绕线式异步电动机调速

绕线式异步电动机集电环改进设计

吴

摘

要

泰，程雪玲

江苏清江电机制造有限公司，江苏清江(223005)

集电环是绕线式异步电动机的至关重要的部件。但集电环安全性能往往成为制约

绕线式异步电动机正常运行的瓶颈。现通过改进设计提高集电环的安全裕度，使其适应能力更强、使用寿命更长，从而最大限度满足客户需求。

关键词

绕线式异步电动机;集电环;安全性;适应性;通风;使用寿命

文献标识码:B

7281(2012)01-0009-03文章编号:1008-中图分类号:TM303．2

TheOptimizedDesignofSlipRingofWound-RotorInductionMotor

WuTaiandChengXueling

Abstract

Theslipringisverykeycomponentofwound-rotorinductionmotor，butthese-curityofthiskindofmotorisoftenabottle-neckoflimitingnormaloperation．Thepurposeofthispaperistoimprovethesecuritymarginofslipringbymodifyingthedesignmethod

辽宁工程技术大学

1.电动机

1.1旋转磁场

定子三相对称绕组中通以频率为f1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 n0=

60f1p

式中，P为电机的极对数。n0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

绕线转子异步电动机的 控制

电器符号标注

刀闸 熔断器 QS

FU

SB

按钮

接触器

KM

FR

热继电器

电流继电器

KI

KT KA

时间继电器

中间继电器

刀闸开关

控制对象：380V， 5.5kW 以下小电机

考虑到电机较大的起动电流，刀

QS

闸的额定电流值应如下选择：

（3~5)*异步电机额定电流

电路符号

控制按钮

常开(动合)按钮

SB

复合按钮

电路符号 常闭(动断)按钮

SB SB

电路符号

电路符号

接触器

~ ~380

主触头 弹簧

动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合

线圈

铁芯 衔铁 电机

M 3~

辅助 触头

电机接通 电源

接触器

~ 220

~ ~380

动作过程 线圈通电 衔铁被吸合 触头闭合 电机接通 电源

M 3~

接触器有关符号：

接触器线圈

接触器主触头－－用于主电路 （流过的电流大，需加灭弧装置） 接触器辅助触头－－用于控制电路 （流过的电流小，无需加灭弧装置）

常开

常闭

接触器控制对象：电动机及其它电力负载

接触器技术指标：额定工作电压、电流、触点数目等。

热继电器

功能：过载保护

发热元件

结构：

I

双金 属片

扣板

常闭触头

工作原理： 发热元件接入电机主电路，若长时间过载，双金 属片被烤热。因双金属片的下层膨胀系数大，使其 向上弯曲，扣板被弹簧拉回，常闭触头断开。

热继电器的符号

串联在主电路中

发热

安徽理工大学毕业设计(论文)

交流异步电动机变频调速系统设计

摘要

近年来,交流电机变频调速及其相关技术的研究己成为现代电气传动领域的一个重要课题,并且随着新的电力电子器件和微处理器的推出以及交流电机控制理论的发展，交流变频调速技术还将会取得巨大进步。

本文对变频调速理论，逆变技术，SPWM产生原理进行了研究，在此基础上设计了一种新型数字化三相SPWM变频调速系统，以8051控制专用集成芯片 SA4828为控制核心，采用IGBT作为主功率器件，同时采用EXB840构成IGBT的驱动电路，整流电路采用二极管，可使功率因数接近1，并且只用一级可控的功率环节，电路结构比较简单。

本文在控制上采用恒Vf控制，同时，软件程序使得参数的输入和变频器运行方式

的改变极为方便，新型集成元件的采用也使得它的开发周期短。

另外，本文对SA4828三相SPWM波发生器的使用和编程进行了详细介绍，完成了整个系统控制部分的软硬件设计。

关键字:变频调速，正弦脉宽调制，Vf控制，SA4828波形发生器

i

安徽理工大学毕业设计(论文)

AC INDUCTION MOTOR SPEED-ADJUSTED SYSTEM DESIGN

ABSTRACT

Recently, th

第三节 三相绕线转子异步电动机的起动控制

转子回路通过滑环在外串电阻以减小起动电流、提高转子电路的功率因数和起动转矩。

（请注意主电路中电动机的画法）

1）转子回路串接电阻起动控制线路

串接在三相转子回路中的起动电阻，一般接成Y形。起动前，起动电阻全部接入电路， 随着起动过程的结束，起动电阻被逐段短接。

短接方式：三相电阻不平衡短接法——每相的起动电阻轮流被短接 三相电阻平衡短接法——三相的起动电阻同时被短接

1）依靠时间继电器自动短接起动电阻的控制线路：教材P38 Fig 2-10（平衡短接法） 控制过程：SB2合上→KM1线圈得电→ 主触头闭合→电机串电阻起动

常开触点闭合→KT1线圈得电→KT1整定时间到→ KT1常开闭合→KM2得电→ 主触头闭合→切除第一段起动电阻1R

常开触点闭合→KT2线圈得电→KT2整定时间到→ KT2常开闭合→KM3得电→ 主触头闭合→切除第二段起动电阻2R

常开触点闭合

第三节 三相绕线转子异步电动机的起动控制

转子回路通过滑环在外串电阻以减小起动电流、提高转子电路的功率因数和起动转矩。

（请注意主电路中电动机的画法）

1）转子回路串接电阻起动控制线路

串接在三相转子回路中的起动电阻，一般接成Y形。起动前，起动电阻全部接入电路， 随着起动过程的结束，起动电阻被逐段短接。

短接方式：三相电阻不平衡短接法——每相的起动电阻轮流被短接 三相电阻平衡短接法——三相的起动电阻同时被短接

1）依靠时间继电器自动短接起动电阻的控制线路：教材P38 Fig 2-10（平衡短接法） 控制过程：SB2合上→KM1线圈得电→ 主触头闭合→电机串电阻起动

常开触点闭合→KT1线圈得电→KT1整定时间到→ KT1常开闭合→KM2得电→ 主触头闭合→切除第一段起动电阻1R

常开触点闭合→KT2线圈得电→KT2整定时间到→ KT2常开闭合→KM3得电→ 主触头闭合→切除第二段起动电阻2R

常开触点闭合

实验报告

课程名称：数字调速

实验项目：三相异步电机恒压频比调速系统仿真专业班级：自动化1303班

姓名：任永健学号：130302307 实验室号：实验组号：

实验时间：批阅时间：

指导教师：成绩：

..

;. 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）

专业班级：自动化1303班学号：130302307 姓名：任永健

实验名称：三相异步电机恒压频比调速系统仿真

1.实验目的：

熟悉SIMULINK环境。

建立三相异步电机恒压频比调速系统模型并仿真分析。

2.实验内容：

设计并在simulinnk下搭建三相异步电机恒压频比环调速系统

3. 实验方案（程序设计说明）

异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。

正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定

实验报告

课程名称：数字调速

实验项目：三相异步电机恒压频比调速系统仿真专业班级：自动化1303班

姓名：任永健学号：130302307 实验室号：实验组号：

实验时间：批阅时间：

指导教师：成绩：

..

;. 沈阳工业大学实验报告（适用计算机程序设计类）

专业班级：自动化1303班学号：130302307 姓名：任永健

实验名称：三相异步电机恒压频比调速系统仿真

1.实验目的：

熟悉SIMULINK环境。

建立三相异步电机恒压频比调速系统模型并仿真分析。

2.实验内容：

设计并在simulinnk下搭建三相异步电机恒压频比环调速系统

3. 实验方案（程序设计说明）

异步电机的调速有多种方法，转速开环恒压频比控制是交流电动机变频调速最基本的一种控制转速方式，在一般的变频调速装置里面都嵌入有这项功能，工作方式为恒压频比的调速方式能满足大多数场合交流电动机调速控制的要求，使用起来也相对方便，是通用变频器的基本模式。但在低压时候需要一定的补偿电压，采用恒压频比控制，在基频以下的调速过程中的转差率会保持不变，电动机的所以会机械特性会相对较硬，电动机有较好的调速性能。

正选脉冲宽度调制三相逆变电路，是一种以三角波做载波的应用冲量等效原理而获得理想交流电源的电路装置，在调制比与载波比一定

异步电机分析

第一节异步电动机的工作原理

1..转差，转差率（为什么叫异步电动机？）

?切割磁力线是产生转子感应电流和电磁转矩的必要条件。

?转子必须与旋转磁场保持一定的速度差，才可能切割磁力线。

?旋转磁场的转速用nl表示，称为同步转速;转子的实际转速用n表示，转差An=nl-no

?转差率：旳

?转差率是异步电动机的一个基本变量，在分析异步电动机运行时有着重要的地位。

O起动瞬间，n二0, s二1

O理想空载运行时：n二nl,s二0

o作为电动机运行时，s的范围在0---1之间。

O转差率一般很小，如S二0.03。

o制动运行时，电磁转矩方向与转速方向相反，即nl与n反向，s>l

O发电运行时，n高于同步转速n 1, s<0.

?根据转差率可以区分异步电动机运行状态：

s>l s=l s=O s<0

.制动运彳；电动运行：~发电运行

2.电势平衡方程式

1、定子绕组电势平衡方程式

?定子绕组接到交流电源上，与电源电压相平衡的电势（压降）包括：

?主电势（感应电势）：

O定子绕组通入三相对称交流电流时，将会产生旋转的主磁通，同时被定子绕组和转子绕组切割，并在其中产生感应电势。

o定子绕组感应电势的有效值：耳=444加啓1札1

?漏磁电势（漏抗压降）

O定子漏磁通：

实验三 三相异步电动机变频调速系统

一、实验目的

1．熟悉三相异步电机VVVF调速系统的组成及工作原理。 2．掌握全数字化调速系统的操作方法。 3．熟悉SPWM调制方法。

4.观察VVVF变频调速装置的主要控制波形。

5. 认识在U/f=C、E/f=C时，转矩补偿设定（0～20%）对电动机运转的影响。

二、实验内容

1．观察输出电压与电流的波形。

2．系统运行参数设定及修改，观察这些参数对系统的影响。 3．VVVF调速系统机械特性测试。 三、实验挂箱及仪器

1．变频调速面板LY125。

2．双踪示波器、电阻箱、万用表。 3．三相异步电动机---直流发电机机组。 4．转矩提升对低速性能的影响。 四、操作说明 1．参数设定

①接通电源，电源指示灯亮，数码管显示“r000”,确认U、V、W端接的是交流电机。 ②按“P”键，显示“r000”，表示设定0号参数，按“↑”键，参数号增加，按“↓”键参数号减小，选择合适的参数号后，按“P”键，即显示参数的当前值，可修改当前值，按“上升”或“下降”键，即可修改参数，数值修改完毕后，按“P”键，表示当前即是设定值。同时写入其他必要参数，设定完按“P”键退出设定状态。 ③缺省设定参数

开机后，若不设