一定關(guān)系，如電動機直接起動時，往往產(chǎn)生4-7倍額定電流的起動電流。若由接觸器或斷路器來控制，則電器的觸頭應(yīng)能承受起動電流的接通和分斷考核，即使是可頻繁操作的接觸器也會引起觸頭磨損加劇，以致?lián)p壞電器；對塑料外殼式斷路器，即使是不頻繁操作，也很難達到要求。因此，使用中往往與起動器串聯(lián)在主回路中一起使用，此時由起動器中的接觸器來承載接通起動電流的考核，而其他電器只承載通常運轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的電動機過載電流分斷的考核，至于保護功能，由配套保護裝置來完成。

此外，對電動機的控制還可以采用無觸點方式，即采用軟起動控制系統(tǒng)。電動機主回路由晶閘管來接通和分斷。有的為了避免在這些元件上的持續(xù)損耗，正常運行中采用真空接觸器承載主回路負載。這種控制有程控或非程控；近控或遠控；慢速起動或快速起動等多種方式。另外，依賴電子線路，很容易做到如電子式繼電器那樣的各種保護功能。電動機保護裝置電動機的損壞主要是繞組過熱或絕緣性能降低引起的，而繞組的過熱往往是流經(jīng)繞組的電流過大引起的。對電動機的保護主要有電流、溫度檢測兩大類型。下面作些介紹。

（一）電流檢測型保護裝置

熱繼電器利用負載電流流過經(jīng)校準的電阻元件，使雙金屬熱元件加熱后產(chǎn)生彎曲，從而使繼電器的觸點在電動機繞組燒壞以前動作。其動作特性與電動機繞組的允許過載特性接近。熱繼電器雖則動作時間準確性一般，但對電動機可以實現(xiàn)有效的過載保護。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計的不斷完善和改進，除有溫度補償外，它還具有斷相保護及負載不平衡保護功能等。

帶有熱-磁脫扣的電動機保護用斷路器熱式作過載保護用，結(jié)構(gòu)及動作原理同熱繼電器，其雙金屬熱元件彎曲后有的直接頂脫扣裝置，有的使觸點接通，最后導致斷路器斷開。電磁鐵的整定值較高，僅在短路時動作。其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、動作特性符合現(xiàn)行標準、保護可靠，故日前仍被大量采用。特別是小容量斷路器尤為顯著。電子式過電流繼電器通過內(nèi)部各相電流互感器檢測故障電流信號，經(jīng)電子電路處理后執(zhí)行相應(yīng)的動作。電子電路變化靈活，動作功能多樣，能廣泛滿足各種類型的電動機的保護。其特點是：①多種保護功能。主要有三種：過載保護，過載保護十斷相保護，過載保護十斷相保護+反相保護。②動作時間可選擇(符合GBl4048．4-93 標準)。標準型(10級)：7.2In(In為電動機額定電流)，4-1Os動作，用于標準電動機過載保護，速動型 (10A級)：7.2In時，2-1Os動作，用于潛水電動機或壓縮電動機過載保護。慢動型(30級)：7.2In時，9-30s動作，用于如鼓風機電機等起動時間長的電動機過載保護。③電流整定范圍廣。其最大值與最小值之

比一般可達3-4 倍，甚至更大倍數(shù)，特別適用于電動機容量經(jīng)常變動的場合。④有故障顯示。由發(fā)光二極管顯示故障類別，便于檢修。

固態(tài)繼電器它是一種從完成繼電器功能的簡單電子式裝置發(fā)展到具有各種功能的微處理器裝置。其成本和價格隨功能而異，最復雜的繼電器實際上只能用于較大型、較昂貴的電動機或重要場合。它監(jiān)視、測量和保護的主要功能有：最大的起動沖擊電流和時間；熱記憶；大慣性負載的長時間加速；斷相或不平衡相電流；相序；欠電壓或過電壓；過電流(過載)運行；堵轉(zhuǎn)；失載；電動機繞組溫度和負載的軸承溫度；超速或失速。

上述每一種信息均可編程輸入微處理器，主要是加上需要的時限，以確保在電動機起動或運轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生損壞之前，將電源切斷。還可用發(fā)光二極管或數(shù)字顯示故障類別和原因，也可以對外向計算機輸出數(shù)據(jù)。軟起動器的主電路采用晶閘管，控制其分斷或接通的保護裝置一般做成故障檢測模塊，用來完成對電動機起動前后的異常故障檢測，如斷相、過熱、短路、漏電和不平衡負載等故障，并發(fā)出相應(yīng)的動作指令。其特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，采用單片機即可完成，適用于工業(yè)控制。

(二)溫度檢測型保護裝置

雙金屬片溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中。當電動機過載使繞組溫度升高至接近極限值時，帶有一觸頭的雙金屬片受熱產(chǎn)生彎曲，使觸點斷開而切斷電路。

熱保護器它是裝在電動機本體上使用的熱動式過載保護繼電器。與溫度繼電器不同的是帶2個觸頭的碗形雙金屬片作為觸橋串在電動機回路，既有流過的過載電流使其發(fā)熱，又有電動機溫度使其升溫，達到一定值時，雙金屬片瞬間反跳動作，觸點斷開，分斷電動機電流。它可作小型三相電動機的溫度、過載和斷相保護。

熱敏電阻溫度繼電器它直接埋入電動機繞組中，一旦超過規(guī)定溫度，其電阻值急劇增大10-1000倍。使用時，配以電子電路檢測，然后使繼電器動作。保護裝置與三相交流異步異步電動機的協(xié)調(diào)配合。為了確保三相異步電動機的正常運行及對其進行有效的保護，必須考慮三相異步電動機與保護裝置之間的協(xié)調(diào)配合。特別是大容量電網(wǎng)中使用小容量異步電動機時，保護的協(xié)調(diào)配合更為突出。

a.過載保護裝置與電動機的協(xié)調(diào)配合

過載保護裝置的動作時間應(yīng)比電動機起動時間略長一點。電動機過載保護裝置的特性只有躲開電動機起動電流的特性，才能確保其正常運轉(zhuǎn)；但其動作時間又不能太長，其特性只能在電動機熱特性之下才能起到過載保護作用。過載保護裝置瞬時動作電流應(yīng)比電動機起動沖擊電流略大一點。如有的保護裝置帶過載瞬時動作功能，則其動作電流應(yīng)比起動電流的峰值大一些，才能使電動機正常起動。過載保護裝置的動作時間應(yīng)比導線熱特性小一點，才能起到供電線路后備保護的功能。

b.過載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調(diào)配合一般過載保護裝置不具有分斷短路電流的能力。一旦在運行中發(fā)生短路，需要由串聯(lián)在主電路中的短路保護裝置來切斷電路。若故障電流較小，屬于過載范圍，則仍應(yīng)由過載保護裝置切斷電路。故兩者的動作之間應(yīng)有選擇性。短路保護裝置特性是以熔斷器作代表說明的，與過載保護特性曲線的交點電流為I1，若考慮熔斷器特性的分散性，則交點電流有I2及I3兩個，此時就要求I2及以下的過電流應(yīng)由過載保護裝置來切斷電路，I3及以上直到允許的極限短路電流則由短路保護裝置來切斷電路，以滿足選擇性要求。顯然，在I2-I3范圍內(nèi)就很難確保有選擇性。因此要求該范圍應(yīng)盡量小。

（三）結(jié)束語

三相異步電動機的保護是涉及電氣裝置和機械設(shè)備可靠、正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵之一。直接檢測電動機繞組的溫度來保護過載引起的過熱是很有效的保護方式，但由于需直接埋入電動機繞組里，價格較貴、維修困難等原因，僅在部分頻繁操作場合使用；從經(jīng)濟性考慮，采用電流檢測型更為有利，加熱繼電器仍是一種價廉、簡單、可靠的電動機保護形式；對動作性能要求較高及功能要求全或價格昂貴的大容量電動機保護，則可采用電子式或固態(tài)繼電器；對一般要求，則采用帶熱-磁脫扣的電動機保護用斷路器更為實用。但不管采用何種保護裝置，必須考慮過載保護裝置與電動機、過載保護裝置與短路保護裝置的協(xié)調(diào)配合。

參考文獻：

【1】單德良.三相異步電動機單相運行分析.碩士論文.2009.

【2】何炳光.能源效率標識實施指南.Ⅱ,電動洗衣機、單元式空氣調(diào)節(jié)機、冷水機組.2008

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中圖分類號：TM343 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2014）01（b）-0128-01

電動機作為一種被廣泛使用的設(shè)備，在任何工廠或者發(fā)電廠中都必須配置電動機，特別是在工廠中，一旦自備的電動機發(fā)生了相關(guān)故障，則非常可能致使整個工廠都停電，給工程帶來巨大的經(jīng)濟損失。在電動機進行啟動時可能會整個電力系統(tǒng)造成巨大的啟動電壓壓降，同時也給整個系統(tǒng)的電能質(zhì)量造成巨大的影響。因此，為了減少電動機對整個電力系統(tǒng)電壓的影響，必須合理選擇電動機的起動方式，確保電動機的安全啟動。本文對電動機的降壓啟動方式進行比較分析。

1 電動機突然而劇烈的啟動造成的危害

通常情況下，在異步電動機中，其全壓啟動電流與額定電流有一個數(shù)量關(guān)系，即全壓啟動電流為額定電流的4～7倍，如果啟動電流過大，則將對電動機的壽命進行降低，導致變壓器的二次電壓出現(xiàn)大幅度的降低，這就減少了電動機的啟動轉(zhuǎn)矩，甚至有可能導致電動機出現(xiàn)根本無法啟動的局面。異步電動機還會對同一個網(wǎng)絡(luò)中的其他供電設(shè)備造成影響，如果交流電動機突然出現(xiàn)了劇烈的啟動現(xiàn)象，則其可能造成大量的損失，如下幾點。

（1）進行Y-v啟動會造成啟動電流或電壓發(fā)生瞬變，導致相關(guān)電氣故障的發(fā)生，同時還可能造成電壓發(fā)生劇烈的變化，造成整個電網(wǎng)中其他電氣設(shè)備出現(xiàn)故障。

（2）造成運行故障。電動機突然啟動將造成管路系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力振動，其會對所帶的貨物產(chǎn)生嚴重的損壞。

（3）對經(jīng)濟效益造成嚴重的影響。電動機的一旦發(fā)生了故障，都會造成停運和維修的故障損失，致使電動機的運營成本造成嚴重的增加。

2 電動機的起動方式分析

2.1 全壓直接起動方式分析

作為電動機最為簡單的啟動方式之一，電動機的全壓直接啟動就是將其定子繞組上直接加額定電壓，然后直接進行啟動。電動機的全壓直接起動主要適用于負載和電網(wǎng)容量允許的條件下。

電動機全壓啟動的優(yōu)點是其起動的轉(zhuǎn)矩較大，且起動的時間較短，所使用的起動設(shè)備較為簡單，易于操作和維護，啟動設(shè)備的故障率較低。在對電動機進行全壓起動時，由于起動電流很大，如對于鼠籠型電動機其起動電流一般為額定電流的6～8倍，如果此時電動機功率較大，則過大的電動機起動電流將造成配電網(wǎng)電壓的降低，直接影響其直接連接的其他電氣設(shè)備的正常工作。

2.2 Y-起動方式分析

Y-的起動方式就是將連接的電動機，在其起動時接成Y 型，當電動機完成起動后其速度將接近運行。利用這種方式對電動機進行起動時，定子繞組的電壓實際上為整個電源電壓的50%，而起動電流也較小，僅為直接啟動方式的30%，這樣就保證了其起動的轉(zhuǎn)矩也較小，整個電動機的起動對電網(wǎng)的沖擊力也較小，允許較多次數(shù)的起動。利用Y-起動方式進行起動時還無需增加其他設(shè)備即可實現(xiàn)對電動機的起動，因此這種起動方式適用于頻繁起動的小型電機。

Y-的起動方式主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)較為簡單，且投資較小。當電動機所帶負載較低時，可以采用Y-的起動方式，其額定轉(zhuǎn)矩可以與相關(guān)的負載進行匹配，這樣就能夠提高電動機的負載率。

2.3 自耦變壓器起動分析

利用自藕變壓器的降壓起動也可以實現(xiàn)電動機的起動。利用自藕變壓器起動能夠有效實現(xiàn)帶負載起動，這種起動方式在大容量的電動機上經(jīng)常使用。利用這種起動方式能夠有效實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩的起動，并可利用抽頭有效實現(xiàn)對轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。通常自藕變壓器可以通過接觸器有效實現(xiàn)自動控制，通過自藕變壓器起動可實現(xiàn)低成本的起動，其性價比較高，在電機起動中應(yīng)用較為廣泛。

3 電動機的幾種降壓啟動分析

通常在10 kW及以下的小型電機中，其都是可以進行直接啟動的，而對于10 kW及以上的電動機中則通常采用降壓啟動的啟動方式。為了對啟動轉(zhuǎn)矩進行減小，以防止其對相關(guān)機械設(shè)備所產(chǎn)生的沖擊，如果電動機允許進行全壓啟動，則其也可采用其他啟動方式，即降壓啟動。

在三相異步電動機中，通常所采用的降壓啟動方法有以下幾種：利用定子串進行降壓啟動，進行Y-方式的降壓啟動，進行軟啟動器的降壓啟動。利用這些方法都可以有效實現(xiàn)啟動電流的降低，對線路的電壓降落進行減小，確保電氣設(shè)備的有效運行。

3.1 串電阻降壓啟動方式

通常在定子電路中采用串電阻的方式來對定子的繞組上的電壓進行有效的降低，在電動機降壓啟動的過程中，一旦電動機的轉(zhuǎn)速達到額定值時，就應(yīng)該采用切電阻的方式來有效的限制啟動電流，確保電動機能夠在全壓的方式下進行有效的運行。在對定子串的降壓啟動的過程中，其電動機啟動電流將隨定子的電壓成正比，而其啟動轉(zhuǎn)矩則與電壓的平方成正相關(guān)。

串電阻降壓啟動的缺點是其將消耗大量的電能，且串電阻降壓啟動的成本較高，這種啟動方式在啟動不頻繁的電動機中經(jīng)常使用。

3.2 自耦變壓器降壓啟動方式

通常將自耦變壓器視為啟動補償器，在自耦變壓器中其電源和初級是相連的，而自耦變壓器的次級是與電動機直接相連的。在自耦變壓器中其次級是具有3個及以上的抽頭的，因此利用自藕變壓器方式可以實現(xiàn)3個不同大小的電壓。

使用自耦變壓器的方式進行啟動時其可以靈活選擇啟動轉(zhuǎn)矩，并有效選擇啟動電流。在電動進行啟動時，在定子繞組進行啟動時其所得到的啟動電壓將是二次側(cè)的電壓，如果啟動完畢，則可將自耦變壓器進行切除。這樣電動機就能過直接連接到相關(guān)的電源，即連接至一次側(cè)。在變壓器降壓啟動的過程中，其啟動的轉(zhuǎn)矩與電流通常都是按平方值進行降低的，即獲得同樣的轉(zhuǎn)矩，則其所獲得的電流將比降壓啟動的電流小的多，因此通常將自耦變壓器視為啟動的補償器。

采用自耦變壓器的啟動方式通常在大容量的電動機中進行使用。這種方法的主要缺點是其價格較為昂貴，且結(jié)構(gòu)比較復雜，相對體積較大，不能夠進行頻繁的操作。

4 結(jié)論

上述電動機的啟動方式中分析比較中，其具有控制電路簡單的共同特點。但由于電動機啟動過程中的啟動轉(zhuǎn)矩是不可調(diào)的，因此在整個啟動的過程中將產(chǎn)生巨大的沖擊電流，這樣就會導致電動機將產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在對電動機進行軟啟動時雖然沒有沖擊電流，但恒流啟動過程中會導致電網(wǎng)的繼電保護特性具有選擇性，因此，當電動機在直接啟動不能滿足要求時，首先考慮的是軟啟動降壓啟動器。

參考文獻

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在市場經(jīng)濟條件下，高等院校要積極主動地適應(yīng)社會發(fā)展的需要。對于地方性高校工科專業(yè)來說，就是要積極主動地服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)，科研與生產(chǎn)和教學相結(jié)合，為地方培養(yǎng)應(yīng)用開發(fā)型人才。長期以來，我們不斷探索，并付諸具體實踐，提高了人才培養(yǎng)質(zhì)量，增強了人才的市場競爭能力。本文以電氣技術(shù)、自動化專業(yè)的科研與教學為例，介紹一些具體做法。

一、以研產(chǎn)學結(jié)合為基礎(chǔ)，不斷深化教學內(nèi)容改革

（一）科學研究聯(lián)系生產(chǎn)實際，并以此拓展、加深教學內(nèi)容

在本地，異步電動機用電量占電力負荷的60%以上，為了緩解用電矛盾，電動機的節(jié)能，就具有至關(guān)重要的作用。在講授《電機與拖動基礎(chǔ)》（以下簡稱《電拖》）課程“異步電動機的效率與損耗”時，還結(jié)合本地生產(chǎn)中電機節(jié)能方面存在的問題，從“減少有功損耗”與“減少無功”兩方面詳細論述了實現(xiàn)節(jié)能的方法，大大深化和豐富了教材內(nèi)容。有些學生還開發(fā)性地應(yīng)用到其它感性負載（如硅整流設(shè)備）中，取得了較好的節(jié)電效果。

在本地農(nóng)村，由于村落分散，輸電線路長，加之農(nóng)忙與農(nóng)閑用電負荷變化很大，且農(nóng)閑輕負荷時間長等原因，使得農(nóng)電變壓器的損耗大。在講授《電拖》課程“變壓器的工作特性”時，還深入講述變壓器節(jié)電運行的多項措施，并介紹了實際應(yīng)用中的具體做法，被學生創(chuàng)造性地運用在各自的家鄉(xiāng)，收到了好的節(jié)電效果，得到了供電部門的表揚。

本地屬于農(nóng)業(yè)大省農(nóng)業(yè)大市，農(nóng)用電動機較多，而配變?nèi)萘枯^小、供電線路長且阻抗大，因此農(nóng)用電動機起動時可不考慮對高壓系統(tǒng)的影響，加之農(nóng)用電動機容量較小，起動次數(shù)少，因而對電網(wǎng)與電機壽命的影響都小。在講授《電拖》課程“三相異步電動機的起動”時，還結(jié)合本地農(nóng)用電動機的具體情況，對教材中允許直接起動電動機的容量公式進行了修正，擴大了允許直接起動的農(nóng)用電動機容量，減少了擴大容量的電動機所用的降壓起動設(shè)備，節(jié)省了開支。

在講授《電路分析》課程“高頻交流電”時，補充講解了高頻設(shè)備的電磁輻射及其防護措施，以滿足本地在通訊、廣播電視及醫(yī)療等方面工作人員的需要。在講授《供電技術(shù)》課程“供電系統(tǒng)的保護”時，補充講述了電力系統(tǒng)諧波的產(chǎn)生、危害與抑制方法，更好地滿足電力工作人員的需要。在講授《電拖》課程“單相異步電動機”電容時，還對單相電動機運行電容的正確選取提出了具體的計算公式與確定方法；在講授“儀用互感器”時，還對互感器的接線方式及使用注意事項作了深入分析，以滿足本地農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)與城市工礦企業(yè)電氣人員的需要。

（二）科學研究面向生產(chǎn)需要，并以此調(diào)整、補充教學內(nèi)容

在我市有線電廠、無線電一廠等多家單位，由于生產(chǎn)需要，工程技術(shù)人員不僅要掌握普通可控硅方面的知識，還要掌握雙向可控硅與可關(guān)斷可控硅知識。根據(jù)這一實際，我們把《變流技術(shù)》教材中在本地應(yīng)用很少的“斬波器”省略（學生自學），而補充講解雙向可控硅與可關(guān)斷可控硅知識，并結(jié)合教師的實踐經(jīng)驗，具體介紹了普通型、雙向型、可關(guān)斷三種類型可控硅的電極確定、觸發(fā)性能檢測、電路設(shè)計要點及使用注意事項，受到了學生與廠方的好評。

我們還把《電拖》教材中分析電拖系統(tǒng)過渡過程情況的繁瑣推導省略掉，而采用電路過渡過程的“三要素”法求取電拖系統(tǒng)的過渡過程，快速、簡捷明了、實用；把電機“轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動”中的頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)讓同學們自學，而補充講解頻敏變阻器選用與調(diào)整的實用知識。

在講授《電拖》課程“三相異步電動機的起動”時，還把在電源容量較小時工廠起動電動機的特殊方法介紹給同學們。因為電源容量較小，電機難以采用降壓起動，更不能采用直接起動，而工廠采用小電機拖動大電機的起動方法，有效地解決了這一難題，同學們增長了實踐知識。在講授“直流電機的換向”、“電機負載率的測定”與“變壓器參數(shù)的測定”時，把工廠維護直流電動機換向的方法與電機負載率和變壓器線圈匝數(shù)的簡單適用的測定方法介紹給學生。

在講授《變流技術(shù)》課程“可控硅的保護”時，還把工廠實用的選擇快速熔斷器的具體方法和使用快速熔斷器應(yīng)注意的事項介紹給學生。

二、以研產(chǎn)學結(jié)合為契機，不斷增強培養(yǎng)人才的適應(yīng)性

（一）把課堂教學中的相關(guān)內(nèi)容轉(zhuǎn)入工廠講授

本地許多工廠中生產(chǎn)用的電機等電氣設(shè)備，因接地保護工作做得不周，常出現(xiàn)停機、損壞設(shè)備，有時甚至造成人身傷亡。根據(jù)這一實際，在講授《電工學》課程“接地與接零保護”時，由于教材只簡單介紹其基本原理，我們把學生帶到工廠，對照實際設(shè)備全面講述了接地裝置的安全、安裝與檢修要求以及接地電阻的測量方法，師生還檢查、修理了現(xiàn)場的一些接地保護裝置。

電氣專業(yè)的學生畢業(yè)后一走上工作崗位大都要與工廠使用得最多的電機打交道，許多已畢業(yè)的學生參加工作后還登門求教電機檢修方面的知識。根據(jù)這一普遍要求，在講授《電拖》課程“電機的結(jié)構(gòu)”、“電機繞組的排列與絕緣”等內(nèi)容時，把學生帶到電機制造廠和使用電機較多的工廠，利用工廠的工具儀表，與技術(shù)人員、工人師傅一起，現(xiàn)場對學生進行教學，學生邊學邊用，學用結(jié)合，當場就能掌握一些電機檢修方面的方法與知識。

在指導學生電工實習、帶學生下廠對一般電氣設(shè)備與線路進行實際操作的同時，還著重對本地應(yīng)用較多且前景廣闊的PLC控制系統(tǒng)進行學習。對于生產(chǎn)現(xiàn)場造成對PLC的干擾這一重要問題，同工廠技術(shù)人員、學生一起進行了研討與實驗，提出了一些行之有效的抗干擾措施，使學生學到了實用的知識，如從抗電源干擾、抗線間干擾、抗負載干擾、抗環(huán)境干擾四個方面采取有效手段。

（二）把生產(chǎn)實際中的有關(guān)問題引入課堂教學

本地一工廠的吊車在輕載運行時制動失效，我們對此進行了原因分析，提出了改進措施，收到了好的效果。在講授“異步電動機的制動”時，結(jié)合這一實例給同學們深入挖掘了制動失效的多種原因,同學們不僅從理論上弄清了這一問題，而且還提出了另外一些實用的改進措施。

在講授 “電動機的繼電保護”時，把當時本地工廠損壞一臺200KW大電機與多臺小電機的事故介紹給同學們，分析事故原因在于造成電動機的缺相運行與集電環(huán)、軸承過熱，電機的勵磁保護與絕緣保護失效，師生還共同討論了應(yīng)該采取的繼電保護措施。

國家技術(shù)人員聯(lián)合研制的起重機控制設(shè)備20多年來廣泛應(yīng)用在全國的大中型吊車上，但由于控制線路設(shè)計中考慮不完善，對操作人員有技術(shù)上的特殊要求，人性化不夠、勞動強度大，因而在廠里和碼頭上經(jīng)常需要修理，于是我們進行了故障診斷和集體研究，發(fā)現(xiàn)它有幾個值得改進的地方。在講授《工廠電氣控制設(shè)備》時，在課堂上進行仔細介紹，并提出一些在生產(chǎn)實際中可能遇到的類似問題，讓學生去討論，甚至讓個別學生作為畢業(yè)設(shè)計課題，學生興趣很濃，勁頭很足,收效很大。

三、形成研產(chǎn)學良性互動，實現(xiàn)多贏互促局面

（一）在課堂教學中引入科研

在講授《電拖》課程“繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動與調(diào)速”時，把當時為市電機廠進行的一項科研工作“異步電動機轉(zhuǎn)子串電阻電感起動與調(diào)速”的情況進行了詳細介紹，使同學們開闊了思路，增加了學習與研究的興趣。在講授“三相異步電動機的工作特性”時，還把教師自己研究的利用銘牌數(shù)據(jù)計算工作特性的方法告訴同學們，使學生認識到：不用儀表試驗測取，只需較簡單的計算就可求得工作特性，方便實用。

在《變流技術(shù)》課程中講述雙向可控硅的結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用情況時，把老師和幾位同學為廠礦機關(guān)大樓的路燈及室外路燈研制的“路燈節(jié)電控制器”、“簡易調(diào)光電路”和農(nóng)村養(yǎng)殖業(yè)用的“溫控器”、“土壤測濕儀”介紹給同學們，使同學們認識到：用雙向可控硅構(gòu)成的控制器更加工作可靠、線路簡單、使用方便，增強了同學們的創(chuàng)新開發(fā)意識。

在講授《供電技術(shù)》課程“電力網(wǎng)絡(luò)的基本接線方式”時，把教師研究的“變壓器切換過程中不間斷供電”的接線方法介紹給同學們，使學生認識到：選用恰當組別標號的變壓器，先與要被切換下來的變壓器并聯(lián)供電，再切除原變壓器，就能做到不間斷供電，克服以往變壓器切換時需停電的弊端，從而開發(fā)了學生的思維。

（二）在科研工作中啟發(fā)教學

在為市開關(guān)廠進行“異步電動機的電容補償與阻容起動裝置”及“電動機的自起動裝置”兩項科研工作中，把開辟的異步電動機起動的一種新方法與自起動電路補充到《電拖》教材“三相異步電動機的起動”內(nèi)容中，對學生進行啟發(fā)教學,所介紹的自起動電路，具有逆向思維的觀點，電路簡單、功能齊全、可靠實用，使學生開闊了思路。在研究“三相變壓器的聯(lián)接組別標號”與“變壓器的并聯(lián)運行”時，把探索出的組別標號變化規(guī)律與并聯(lián)運行的新規(guī)律引入教材“三相變壓器”內(nèi)容中，并啟發(fā)他們?nèi)绾伟堰@些規(guī)律應(yīng)用到實際工作中去。

由國家勞動部資助，常德市新藝勞保用品總廠承擔的科研項目“機床用超聲波安全生產(chǎn)保護裝置”，由楊斌文教授主要負責研制。他把其中應(yīng)用的負反饋信號放大電路引入《電工學》教材“晶體三極管的放大電路”中，啟發(fā)學生如何把多種反饋電路選擇性地應(yīng)用到實際放大器中。還把和同學們?yōu)楣S、實驗室設(shè)計制作的“變壓器過熱報警器”與“失電報警器”所用振蕩電路引入《電工學》“晶體管振蕩電路”中；把為工礦企業(yè)研究的“無功補償后的增容問題”引入《供電技術(shù)》課程“工廠供電系統(tǒng)經(jīng)濟運行管理”教學中，啟發(fā)學生靈活運用所學知識。

篇（7）

【摘要】三相籠型異步電動機由于具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，適應(yīng)性強，運行高效等良好性能，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學技術(shù)研究等各個領(lǐng)域。本論文從三相籠型異步電動機的減壓起動控制綜合分析了減壓起動控制方法的控制過程中數(shù)量關(guān)系并闡述了其各自的特點及適用范圍，且對電動機起動控制方法未來的發(fā)展趨勢做了進一步探討與展望，對高效利用電動機性能、延長其使用壽命及有效減弱對電網(wǎng)的沖擊力等方面的探究具有重要的意義。

關(guān)鍵詞 三相籠型異步電動機；減壓起動控制；軟起動；綜述

Study on Approach of Starting Control by Pressure Reduction of Three-phase Cage-type Asynchronous Motors

YE Xin-ying

（Fujian Forestry Vocational & Technical College,Nanping Fujian 353000, China）

【Abstract】Due to desirable properties of simple structure, solidity and durability, high adaptability and efficient operation, three-phase cage-type asynchronous motor is extensively applied in the fields of industrial and agricultural production, national defense and scientific and technological research. From the perspective of starting control by pressure reduction, the author comprehensively analyzes the quantitative relation of the approaches of the control, respectively illuminates their characteristics and application range and further forecasts the future development trend of approach of motor starting control. The study in this paper is of great significance for the improvement of control circuit performance, motor service life prolongation, utilizing motor performance in energy-efficient manner and remarkable reduction of impact force imposed on power grid.

【Key words】Three-phase cage-type asynchronous motors；starting control by reducing pressure；soft start；comprehensive illumination

0　概述

近些年來，隨著電力電子技術(shù)、半導體技術(shù)及計算機技術(shù)的快速發(fā)展，電動機作為生產(chǎn)機械的原動力，不僅廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)、人民物質(zhì)生活改善的各個領(lǐng)域，而且還在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、科學技術(shù)研究等方面都得到了極為廣泛的應(yīng)用。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各種各樣的生產(chǎn)機械，一般都采用電動機進行驅(qū)動；在自動控制系統(tǒng)中，各式各樣的微型電動機用作檢測、放大、執(zhí)行元件。即使在國防建設(shè)和科學技術(shù)研究等方面，電動機也是不可缺少的。所以三相籠型異步電動機能廣泛應(yīng)用于電力拖動與自動控制系統(tǒng)中,但其起動控制問題一直困擾著研究人員，也是業(yè)內(nèi)人士廣為關(guān)注的問題，因此國內(nèi)外都十分重視電動機的研究和開發(fā)，且進展很快。由此可見，電動機是一種常用且必備的機電設(shè)備，加大對電動機起動控制的探討與研究，才能更有效的為今后的智能化、機械化、自動化系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。

電動機接上電源，轉(zhuǎn)速由零開始運轉(zhuǎn)，直至穩(wěn)定運轉(zhuǎn)狀態(tài)的過程，稱為起動過程。三相籠型異步電動機的起動方式有直接起動和減壓起動兩種。三相籠型異步電動機起動時，加載電動機定子繞組上的電壓為電動機的額定電壓，屬于直接起動。直接起動的優(yōu)點是電氣設(shè)備少、電路簡單、維修量較少。三相籠型異步電動機直接起動時，起動電流一般為額定電流的4～7倍，起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1～2倍。對于電源容量在180kVA以上，電動機功率在7kW以下的三相異步電動機可采用直接起動，這種起動方法適用于小容量三相籠形異步電動機的空載或輕載起動。但是盡管直接起動操作簡單，維修方便，但這種起動方式仍有諸多不足，對于需要頻繁起動的電動機，過大的起動電流會造成電動機的發(fā)熱，縮短電動機的使用壽命；同時電動機繞組在電動力的作用下，會發(fā)生變形，可能引起短路進而燒毀電動機；另外，在電源變壓器容量不夠大而電動機功率較大的情況下，直接起動將導致電源變壓器輸出電壓下降，不僅會減小電動機本身的起動轉(zhuǎn)矩，而且會影響同一供電線路中其他電氣設(shè)備的正常運行，有時甚至使它們停下來或無法帶負載起動。因此，較大功率的電動機需要采用減壓起動。

減壓起動是指利用起動設(shè)備將電壓適當降低后加到電動機定子繞組上進行起動，待電動機起動運轉(zhuǎn)后，再使其電壓恢復到額定值正常運轉(zhuǎn)。由于定子繞組中的電流和加在繞組上的電壓成正比例，所以降低電壓可以減小起動電流，不致在電路中產(chǎn)生過大的電壓降，并減少對電路電壓的影響。

三相籠形異步電動機減壓起動的方法很多，常見的減壓起動方式只有四種：定子繞組串接電阻減壓起動，自耦變壓器減壓起動，ㄚ-減壓起動，延邊三角形減壓起動。盡管方法不同，但其目的都是為了限制起動電流，減小供電網(wǎng)絡(luò)因電動機起動所造成的電壓降。但問題是在限制起動電流的同時，起動轉(zhuǎn)矩也受到限制，因此，有必要對這個四種減壓方法進行詳細論述對比，針對不同的使用場合，合理選擇其起動方式，這樣才能改善控制電路性能、延長電動機使用壽命、高效節(jié)能的利用電動機起動特性及有效減弱對電網(wǎng)的沖擊力影響。

1　減壓起動控制過程數(shù)量關(guān)系分析

1.1　定子繞組串接電阻減壓起動

定子繞組串接電阻減壓起動是指電動機起動時在三相定子電路中串接電阻，通過電阻分壓使電動機定子繞組電壓降低，起動后再將電阻短接，電動機全壓運行。

由此可見：一般情況下，若起動電壓是全壓起動的一半，則起動轉(zhuǎn)矩是全壓起動的1/4。

1.2　自耦變壓器減壓起動

自耦變壓器減壓起動是指依靠自耦變壓器來降低加在電動機三相定子繞組上的電壓，達到限制起動電流目的的。電動機起動時，定子繞組得到的電壓是自耦變壓器的二次電壓，起動結(jié)束后，自耦變壓器被切除，電動機便在全電壓選穩(wěn)定運行。

由此可見：其起動電流和起動轉(zhuǎn)矩為全電壓直接起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的1/3。

1.4　延邊三角形—三角形減壓起動

延邊三角形—三角形減壓起動是指電動機在起動時將定子繞組的一部分接成星形（丫），另一部分接成三角形（），從圖形上看構(gòu)成延邊三角形減壓起動，當電動機起動結(jié)束后，再將定子繞組接成三角形（）進行正常運行。

由上述ㄚ-減壓起動淺析可知，接成星形（Y）起動時，由于電動機每相繞組所承受的電壓只有三角形（）接法的1/√3，所以起動電流和起動轉(zhuǎn)矩也只有三角形（）接法時的1/3。正因為各相繞組所承受的電壓降低了，才使得起動電流和起動轉(zhuǎn)矩相應(yīng)下降。同理，延邊三角形減壓起動時，之所以能降低起動電流，也是因為三相繞組接成延邊三角形時，繞組所承受的相電壓有所降低，而降低程度取決于電動機繞組的抽頭比例。由延邊三角形減壓起動定義可知，電動機在起動時定子繞組的一部分接成星形（Y），另一部分接成三角形（），則接成星形（Y）部分的繞組線圈越多，電動機的相電壓也就降得越低，但降低程度不會低至額定電壓的1/√3，因為這種起動方式介于星形（Y）-三角形（）減壓起動方式之間，即起動時，電動機定子每相繞組所承受的電壓，比接成全星形接法時大，比接成全三角形接法時小；同理，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩也比接成全星形接法時大，比接成全三角形接法時小。因此，形象的說，延邊三角形減壓起動時，電動機的相電壓在380/√3～380V之間，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩在額定值的1／3～1倍之間。

實驗研究證明：在電動機起動狀態(tài)下，當抽頭比為1：1，即延邊三角形接法下，星形（Y）部分繞組線圈匝數(shù)與三角形（）部分繞組線圈匝數(shù)比為1：1時，電動機的每相繞組所承受的電壓約為251V，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩降低約為額定值的0.44倍；當抽頭比為1：2時，電動機的線電壓約為274V，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩降低約為額定值的0.52倍；當抽頭比為2：1時，電動機的線電壓約為237V，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩降低約為額定值的0.38倍。

由此可知，恰當選擇不同的抽頭比例，便可以達到適當降低起動電流，而又不至于損失較大的起動轉(zhuǎn)矩的目的。

2　探討與展望

通過對這些常見的減壓起動控制方法的數(shù)量關(guān)系分析可知它們的特點各異，可根據(jù)實際需要確定相應(yīng)的方法，總結(jié)如表1所列。

綜上所述：四種常見的減壓起動控制方法均能實現(xiàn)有效降低起動電壓的目的，降壓起動控制旨在限制起動電流，減小沖擊電流對電網(wǎng)的影響，起動轉(zhuǎn)矩的減少并不是我們所想要的。從電網(wǎng)角度看，要求電動機的起動電流小；從機械角度看，又要求其轉(zhuǎn)矩大。在電動機的減壓起動特性中，最主要的是起動轉(zhuǎn)矩和起動電流，總是希望能在起動電流比較小的情況下，獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩。這兩者似乎總存在著某種矛盾，但是可根據(jù)這四種減壓起動控制方法的起動特性，結(jié)合實際情況需要，在不同的情況下采用不同的起動方法。

近些年來，隨著電力電子技術(shù)、半導體技術(shù)及微機控制技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外相繼開發(fā)出一系列電子式設(shè)備用于三相籠型異步電動機的起動控制，以取代傳統(tǒng)的減壓起動方法。把傳統(tǒng)的電動機起動方法稱為硬起動。所謂電動機軟起動，就是在電動機起動過程中，在電動機主回路串聯(lián)變頻變壓器件或分壓器件，使電動機端電壓從某一設(shè)定值自動無級上升至全壓，電動機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)上升至額定轉(zhuǎn)速的一種電動機起動方法。這種電動機軟起動方法在主電路一般都采用三相晶閘管交流調(diào)壓電路，當變頻變壓器件接到起動指令后，便進行計算輸出晶閘管的觸發(fā)信號，通過控制晶閘管的導通時刻，使得變頻變壓器件按所設(shè)計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，以控制電動機的起動過程。當起動完成后，變頻變壓器件會短路掉所有的晶閘管，使電動機逐漸投入電網(wǎng)運行，以避免不必要的電能損耗。這種電動機軟起動方法具備兩個基本特點：一是在整個起動過程中電動機平穩(wěn)加速，無機械沖擊；二是盡可能降低起動電流，切換時沒有電流沖擊。由于電動機軟起動方法具備很多傳統(tǒng)減壓起動方法不具備的優(yōu)點及其健全保護功能，所以，它運行安全、經(jīng)濟、可靠，適應(yīng)性強、配置靈活，實現(xiàn)了電動機驅(qū)動的精密控制、精密調(diào)整。盡管它有諧波含量大、起動轉(zhuǎn)矩小、價格略貴等方面缺點，然而瑕不掩瑜，一些歐美國家的公司像西門子、ABB研制了基于單片機的軟起動控制器，已大量投放市場。國內(nèi)一些公司也看到了軟起動設(shè)備市場潛力，紛紛加入到研制軟起動裝置的行列來。三相籠型異步電動機的軟起動技術(shù)逐步成熟，普及越來越廣泛，不過在一般負載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合，可以頻繁起動。相信電動機軟起動技術(shù)會逐步占領(lǐng)市場，為今后實現(xiàn)智能控制系統(tǒng)化打下良好的基礎(chǔ)。

3　結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展及人們對智能化生活的向往，電動機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、適應(yīng)性強、價格低廉等優(yōu)良特性而被各個領(lǐng)域廣泛采用。本論文從三相籠型異步電動機的減壓起動控制綜合分析了減壓起動控制方法的控制過程中數(shù)量關(guān)系并闡述了其各自的特點及適用范圍，且對電動機起動控制方法未來的發(fā)展趨勢做了進一步探討與展望，不同的使用場合可根據(jù)電動機本身和電網(wǎng)的限制、設(shè)備成本及這些減壓起動控制方法的起動特性，參照實際情況需要，合理的選擇相應(yīng)的起動方式，這樣才能高效利用電動機性能、延長其使用壽命和有效減弱對電網(wǎng)的沖擊力。

參考文獻

［1］胡紅明.異步電機軟起動研究[D].武漢：華中科技大學，2010.

［2］饒蜀華.電工電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：北京理工大學出版社，2011.

篇（8）

在專業(yè)課程體系中的定位 《電機應(yīng)用技術(shù)》是浙江大學城市學院自動化專業(yè)的專業(yè)方向課程，該課程的學習將為后續(xù)《電氣控制與PLC應(yīng)用》《交直流調(diào)速技術(shù)》和畢業(yè)設(shè)計等課程環(huán)節(jié)建立必要的基礎(chǔ)，是自動化專業(yè)承上啟下的重要專業(yè)課程。

在專業(yè)能力培養(yǎng)中的定位 該課程定位于讓學生樹立以交直流電機為控制對象的完整的自動控制系統(tǒng)的概念，結(jié)合已學過的電路原理、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、單片機、電力電子技術(shù)等課程，搭建以電機為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并完成對電機性能的調(diào)試和控制。

與核心課程群中其他課程在知識體系與能力培養(yǎng)上的整體設(shè)計 《電機應(yīng)用技術(shù)》與自動化專業(yè)的其他核心課程之間的關(guān)系，如下圖所示。在一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，《計算機控制》《單片機》《PLC》是控制手段，《電力電子技術(shù)》《數(shù)電》《模電》提供電機的驅(qū)動電路，《電機應(yīng)用技術(shù)》構(gòu)成系統(tǒng)的控制對象，《運動控制技術(shù)》和《控制系統(tǒng)設(shè)計》提供系統(tǒng)的理論概念和分析方法，《自動控制理論》《系統(tǒng)建模與仿真》《智能控制》偏重原理性地介紹和理論的分析，主要定位培養(yǎng)學生的系統(tǒng)概念和理論分析能力。

基礎(chǔ)知識要求 要求掌握直流電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理、直流電動機的電力拖動、變壓器基本工作原理和變壓器組別判斷、交流電機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理、三相異步電動機的電力拖動、同步電機、微特電機以及電動機的容量選擇等。知識點：電力拖動系統(tǒng)的運動方程式;直流電機的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用途、運行特性以及他勵直流電機的起動、調(diào)速和制動;變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理、變壓器空載運行和負載運行特性、變壓器的接線組別判斷;三相異步電動機的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用途、工作特性、參數(shù)的測定、運行特性、三相異步電動機的起動、制動和調(diào)速問題;了解伺服電機、步進電機、測速發(fā)電機、無刷直流電動機的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。

能力培養(yǎng)要求 培養(yǎng)學生了解直流電機、變壓器、交流電機的運行特性分析，同時結(jié)合已經(jīng)學習過的電路原理、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、單片機、電力電子技術(shù)等課程，搭建以電機為控制對象的閉環(huán)系統(tǒng)，樹立閉環(huán)反饋系統(tǒng)的整體概念，完成對電機的性能分析和控制。技能點：能夠搭建以電機為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并對電機性能進行分析，同時借助單片機等控制手段完成對電機的智能控制，能夠獨立完成閉環(huán)系統(tǒng)硬件搭建和調(diào)試，掌握PID等經(jīng)典控制算法在實際系統(tǒng)中的應(yīng)用。

實踐教學要求 利用課外時間以三四人的小組為單位，搭建直流電機的閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求完成硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序編寫與調(diào)試以及報告的撰寫。通過本次設(shè)計，增加學生對電機理論知識的感性認識，完成理論到實踐的轉(zhuǎn)換。

作業(yè)要求 隨堂課后作業(yè)、課外引導性項目實踐設(shè)計、網(wǎng)上在線測試。隨堂與課堂講授知識點匹配的作業(yè)要求跟隨進度完成;課外引導性項目實踐設(shè)計分6周完成，完成硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序編寫與調(diào)試以及報告的撰寫，實施分組進行。

篇（9）

【摘　要】主要介紹了異步電機的節(jié)能技術(shù)，對離心連接方式、變頻調(diào)速起動方式、降壓起動方式、固態(tài)起動器起動方式進行了深入的研究。對異步電動機的損耗進行了分析，并對節(jié)能控制抗干擾的技術(shù)進行了初步的描述。

關(guān)鍵詞 異步電動機；節(jié)能；抗干擾；變頻調(diào)速；變頻節(jié)能；損耗

0　前言

作為一種重要的動力設(shè)備，異步電動機的用電量是非常大的。這些異步電動機一般都是按照設(shè)計的負載進行選擇的，但在實際使用中，大都經(jīng)常處在輕載，甚至在空載下運行。電動機的負載率低，效率不高，電能的浪費現(xiàn)象十分嚴重。因此在目前我國工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展，能源日趨緊張，環(huán)保要求日趨高漲的情況下，提高電機運行效率可以極大緩解能源緊張狀況，提高國民經(jīng)濟效益，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1　異步電動機節(jié)能控制的基本方法

異步電動機運行時，一般有三種方式可以達到節(jié)能的目的：一是變頻節(jié)能；二是降低定子電壓節(jié)能；三是優(yōu)化電動機本體設(shè)計節(jié)能。本論文將重點研究電機智能軟啟動節(jié)能控制方式。

異步電機是以反電勢來平衡外電壓的，反電勢隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加而逐漸增大，電動機在起動之初反電勢為零，所以起動時沖擊電流很大，約為額定電流的5~7倍。對于功率較大的異步電機起動時電流會達到幾千安培，會對電網(wǎng)造成很大的沖擊，使電源電壓下降，影響同一電網(wǎng)上的其它設(shè)備的起動和正常工作。基于以上的原因，電動機一般不允許直接起動，必須對其起停加以控制。

可以實現(xiàn)異步電機軟起動的方式主要有：離心連接方式、變頻調(diào)速起動方式、降壓起動方式。

1.1　離心連接方式

包括液力耦合器，電磁轉(zhuǎn)差離合器等多種形式。其基本原理是在電機和負載之間加入中間級以起到緩沖作用，離心連接可用于調(diào)速，但調(diào)速范圍不大，精度低。這種起動方式可以防止起動時對負載設(shè)備的沖擊，但不能防止起動過程中沖擊電流對電網(wǎng)的影響。

1.2　變頻調(diào)速起動方式

變頻調(diào)速系統(tǒng)除進行電機調(diào)速外，還可以實現(xiàn)平滑起動。在電機起動加速時，逆變器輸出頻率做線性增長，隨頻率增大電壓隨之增高，可使電機起動時的電流限制在1.5IN左右。對于有調(diào)速要求的電力拖動系統(tǒng)，宜采用變頻器調(diào)速方式。但這種電機控制器的電路復雜，成本較高，當不需要精確調(diào)速時，不適合應(yīng)用這種起動方式。

1.3　降壓起動方式

包括常規(guī)的降壓起動和固態(tài)軟起動器起動兩種方法。常規(guī)的降壓起動方式主要有：定子電路中串入起動電抗、星—三角形起動、自耦變壓器降壓起動等。這類起動控制可以達到減小起動時的機械及電器沖擊的基本要求，但它們僅僅是名義上的軟起動控制器，因為它們將起動階段分為兩個或多個步驟，起動電流由一級向相鄰一級跳變時會產(chǎn)生跳躍沖擊，且這類控制器均以接觸器為主要部件，雖然經(jīng)過不斷的設(shè)計改進，但還是存在不可消除的缺點，如體積大、機械磨損、觸頭燒熔、工作噪聲、工作時的射頻干擾和機械震動，為此，起動設(shè)備需要經(jīng)常維修，實踐表明，這類起動器的性能比電機本身還要差。

另外一種降壓起動方式是用固態(tài)起動器起動。固態(tài)起動器是一種新型的無觸點起動器，通過半導體元件來控制。在三相電路的每一相有兩個晶閘管反并聯(lián)連接，控制輸出的觸發(fā)脈沖即可調(diào)整晶閘管的輸出電壓。

2　異步電動機的損耗分析

2.1　恒定損耗

恒定損耗是指異步電動機運行時固有損耗，它與電動機材料、制造工藝、結(jié)構(gòu)設(shè)計、轉(zhuǎn)速等參數(shù)有關(guān)，而與負載大小無關(guān)。恒定損耗包括鐵心損耗（含空載雜散損耗）及機械損耗。

2.1.1　鐵心損耗

鐵心損耗pFe（含空載雜散損耗）亦稱鐵耗，指主磁場在電動機鐵心中交變所引起的渦流損耗和磁滯損耗。異步電動機在正常運行時，轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)子鐵心中磁通變化的頻率很小，一般僅為每秒1~3周，故異步電動機鐵耗主要為定子鐵心損耗。

鐵耗大小取決于組成電動機的鐵心材料性能、頻率及磁通密度，近似公式pFe≈kf1.3B2，k為系數(shù)，B為磁通密度，f為轉(zhuǎn)子磁通變化的頻率。

空載雜散損耗pσs是指空載電流通過定子繞組的漏磁通在定子機座、端蓋等金屬中產(chǎn)生的損耗，一般空載電流近似不變，因此這些損耗也是恒定的。鐵耗一般占異步電動機總損耗的20%~25%。

2.1.2　機械損耗

機械損耗PΩ通常包括通風系統(tǒng)損耗pV及軸承摩擦損耗pr，繞線式轉(zhuǎn)子還有電刷摩擦損耗。通風系統(tǒng)的風摩損耗主要為產(chǎn)生冷卻電機的氣流所需的風扇總功率。，H為風扇有效壓力，V為氣體流量，η為風扇效率。可見，合理的選用冷卻風扇所用材料及合理的風道設(shè)計等可降低通風系統(tǒng)損耗，具體的不在本文涉及范圍。

軸承摩擦損耗主要與軸承型號，裝配水平，脂有關(guān)。對于滾動軸承，軸承摩擦損耗一般形式為： pr=9.81GVsμ，G為軸承承受的負荷，Vs為軸徑線速度，μ為摩擦系數(shù)。

機械損耗一般占總損耗的10%~50%，電動機容量越大，由于通風損耗變大，在總損耗中比重也增大。

2.2　負載損耗

負載損耗主要是指電動機運行時，定子、轉(zhuǎn)子繞組通過電流而引起的損耗，亦稱銅耗。pCu=mI2r，m為相數(shù)，I為每相電流，r為每相電阻。銅耗約占總損耗的20%~70%，電動機容量越大，銅耗占比例越小。

2.3　雜散損耗

雜散損耗主要由定子漏磁通和定子、轉(zhuǎn)子的各種高次諧波在導線、鐵心及其他金屬部件內(nèi)所引起的損耗。這些損耗約占總損耗的10%~15%。

3　異步電動機節(jié)能控制方法

3.1　異步電動機調(diào)壓節(jié)能

對于變轉(zhuǎn)矩負載，降低端電壓不僅可以降低電動機本身的鐵耗和銅耗，而且輸出功率的降低進一步減小了電動機的輸入功率，節(jié)能率更高。或者可以理解為降低電動機端電壓同時提高了電動機本身和負載的效率。

降壓節(jié)能電動機

異步電動機采用降壓節(jié)能運行方式時，必須滿足兩個先決條件：首先，必須保證電機的穩(wěn)定運行；第二，轉(zhuǎn)子電流不能超過額定允許值，否則會造成轉(zhuǎn)子過熱，嚴重時會燒毀電機。

電動機轉(zhuǎn)矩不僅與電壓的平方成正比，與負載率成反比，而且還與電動機本身的承載能力有關(guān)。

功率因數(shù)在空載時數(shù)值很小，僅為0.1～0.15，隨著負載率增加而遞增。通常6、8、10極電動機遞增幅度比2、4極電動機來得大，小容量電動機的增幅度比大容量遞增幅度來得大。不同系列、不同類型的電動機效率、功率因數(shù)均不相同。一般說來，同容量的鼠籠型電動機的效率、功率因數(shù)要比繞線式電動機高；轉(zhuǎn)速高的電動機效率、功率因數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)低的高；同一類型電動機容量大的電動機的效率、功率因數(shù)比容量小的電動機高。對于同一臺電動機，其效率曲線也不是一成不變的，使用時間過長，維護保養(yǎng)不良將使各種損耗增加，導致效率曲線的下降。

要使電動機經(jīng)濟運行，必須合理選擇電動機類型、容量與負載機械特性適應(yīng)，力求有最高的運行效率；對運行的電動機要提高電動機的負載率；加強維護檢修，采取各種改造措施減少損耗，提高電動機的效率。

在恒定負載長期輕載運行時，不宜采用降低端電壓而應(yīng)更換小容量電機。需注意的是：降低定子端電壓并不顯著降低電機轉(zhuǎn)速，即電機轉(zhuǎn)差率在允許范圍之內(nèi)；

電動機本身的空載電流較大，或者電網(wǎng)電壓偏高的場合也很適宜降壓節(jié)電運行。

降低端電壓有利于電機經(jīng)濟運行，提高效率，改善功率因數(shù)。輕載時，降低定子端電壓，可以提高電動機效率，但必須降壓合適，否則就不能達到節(jié)能效果。

3.2　異步電動機變頻節(jié)能

電氣傳動的PWM控制技術(shù)是調(diào)速傳動的關(guān)鍵技術(shù)之一，是電氣傳動自動控制領(lǐng)域研究的熱點。PWM控制技術(shù)是利用半導體開關(guān)器件的導通與關(guān)斷把直流電壓變成電壓脈沖序列，并通過控制電壓脈沖寬度或周期以達到變壓的目的，或者控制電壓脈沖寬度和脈沖列的周期以達到變壓變頻目的的一種控制技術(shù)。

在交流變頻傳動中，使用較早的控制技術(shù)是VVVF控制技術(shù)，該控制技術(shù)分為兩種：一是把VV與VF分開完成，即先把交流電整流為直流的同時進行相控調(diào)壓，而后逆變?yōu)榭烧{(diào)頻率的交流電，這種前后分開控制的VVVF控制技術(shù)稱為脈沖幅值調(diào)制方式（pulseAmplitudeModulation）。二是將VV與VF集中于逆變器一起來完成，即前面為不可控整流器，中間直流電壓恒定，而后由逆變器既完成變頻又完成變壓，這種控制技術(shù)稱為脈沖寬度調(diào)制技術(shù)（PulseWidthModulation）。這種控制技術(shù)整流器無須控制，簡化了電路結(jié)構(gòu)，而且以全波整流代替相控整流，提高了輸入端的功率因數(shù)，減小了高次諧波對電網(wǎng)的影響。

PWM控制技術(shù)有許多種，而且在不斷發(fā)展之中，從控制思它們分為四類：（1）等脈寬PWM法，（2）正弦波PWM法，即s流跟蹤型PWM法，（3）磁鏈追蹤型PWM法（SVPWM法，也稱電壓法）。具體實現(xiàn)的技術(shù)有:自然采樣法，對稱規(guī)則采樣法、特定諧調(diào)制技術(shù)，相位調(diào)制技術(shù)，面積等效法等10多種調(diào)制技術(shù)。

等脈寬PWM法的每一脈沖的寬度均相等，改變脈沖列的周期可以調(diào)頻，改變脈沖的寬度或占空比可以調(diào)壓，采用適當控制方法可以實現(xiàn)電壓與頻率的協(xié)調(diào)變化，其缺點是輸出電壓除基波外，包含較多的諧波分量。

SPWM法克服了等脈寬PWM法的缺點，它從電動機供電電源的角度出發(fā)，著眼于如何產(chǎn)生一個可調(diào)頻調(diào)壓的三相正弦波電源，它是以一個正弦波作為基準波（稱為調(diào)制波），用等幅的三角波（稱為載波）與基準正弦波相交，由它們的交點確定逆變器的開關(guān)模式。

電流跟蹤型PWM法采用電壓源型逆變器，卻是控制輸出電流的，其基本思想是將電動機定子電流的檢測信號與正弦波電流給定信號相比較，如果實際電流大于給定值，則通過逆變器的開關(guān)動作使之減小，反之使之增大，這樣實際電流波形圍繞給定的正弦波做鋸齒狀變化，而且開關(guān)器件的開關(guān)頻率越高電流波動就越小，使用這種方法，電動機的電壓數(shù)學模型改成電流模型，可使控制簡單，動態(tài)響應(yīng)加快，還可以防止逆變器過電流。

磁鏈追蹤型PWM法，把電動機與逆變器看為一體，著眼于如何使電動機獲得幅值恒定的圓形磁場為目標，它以三相對稱正弦電壓供電時交流電動機中的理想磁鏈為基準，用逆變器不同的開關(guān)模式所產(chǎn)生的磁鏈有效矢量來逼近基準圓，理論分析和實驗表明SVPWM調(diào)制具有脈動轉(zhuǎn)矩小、噪音低，直流電壓利用率高（比普通的SPWM調(diào)制約高15%）。

在進行電機調(diào)速時，通常要考慮的一個重要因素是希望保持電機中每極磁通量為額定值，并保持不變。因為如果磁通太弱，沒有充分利用電機鐵心，這是一種浪費；如果過分增大磁通，又會使鐵心飽和，從而導致過大的勵磁電流，嚴重時會使繞組因過熱而損壞電機。對于直流電機，勵磁系統(tǒng)是獨立的，只要對電樞反應(yīng)進行適當補償，保持磁通恒定是很容易做到的。而在異步電動機中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子磁動勢合成的，故要達到磁通恒定的目的就困難得多。

4　抗干擾技術(shù)

異步電機節(jié)電控制器的工作環(huán)境比較復雜和惡劣，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。影響系統(tǒng)可靠、安全運行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、元器件選擇、安裝和外部環(huán)境條件等。這些因素對節(jié)電控制器造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個方面。

單片機系統(tǒng)常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術(shù)、去藕電容技術(shù)、屏蔽技術(shù)與信號隔離技術(shù)、接地技術(shù)等。常用的軟件措施主要有數(shù)字濾波、軟件冗余、程序運行監(jiān)視及故障自動恢復技術(shù)等。現(xiàn)在介紹主要的硬件抗干擾措施。

4.1　濾波技術(shù)

濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導干擾的電平，因為干擾頻譜成份不同于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以，采用濾波網(wǎng)絡(luò)無論是抑制干擾源和消除干擾藕合，或是增強設(shè)備的抗干擾能力，都是有力措施。此技術(shù)在本設(shè)計中的直流電源電路、同步信號檢測、電流過零點檢測等電路中都有用到。

4.2　去藕電容技術(shù)

數(shù)字電路信號電平轉(zhuǎn)換過程中會產(chǎn)生很大的沖擊電流，并在傳輸線和供電電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降，形成嚴重的干擾。為了抑制這種干擾，在電路中適當配置去藕電容。去藕電容一方面提供和吸收該集成電路開門關(guān)門瞬間的充放電能量，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。

4.3　屏蔽技術(shù)與信號隔離技術(shù)

屏蔽技術(shù)可以抑制外部電磁干擾的作用，屏蔽是用屏蔽體把通過空間進行電場、磁場或電磁場藕合的部分隔離開來，割斷其空間場的藕合通道。良好的屏蔽是和接地緊密相連的，因而可以大大降低噪聲藕合，取得較好的抗干擾效果。在本系統(tǒng)中可采用鋁盒將內(nèi)部電路板屏蔽起來，對外只留有幾個接口。此技術(shù)體現(xiàn)在電路板的制作上。

信號的隔離目的之一是從電路上把干擾源和易干擾的部分隔離開來，使單片機與現(xiàn)場僅保持信號聯(lián)系，但不直接發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實質(zhì)是把引進的干擾通道切斷，從而達到隔離現(xiàn)場干擾的目的。常用的隔離方式有光電隔離、變壓器隔離、繼電器隔離等。本控制器的同步信號檢測、電流過零點檢測等電路中都采用了光電隔離技術(shù)；晶閘管驅(qū)動電路中采用了變壓器隔離技術(shù)。

4.4　接地技術(shù)

接地技術(shù)是抑制噪聲的重要手段，良好的接地可以在很大程度上抑制系統(tǒng)內(nèi)部噪聲藕合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。接地目的有三個：其一是為各電路的工作提供基準電位；其二是為了安全；其三是為了抑制干擾。

4.5　電路抗干擾技術(shù)

由于可控硅開關(guān)高次諧波、外部干擾等在采用屏蔽和濾波后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結(jié)合電路屏蔽，采取平衡措施等電路技術(shù)，在電路設(shè)計合理布置地線，還可采用其它一些電路技術(shù)，例如接點網(wǎng)絡(luò)，整形電路，積分電路和選通電路等等。總之，采用電路技術(shù)也是抑制和防止干擾的重要措施。此外，實際的無源元件并不是理想的，其特性與理想的特性是有差異的。元件本身可能就是一個干擾源，因此選用優(yōu)質(zhì)無源元件非常重要。也可以利用元件具有的特性進行抑制和防止干擾。

參考文獻

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1電機繞組局部燒毀的原因及對策

1.1由于電機本身密封不良，加之環(huán)境跑冒滴漏，使電機內(nèi)部進水或進入其它帶有腐蝕性液體或氣體，電機繞組絕緣受到浸蝕，最嚴重部位或絕緣最薄弱點發(fā)生一點對地、相間短路或匝間短路現(xiàn)象，從而導致電機繞組局部燒壞。

相應(yīng)對策：①盡量消除工藝和機械設(shè)備的跑冒滴漏現(xiàn)象；②檢修時注意搞好電機的每個部位的密封，例如在各法蘭涂少量704密封膠，在螺栓上涂抹油脂，必要時在接線盒等處加裝防滴濺盒，如電機暴漏在易侵入液體和污物的地方應(yīng)做保護罩；③對在此環(huán)境中運行的電機要縮短小修和中修周期，嚴重時要及時進行中修。

1.2由于軸承損壞，軸彎曲等原因致使定、轉(zhuǎn)子磨擦（俗稱掃膛）引起鐵心溫度急劇上升，燒毀槽絕緣、匝間絕緣，從面造成繞組匝間短路或?qū)Φ亍胺排凇薄乐貢r會使定子鐵心倒槽、錯位、轉(zhuǎn)軸磨損、端蓋報廢等。軸承損壞一般由下列原因造成：①軸承裝配不當，如冷裝時不均勻敲擊軸承內(nèi)圈使軸受到磨損，導致軸承內(nèi)圈與軸承配合失去過盈量或過盈量變小，出現(xiàn)跑內(nèi)圈現(xiàn)象，裝電機端蓋時不均勻敲擊導致端蓋軸承室與軸承外圈配合過松出現(xiàn)跑外圈現(xiàn)象。無論跑內(nèi)圈還是跑外圈均會引起軸承運行溫升急劇上升以致燒毀，特別是跑內(nèi)圈故障會造成轉(zhuǎn)軸嚴重磨損和彎曲。但間斷性跑外圈一般情況下不會造成軸承溫度急劇上升，只要軸承完好，允許間斷性跑外圈現(xiàn)象存在。②軸承腔內(nèi)未清洗干凈或所加油脂不干凈。例如軸承保持架內(nèi)的微小剛性物質(zhì)未徹底清理干凈，運行時軸承滾道受損引起溫升過高燒毀軸承。③軸承重新更換加工，電機端蓋嵌套后過盈量大或橢圓度超標引起軸承滾珠游隙過小或不均勻?qū)е螺S承運行時磨擦力增加，溫度急劇上升直至燒毀。④由于定、轉(zhuǎn)子鐵心軸向錯位或重新對轉(zhuǎn)軸機加工后精度不夠，致使軸承內(nèi)、外圈不在一個切面上而引起軸承運行“吃別勁”后溫升高直至燒毀。⑤由于電機本體運行溫升過高，且軸承補充加油脂不及時造成軸承缺油甚至燒毀。⑥由于不同型號油脂混用造成軸承損壞。⑦軸承本身存在制造質(zhì)量問題，例如滾道銹斑、轉(zhuǎn)動不靈活、游隙超標、保持架變形等。⑧備機長期不運行，油脂變質(zhì)，軸承生銹而又未進行中修。

相應(yīng)對策：①卸裝軸承時，一般要對軸承加熱至80℃~100℃，如采用軸承加熱器，變壓器油煮等，只有這樣，才能保證軸承的裝配質(zhì)量。②安裝軸承前必須對其進行認真仔細的清洗，軸承腔內(nèi)不能留有任何雜質(zhì)，填加油脂時必須保證潔凈。③盡量避免不必要的轉(zhuǎn)軸機加工及電機端蓋嵌套工作。④組裝電機時一定要保證定、轉(zhuǎn)子鐵心對中，不得錯位。⑤電機外殼潔凈見本色，通風必須有保證，冷卻裝置不能有積垢，風葉要保持完好。⑥禁止多種油脂混用。⑦安裝軸承前先要對軸承進行全面仔細的完好性檢查。⑧對于長期不用的電機，使用前必須進行必要的解體檢查，更新軸承油脂。

1.3由于繞組端部較長或局部受到損傷與端蓋或其它附件相磨擦，導致繞組局部燒壞。

相應(yīng)對策：電機在更新繞組時，必須按原數(shù)據(jù)嵌線。檢修電機時任何剛性物體不準碰及繞組，電機轉(zhuǎn)子抽芯時必須將轉(zhuǎn)子抬起，杜絕定、轉(zhuǎn)子鐵芯相互磨擦。動用明火時必須將繞組與明火隔離并保證有一定距離。電機回裝前要對繞組的完好性進行認真仔細的檢查確診。

1.4由于長時間過載或過熱運行，繞組絕緣老化加速，絕緣最薄弱點碳化引起匝間短路、相間短路或?qū)Φ囟搪返痊F(xiàn)象使繞組局部燒毀。

相應(yīng)對策：①盡量避免電動機過載運行。②保證電動機潔凈并通風散熱良好。③避免電動機頻繁啟動，必要時需對電機轉(zhuǎn)子做動平衡試驗。

1.5電機繞組絕緣受機械振動（如啟動時大電流沖擊，所拖動設(shè)備振動，電機轉(zhuǎn)子不平衡等）作用，使繞組出現(xiàn)匝間松馳、絕緣裂紋等不良現(xiàn)象，破壞效應(yīng)不斷積累，熱脹冷縮使繞組受到磨擦，從而加速了絕緣老化，最終導致最先碳化的絕緣破壞直至燒毀繞組。

相應(yīng)對策：①盡可能避免頻繁啟動，特別是高壓電機。②保證被拖動設(shè)備和電機的振動值在規(guī)定范圍內(nèi)。

2三相異步電動機一相或兩相繞組燒毀（或過熱）的原因及對策

如果出現(xiàn)電動機一相或兩相繞組燒壞（或過熱），一般都是因為缺相運行所致。當電機不論何種原因缺相后，電動機雖然尚能繼續(xù)運行，但轉(zhuǎn)速下降，滑差變大，其中B、C兩相變?yōu)榇?lián)關(guān)系后與A相并聯(lián)，在負荷不變的情況下，A相電流過大，長時間運行，該相繞組必然過熱而燒毀。為三相異步電動機繞組為Y接法的情況：電源缺相后，電動機尚可繼續(xù)運行，但同樣轉(zhuǎn)速明顯下降，轉(zhuǎn)差變大，磁場切割導體的速率加大，這時B相繞組被開路，A、C兩相繞組變?yōu)榇?lián)關(guān)系且通過電流過大，長時間運行，將導致兩相繞組同時燒壞。