《三相异步电动机论文范文优秀14篇》
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相异步电动机论文 1
关键词 探究式教学法 单相异步电动机 缺相
中图分类号：G424 文献标识码：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
电机是所有电相关专业的学生必学的重要设备之一。目前，大部分作者在安排有关电机方面教材的篇章思路基本上是分为两大篇，直流电机篇和交流电机篇。交流电机篇主要是对三相异步电动机的工作原理及性能参数进行分析，对单相异步电动机则是一概而过，然而在实际生活中使用最多的还是单相异步电动机，例如电风扇、电冰箱、空调、洗衣机等，因此，让学生学好单相异步电动机的工作原理具有很强的实践意义。经过几次教学后发现，按照传统的讲授式的方式分析单相异步电动机工作原理后，达不到理想的效果。经比较分析多种教学方法，后着重采用了探究式教学方法来设计分析单相异步电动机，效果较好。
1 知识准备
一般，单相异步电动机是在三相异步电动机介绍之后才进行，而且三相异步电动机的介绍详细，单相异步电动机的介绍简略，所以教学的思路期望能从三相异步电动机来推导单相异步电动机的工作原理。
经详细分析三相异步电动机的工作原理后，得知三相异步电动机工作原理大体上可分为两部分内容：一要产生旋转磁场，二转子在旋转磁场的作用下产生感应电流受力后能转动。产生旋转磁场是关键，这也需两个条件：一是各相绕组在空间上要相隔一定角度；二是流进各相绕组的电流要有相位差。
单相异步电动机与三相异步电动机均属于异步电动机类，从大类上来说工作原理相类似，最大的区别就在于前者供电电源为单相交流电，而后者为三相。经电路分析知，三相交流电若缺任一相后就相当于单相交流电了，以此类推，那么三相异步电动机缺相后的运行情况就跟单相异步电动机相类似了。
2 探究式教学法的课堂设计
2.1 课堂前的实验设计
经上节分析，只要知道三相异步电动机缺一相后的运行情况就能类推单相异步电动机的工作原理。可经过实验设计三相异步电动机缺一相后的运行情况。
主要实验设备：三相交流电源（对称）、三相鼠笼式异步电动机。
实验内容：（1）采用三相交流电源将三相鼠笼式异步电动机全压起动，观察起动情况；待电动机运行平稳一段时间后，突然拆出其供电电源中的任一相电源（注意小心操作，以免触电），观察电动机的运行情况；（2）断电待电动机完全停稳后，让电动机在缺一相电的情况下起动，观察起动情况。实验完毕后，得观察结果如表1。
实验可以在上课前单独准备，也可作为学生实验内容的一部分，由于实验存在一定的危险性，建议一定需注意安全。需注意的是在实验前需排除三相异步电动机在缺相情况自起动的可能性，可依据文献①进行操作。
2.2 探究式教学法的课堂设计
以上述实验为基础，进行课堂教学设计。在课堂教学设计中始终坚持探究式教学的目标性、主体性、环境性、方法性、过程性及终结性六个原则，②设计流程如下：
（1）由缺相不能起动①不能起动原因是没有形成旋转磁场吗？②没产生旋转磁场的原因是不是流进两相绕组（不包括缺相对应的那相绕组）的电流不存在相位差？
（2）引入图1③若采用图1电路，仍由单相电源供电，流入A、B绕组的电流是否存在相位差？
（3）画出、的向量图如图2
④、的相位差能否通过选择电容量使其接近90度？
进而分析、相位差为9 0度时的磁场情况，得出单相异步电动机起动原理。
（4）由缺相能运行⑤异步电动机在正常起动后，各相绕组电流不存在相位差的情况下可不可以运行？⑥图1所示异步电动机正常起动后，断开开关S电动机能否继续运行？
分析电容起动式单相异步电动机运行原理。
（5）由缺相运行存在轻微异常声响，可推出此时三相异步电动机运行不是特别平稳，同时可推断电容起动式单相异步电动机对运行平稳性能要求不是很高。⑦若对单相异步电动机运行平稳性能要求很高，仍需在正常起动后，断开开关S吗？
引出电容起动式单相异步电动机。
由于电阻式、电容起动和运转式等其它单相异步电动机的起动及运转原理与电容起动式单相异步电动机类似，所以无需再一一分析。
3 探究式教学法与传统教学法的比较
探究式教学方法注重引导学生提出问题，思考问题，从而解决问题。实践证明，这种教学方法能够激发学生的学习兴趣，能培养学生的发散思维能力，能开阔学生的创新思路，能提高学生实践及理论推导能力，最重要的是它是提高课堂教学质量的重要途径和手段。③④用探究式教学方法来讲解单相异步电动机工作情况，与传统的教学方法相比较，存在以下的不同：
4 总结
本论文从三相异步电动机的缺相起动及缺相运行出发，采用探究式教学法对单相异步电动机的教学进行了探讨，经教学实践证明，该方法的有效性，学生的主观能动性得到了较大的提高。但是今后还有很多地方需要继续努力，在以后的教学中仍需继续重视以人为本的教学原则，因材施教，仍需注重培养学生的学习兴趣以便更好地培养其学习的主观能动性。总之，教学方法的研究是需要不断地探索、不断地更新，才能有利于培养更高素质的人才。
注释
① 梅素珍。三相异步电动机电源缺相也能自起动的原因[J].电工技术，1995.11：50-60.
② 唐智松。探究式教学的基本原则[J].中国教育学刊，2001.5：13-16.
③ 陈宇，蔡立娟，李洪。在实验教学环节中应用探究式教学法的思考[J].教育与职业，2011：152-153.
相异步电动机论文 2
关键词：可编程控制 PLC 电动机
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0026-02
1 电动机工作原理
三相异步电动机是由固定不动的定子和利用电磁感应转动的转子组成的，他们之前由空隙分开，当电动机接通电源，定子和转子利用电磁感应，进行相对转动，从而实现电动机由电升动的过程。
具体来说，定子的组成有3个部分，有铁心，铁心上面会缠绕着线圈，即绕组，还有支撑整个结构的机座。三项异步电动机中还有成对的磁极，目的是用来让定子和转子进行转动，在有不同方向的电流通过的时候，定子和转子的转动角度不同，从而控制电动机的正反转。具体实现电动机的正转反转原理是当定子中有三相交流电流过，就会产生定子和转子的相对转动，具体转动的方向是通过定子和转子切割磁感应方向决定的。如果产生的三项交流电的方向和产生顺时针转动的方向一致，三相异步电动机的转动方向就为顺时针方向，如果三相交流异步电动机的转动方向和通入电流逆时针的方向相同，那么三项交流异步电动机的转动方向为逆时针方向。在不通电的时候，定子和转子都是静止的，当通入三相交流电，定子和转子就会按照所通入交流电的方向产生相应的转动，即同向性。电磁感应的原理是在通电的导体周围会产生磁场，反过来磁场的变化也会使导体运动，这个电磁感应的原理就是电动机的基础。定子上缠绕的线圈即绕组中通过三相交流电，如果是对称的，就会产生一个顺时针旋转的磁场，转子接通后，由静止变成切割磁感应线运动，如果不是对称的，产生的电流也使转子切割磁感应线运动，但是是以逆时针的方向运动。这个使转子和定子产生相对运动的力称为电磁力，当力与方向相互结合后，产生了电磁转矩，这个电磁转矩就作为驱动电机旋转的真正动力。
只要控制好电机的真正点动力电磁转矩，就能控制电动机正反转。电动机的正反转是整个工业控制中最基础最常用的控制，小到一个散热风扇的旋转，如控制正转向室内送风，控制反转向室外排风，大到蒸气机中汽轮机的旋转工作，都是通过电动机的正反转为基础，可见，控制好电动机的正反转就是控制了整个工业的核心。
2 PLC对三相异步电机的正反转控制
如前面所述，这个近代工业的开端是以蒸汽机为代表的用机器代替人力，蒸汽机中汽轮片的转动可以通过电动机控制，同样，在产品的生产中，机床的控制也需要用到电动机。比如机床的工作需要使用主轴需要转动，也涉及到正转和反转，控制主轴的正转和反转正式电动机。机床的工作平台需要前进和后退，使工件能够在合适的位置进行加工，机床的工作平台的运动也是通过电动机来控制。起重机吊钩的上升与下降，机床工作台的前进与后退等等。由电动机原理可知，只要把电动机的三相电源进线中的任意两相对调，就可改变电动机的转向。因此正反转控制电路实质上是两个方向相反的单相运行电路，为了避免误动作引起电源相间短路，必须在这两个相反方向的单向运行电路中加设必要的互锁。按照电动机可逆运行操作顺序的不同，就有了“正-停-反”和“正-反-停”两种控制电路。
以前的电动机的正转反转控制电路需要用继电器系统，改进的系统用PLC代替继电器，同样实现正转反转的功能。主要分为3个步骤：第一步，更改输入输出接线口，并画出接线图；第二步，部编写梯形图吗，即控制正反转的程序；第三步，接线，实现正反转的控制。
KM1是控制电动机正转的线圈，KM2是控制电动机反转的线圈。在输入端，输入有电源，不需要接电源，但是在输出端没有电源，需要接220 V的交流电。
梯形图中，X1、X2和X3分别代表3个按钮，Y1、Y2分别代表继电器的KM1和KM2。
3 结语
电动机在工业上有着广泛的应用。基于PLC控制的步进电动机具有设计简单、实现方便、参数设计置灵活等优点。该文阐述了用PLC控制步进电机系统的原理，及硬件和软件设计方法。其内容主要包括I/O地址分配、梯形图。该文设计过程中使用了16位移位寄存器，大大简化了程序的设计，使程序更间凑，方便了设计，在实际应用中表明此设计是合理有效的。
[1] 黄中玉。PLC应用技术[M].北京：人民邮电出版社，2009.
相异步电动机论文 3
关键词：变频技术变频器三相异步电机电动机工作原理
电机控制系统 谐波
中图分类号： TN773 文献标识码： A 文章编号：
变频器最初用途是速度控制。随着技术发展和社会对能源运用效率要求的日益提高，逐渐被用于节能领域。该技术尤其在风机、水泵的节能方面得到了广泛应用。以前，在工业生产的流程中，风机、水泵的调速通常使用的是用滑差调速电动机、耦合器等进行调速，以满足工艺生产的需要。根据各单位的实际需要，通常使用的是用耦合器对风机、泵进行20%-80%调速，或加装风门、阀门对风量、流量进行调节。但电机在工频状态下运行，多余的动能通过耦合器转化成热能让冷却水带走或损失在风门和阀门上。这样从能源使用上和生产维护上都不经济，结合现在变频器的技术在风机泵类设备中的应用，为节能降耗工作提供了很好的解决办法。采用变频调节控制技术，取消原来的耦合器及相应的冷却水泵、冷却水和风门、阀门等装置，降低生产中的能源及资源消耗。做好清洁生产、节能降耗。在变频节能技术应用的同时，要降低变频器产生谐波对电网产生的危害。
一、变频技术和变频器
变频技术以其显著的节能效果广泛的应用于工业设备和家用电器。变频技术是改变电源频率的技术，在实际应用中通过变频器来实现改变电源频率。变频器的应用，须结合三相异步电动机的特性，因为变频器与三相异步电动机有着密切的联系。
二、三相异步电动机的作用和特性：
1. 三相异步电动机的作用： 通过三相异步电动机运转（正转或反转）来带动其它设备做各种各样的机械运动。
2. 三相异步电动机的特性：
1) 运转方式：靠旋转磁场来带动电动机转子额定电流为约等于其功率的二倍额定电流为约等于其功率的二倍V/F控制变频器力矩力电机力力转。
2) 接线方式：有星形（Y形）和三角形（形）两种，Y形接线时，电动机的电流小，但力矩也小，三角形（形）接线时电动机的电流大，但力矩大；
3) 变 速：n=60f (1-K)/p
n―电动机转速 60―常数 p―极对数
f ―电源频率 k―滑差系数
公式说明：只要改变电源频率“f”或极对数“p”，就可以改变电动机转速。
三相异步电动机有2极、4极、6极、8极……,工业用的三相异步电动机一般极数不会超过8极，极数越多，转速越慢，但力矩就越大，极数越少，转速就越快，但力矩就越小；每种极数所对应的转速如下：
a) 2极──2950转/分（理想3000转/分，即同步转速）
b) 4极──1450转/分（理想1500转/分，即同步转速）
c) 6极──950转/分（理想1000转/分，即同步转速）
d) 8极──700转/分（理想750转/分，即同步转速）
三、 变频器的作用：
变频器具有：调速的作用：三相异步电动机，变频控制后可以实现调速功能，由输出频率控制电机转速，三相异步电动机由静态至最高速线性加速。通常变频器的频率调节范围是：0-650HZ。启动时电机由0转速线性加速，对机械设备运转没有危害。
四、 变频器的工作原理
变频器将三相380V(220V)/50HZ交流电通过整流桥整流变成脉动直流电，通过电解电容滤波后变成平滑的直流电，控制板对IPM、IGBT或模块的控制后将平滑的直流电变成三相频率可变的交流电，通过线路传输给电动机，实现电动机变频运行。
五、实际应用案例：以某单位一台40MW锅炉鼓风机、引风机变频技术应用� 现场设备鼓风机的电机参数如下表1所示，引风机的电机参数如下表2所示。
表1
表2
2、变频改造前后优缺点比较
原系统采用风门调节风量，电机工频运行，其能耗大、效率低、调节精度低，维护工作量很大。改造后变频调速是通过改变电动机定子供电频率来改变旋转磁场同步转速进行调速的，是无附加转差损耗的高效调速方式。优点是调速效率高，启动能耗低，调速范围广，可实现无极调速，动态响应速度快，调速精度高，操作简便，且易于实现生产工艺的控制自动化。
3、效益分析
改造前平均鼓、引风机运行电流：70.8 A；负载率：60.3 %，改造后平均运行电流：26.2A；负载率：33.3%，通过一个运行期的性能考核分析：改造后节能：60.3%-33.3%=27%，27%×185kW=50kW・h；一年按运行100天计算，可节约电量：50×24×100=12万度。通过以上案例分析，由此可见，在满足生产要求的条件下，采用变频调速节能效果明显著，延长了设备使用寿命、降低了故障率。
4、变频技术在风机泵类设备中应用的主要特点
1、低频力矩大、输出平稳
2、高性能矢量控制
3、转矩动态响应快、稳速精度高
4、减速停车速度快
六：降低变频器谐波危害，提高电能质量
变频其产生的高次谐波对电网产生的危害日益严重。通常采用变频器隔离、接地或采用无源滤波器、有源滤波器、架设无功补偿器装置以及绿色变频器等方法，将变频器产生的谐波控制在最小范围之内以抑制电网污染、提高电能质量，这些值得研究推广。
电网谐波产生的危害主要有：
1)、谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电及用电设备的效率。同时大量的3次谐波流过中性线会使线路过热甚至发生火灾。
2)、谐波影响各种电器设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热，造成设备的绝缘老化、寿命缩短以至损坏。
3)、 谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，引起严重事故。
4)、谐波会对邻近的通讯系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通讯质量，重者导致信息丢失，使通讯系统无法正常工作。
5)、谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电器测量以表计量不准确。
目前谐波的治理方法：
1）、将变频器的隔离、屏蔽、接地；
2）、加装交流电抗器和直流电抗器；
3）、加装无源滤波器；
4）、加装有源滤波器；
5）、加装无功功率静止型无功补偿装置；
6）、线路分开；
7）、电路的多重化、多元化；
8）、变频器控制方式的完善；
9）、使用理想化的无谐波污染的绿色变频器。
结束语
相异步电动机论文 4
【论文摘要】文章主要介绍了电力电子器件的发展、交流调速系统的发展及针对电动葫芦型起重机专用的变频控制系统的硬件设计、电路参数计算及软件设计、仿真等。
一般性能的节能调速在过去大量的所谓不变速交流传动中，风机、水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中不少场合并不是不需要调速，只是因为过去交流电机本身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，许多电能因而白白的被浪费掉了。如果换成交流调速系统，把消耗再挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均约可节能20%，效果是很可观的。
高性能交流调速系统许多在工艺上就需要调速的生产机械，过去多用直流传动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高，如果改成交流调速，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样直接通过电流实行灵活的即时控制。70年代初发明了矢量控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，用来分别控制磁通和转矩，就可以获得和直流电机相媲美的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。
特大容量及高转速的交流调速直流电机换向器的换向能力限制了它的容量和转速，其极限容量与转速的乘积约为10KW·r/min，超过这个数值时，直流电机的设计与制造就非常困难了。交流电机则不受这个限制，因此，特大容量的传动，如厚板札机、矿井卷扬机等，和极高转速的传动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。
一、起重机发展趋势
物料搬运成为人类生产活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。发展趋势：大型化和专用化、轻型化和多样化、自动化和智能化、成套化和系统化、新型化和实用化。
二、电动葫芦
电动葫芦，简称电葫芦。由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。通常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动机（本次设计既是选用此种电机）（或另配电磁制动器的圆柱形转子电动机）驱动，起重量一般为0.1～80t，起升高度为3～30m。多数电动葫芦由人用按钮在地面跟随操纵，也可在司机室内操纵或采用有线（无线）远距离控制。电动葫芦除可单独使用外，还可同手动、链动或电动小车装配在一起，悬挂在建筑物的顶棚或起重机的梁上使用。
三、三相异步电动机及工作原理简介
三相异步电动机由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间是空气隙。三相异步电动机具有结构简单、性能优良、制造成本低、维修费用省、坚固耐用等优点，在工农业生产中得到了广泛应用。正常情况下，定子旋转磁场的转速n和转子转速n不同步，这是因为如果同步，转子与旋转磁场之间不再有相对运动，导体不再切割磁场，就没有感应电动势产生，也就没有了转子电流和电磁转矩，无法维持电动机继续运行。
三相异步电动机有一个很重要的参数：转差率——用s表示，其定义式为在很多情况下，用s表示电动机的转速比直接用转速n方便得多，使很多运算大为简化。一般异步电动机的转差率在0.02～0.05之间。大部分厂家生产的异步电动机的铭牌上标有下列数据：1．额定功率P：电动机额定运行时轴端输出的机械功率，单位一般为kw
2．额定电压U：电动机额定运行时定子加的线电压，单位为v或kv
3．额定电流I：定子加额定电压、轴端输出额定功率时的定子线电流，单位为A
4．额定频率f：我国工频为50Hz
5．额定转速n：电动机额定运行转子的转速，单位为r/min
四、笼形转子异步电动机的特点
笼形转子异步电动机具有转子结构坚实、效率高、价格低、控制设备简单和维护使用方便等优点，因此在各种应用领域中使用最广泛。但这种电机的启动性能较差，即启动转矩低而启动电流很大。因此在选择使用时应考虑启动问题，即：1．启动转矩Tk应大于负载静转矩Tl；2．启动电流在供电电网上造成的瞬间电压降不能超过容许值；3．在启动过程中电动机的能量损失要小。
本次设计用电机为锥形转子三相异步电动机。常用的电动葫芦用锥形转子制动三相异步电动机型号有：YEZS、YREZ、YBFZ和YBEZX等几种。该类型电机的主要特点是利用其锥形转子的特殊结构在通电时产生磁拉力，打开制动机构，使电机正常运转。
该类电动机的定额是断续周期工作制S，负载持续率不低于25%，每小时等效起动次数不低于120次。电源频率为50Hz，同步转速为1500r/min。4.5KW及以下的额定转速为1380r/min。7.5KW以上的额定转速为1400r/min。允许最大转速为3750r/min。新晨：
【参考文献】
[1]孙涵芳．INTEL16位单片机[M]．北京航空航天大学出版社，2002．
[2]康华光．电子技术基础(模拟部分)[M]．高等教育出版社，2001．
相异步电动机论文 5
关键词：三相异步电动机；电力拖动；机械特性；启动；制动；调速
异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此，异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟，使得异步电动机在调速性能方面大大提高。目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动，制动、调速等技术问题。
1 三相异步电动机的机械特性文
三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩tem之间的关系。由于转速n与转差率s有一定的对应关系，所以机械特性也常用tem＝f（s）的形式表示。三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。
电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。
三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。
2 三相异步电动机的启动
小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、y-d降压启动和自耦变压器降压启动。定子串电阻或电机降压启动时，启动电流随电压一次方关系减小，而启动转矩随电压的平方关系减小，它适用于轻载启动。y-d降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机，其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3，它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2（k为自耦变压器的变比），适合带较大的负载启动。
绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机的重载启动。
软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置，国外称为soft starter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器，以不同的方法，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压，即为软启动。在软启动过程中，电动机启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。
3 三相异步电动机的制动
三相异步电动机也有三种制动状态：能耗制动、反接制动（电源两相反接和倒拉反转）和回馈制动。这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态类似。
4 三相异步电动机的调速
三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。
变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数，从而实现电机转速的变化。变极调速为有级调速，变极调速时的定子绕组联结方式有三种：y-yy、顺串y-反串y、d-yy。其中y-yy联结方式属于恒转矩调速方式，另外两种属于恒功率调速方式。变极调速时，应同时对调定子两相接线，这样才能保证调速后电动机的转向不变。
变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载。
绕线转子电动机的转子串接电阻调速方法简单，易于实现，但调速是有级的，不平滑，且低速时特性软，转速稳定性差，同时转子铜损耗大，电动机的效率低。串级调速克服了转子串接电阻调速的缺点，但设备要复杂得多。
异步电动机的降压调速主要用于风机类负载的场合，或高转差率的电动机上，同时应采用速度负反馈的闭环控制系统。
把电压和频率固定不变的工频交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（dc），这个过程叫整流。再把直流电（dc）变换为交流电（ac），这个过程叫逆变，把直流电变换为交流电的装置叫逆变器（inverter）。对于逆变为频率可调、电压可调的
逆变器我 变频器输出的波形是模拟正弦波，主要用在三相异步动机的调速，又叫变频调速器。
相异步电动机论文 6
[关键词]软启动控制器；电动机；节能启动运行
中图分类号：TM343 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0089-01
三相异步电动机由于其具有结构简单、运行可靠、检修维护方便、以及价格便宜等优点被广泛应用到各工程领域，作为电能转换为其它能量的主要动力载体。众所周知，电动机处于直接启动运行工况时，其启动电流一般可以达到额定电流的8倍以上，有的甚至可以达到15倍，强大的启动冲击电机会对电机供配电网、负载机械、以及电动机自身等造成巨大冲击破坏，不仅会影响到电机系统以及其拖动的机械设备的综合使用寿命，同时还会造成电机供电配电网电压发生突降，直接影响到同一配电网中其它用电设备的高效稳定运行。电动机在额定负载率附近工况范围内运行时，其效率较高，通常在80%左右；然而，当电动机拖动负载出现下降现象时，电机系统的运行效率也会随之发生显著下降。在电动机拖动系统选型设计时，通常都是按照系统最大负载和最坏运行条件情况来选定电机功率。在实际运行过程中，电机系统由于负载波动等原因，通常处于轻载（空载）或不均匀时变负载运行工况，导致电机运行在低效工况区，势必会造成大量的电能损失和浪费，因此，提高电机启动运行工况，保障整个电机系统具有较高的运行效率就显得很有必要[1]。
1 电动机软启动及节能方法简介
传统的串联电阻（电抗器）、并联自藕变压器、以及星型一三角形（Y-）等减压启动方式，不仅造价较高，而且电机在启动过程中均会经历一个由辅助供电系统到工频供电系统的跳跃过程，使得电机系统中的某些特征电参量发生特变，不能稳定连续平滑调节启动运行，容易导致电机系统发生机械或电气故障，加上电机控制系统变得越来越复杂，这类控制方式经济性能普遍较低，因此，其逐步被软启动控制系统所取代。
由于供电距离、电机功率等造成电动机直接启动方式，不能满足电机系统配电网电压降要求时，为了确保电机高效稳定的启动运行，应采取相应技术手段，通过降低电机定子电压的启动模式，达到限制启动电流保障电机高效可靠启动运行目的[2]。
基于电机控制系统中电动机启动的主要特性和节能基本理论方法的基础上，本文将对电机节能软启动器的逻辑结构和运行效果进行详细探讨。
2 节能软启动控制器在电机控制系统中的应用
2.1 系统功能单元组成
节能软启动器控制系统是综合三相异步电动机启动和运行保护为一体的节能保护启动控制装置，主要包括电动机软启动自动控制、系统输出输入能量平衡、以及电机故障保护等三大功能模块，其具体逻辑工作原理框图如图1所示：
从图1可知，当三相异步电动机处于起动过程时，控制系统各功能单元就会将电机机端的电压、电流、以及转速等信号经相应A/D模数转换电路，转换成相应的数据信号后送至控制系统中，与系统原始设定值进行动态比较分析后，计算获得对应的电参量偏差和偏差化率值，然后形成对应的控制决策，通过控制系统触发脉冲的宽度来动态调节晶闸管的触发角大小，完成对电机启动的实时控制。通过控制晶闸管触发角的大小，达到改变晶闸管输出电压实现电机降压软启动控制目的。从电动机启动特性来看，电机起动过程中，晶闸管的触发角会随电机启动过程的进行而不断开打，从而实现电机从零转速开始逐步加速无级平滑启动控制运行。当三相异步电动机出现故障时，系统就会检测到已成的工作电压和电流值，控制系统就会通过保护电路完成电机保护跳闸操作，防止电机故障进一步扩大给电机系统带来更加严重的危害，并能通过对应的可视化显示界面，提醒运行人员对相关异常单元进行检查，大大提高电机控制系统的人性化服务水平[3]。
2.2 软启动器PID控制
由于异步电动机控制系统是一个多参量、动态时变、非线性、强耦合的多阶复杂大系统，很难利用一种简洁的控制模型进行描述表达。PID控制系统可以通过内部电路自动分析获得对应准确的控制信号，是现代控制系统中常采用的控制方式，其典型控制原理如图2所示[4-5]：
2.3 应用效果分析
为了分析节能软启动控制器在三相交流异步电动机控制系统中节能降耗作用，在结合前面的理论分析的基础上，通过相应的功能单元组合，形成对应的软启动控制系统，整个系统基本参数为：三相异步电动机额定功率为22KW，额定电流为44A，额定电压380V，采用市电直接供电方式。按照图1所示的结构将异步电动机软启动控制系统进行有效连接，通过电机控制系统中有无装该节能软启动控制器进行比较试验，获得对应的试验数据如表1所示：
从表1可以看出，在加上节能软启动控制器后，电机启动工况特性得到有效改变，不仅降低电机的启动电流（使其比额定电压条件下的38.5A还低，仅为34.7A），有效避免了电机启动时强大启动电流对电网和电机的影响，同时还提高了电机系统的功率（从0.608提高到0.852），保障电机具有较高的工作效率，达到节能降耗的目的。
3 结束语
将以晶闸管为核心的节能软启动控制器应用到三相异步电动机控制系统中，可以有效解决了传统异步电动机启动运行性能水平较低的问题，达到了降低电机启动电流、提高运行效率的节能降耗稳定经济启动运行目的。
参考文献
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[3] 胡崇岳。交流调速技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[4] 淘永华。新型PID控制及其应用。北京：机械工业出版社，2003.
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1.由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。
相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应作保护罩；③对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。
2.由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。
相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃~100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种润滑油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。
3.由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。
相应对策：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。
4.由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。
相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。
5.电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。
相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。
二、三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策
如果出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是因为缺相运行所致。在这里不作深刻的理论分析，仅作简要说明。
当电机不论何种原因缺相后，电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。
三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。
这里需要特别指出，如果停止的电动机缺一相电源合闸时，一般只会发生嗡嗡声而不能启动，这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场，但当缺一相电源后，定子铁心中产生的是单相脉动磁场，它不能使电动机产生启动转矩。因此，电源缺相时电动机不能启动。但在运行中，电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场，所以，正在运行中的电动机缺相后仍能运转，只是磁场发生畸变，有害电流成分急剧增大，最终导致绕组烧坏。
相应对策：无论电动机是在静态还是动态，缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。与此同时，由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化。特别是在静态时，缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流。其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快更严重。所以在我们对电机进行日常维护和检修的同时，必须对电机相应的MCC功能单元进行全面的检修和试验。尤其是要认真检查负荷开关、动力线路、静动触点的可靠性。杜绝缺相运行。
【摘要】本文着重探讨了“电机绕组局部烧毁的原因及对策；三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策”等两个方面的问题，旨在为从事电气工作和安全管理工作的人员提供些帮助。由于大部分电机使用年限较长，且不少电机长年累月运行在较恶劣的环境中，电机烧毁的事故常有发生，严重影响着生产的安全、可靠、长周期运行。现针对电机烧毁原因及相应对策做以简要分析和介绍，希望能对从事电气工作和安全管理工作的人员有所帮助。
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关键词：电动机起动器保护
三相异步电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，如电动机直接起动时，往往产生4-7倍额定电流的起动电流。若由接触器或断路器来控制，则电器的触头应能承受起动电流的接通和分断考核，即使是可频繁操作的接触器也会引起触头磨损加剧，以致损坏电器；对塑料外壳式断路器，即使是不频繁操作，也很难达到要求。因此，使用中往往与起动器串联在主回路中一起使用，此时由起动器中的接触器来承载接通起动电流的考核，而其他电器只承载通常运转中出现的电动机过载电流分断的考核，至于保护功能，由配套保护装置来完成。
此外，对电动机的控制还可以采用无触点方式，即采用软起动控制系统。电动机主回路由晶闸管来接通和分断。有的为了避免在这些元件上的持续损耗，正常运行中采用真空接触器承载主回路负载。这种控制有程控或非程控；近控或远控；慢速起动或快速起动等多种方式。另外，依赖电子线路，很容易做到如电子式继电器那样的各种保护功能。电动机保护装置电动机的损坏主要是绕组过热或绝缘性能降低引起的，而绕组的过热往往是流经绕组的电流过大引起的。对电动机的保护主要有电流、温度检测两大类型。下面作些介绍。
（一）电流检测型保护装置
热继电器利用负载电流流过经校准的电阻元件，使双金属热元件加热后产生弯曲，从而使继电器的触点在电动机绕组烧坏以前动作。其动作特性与电动机绕组的允许过载特性接近。热继电器虽则动作时间准确性一般，但对电动机可以实现有效的过载保护。随着结构设计的不断完善和改进，除有温度补偿外，它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。
带有热-磁脱扣的电动机保护用断路器热式作过载保护用，结构及动作原理同热继电器，其双金属热元件弯曲后有的直接顶脱扣装置，有的使触点接通，最后导致断路器断开。电磁铁的整定值较高，仅在短路时动作。其结构简单、体积小、价格低、动作特性符合现行标准、保护可靠，故日前仍被大量采用。特别是小容量断路器尤为显著。电子式过电流继电器通过内部各相电流互感器检测故障电流信号，经电子电路处理后执行相应的动作。电子电路变化灵活，动作功能多样，能广泛满足各种类型的电动机的保护。其特点是：①多种保护功能。主要有三种：过载保护，过载保护十断相保护，过载保护十断相保护+反相保护。②动作时间可选择(符合GBl4048．4-93 标准)。标准型(10级)：7.2In(In为电动机额定电流)，4-1Os动作，用于标准电动机过载保护，速动型 (10A级)：7.2In时，2-1Os动作，用于潜水电动机或压缩电动机过载保护。慢动型(30级)：7.2In时，9-30s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保护。③电流整定范围广。其最大值与最小值之
比一般可达3-4 倍，甚至更大倍数，特别适用于电动机容量经常变动的场合。④有故障显示。由发光二极管显示故障类别，便于检修。
固态继电器它是一种从完成继电器功能的简单电子式装置发展到具有各种功能的微处理器装置。其成本和价格随功能而异，最复杂的继电器实际上只能用于较大型、较昂贵的电动机或重要场合。它监视、测量和保护的主要功能有：最大的起动冲击电流和时间；热记忆；大惯性负载的长时间加速；断相或不平衡相电流；相序；欠电压或过电压；过电流(过载)运行；堵转；失载；电动机绕组温度和负载的轴承温度；超速或失速。
上述每一种信息均可编程输入微处理器，主要是加上需要的时限，以确保在电动机起动或运转过程中产生损坏之前，将电源切断。还可用发光二极管或数字显示故障类别和原因，也可以对外向计算机输出数据。软起动器的主电路采用晶闸管，控制其分断或接通的保护装置一般做成故障检测模块，用来完成对电动机起动前后的异常故障检测，如断相、过热、短路、漏电和不平衡负载等故障，并发出相应的动作指令。其特点是系统结构简单，采用单片机即可完成，适用于工业控制。
(二)温度检测型保护装置
双金属片温度继电器它直接埋入电动机绕组中。当电动机过载使绕组温度升高至接近极限值时，带有一触头的双金属片受热产生弯曲，使触点断开而切断电路。
热保护器它是装在电动机本体上使用的热动式过载保护继电器。与温度继电器不同的是带2个触头的碗形双金属片作为触桥串在电动机回路，既有流过的过载电流使其发热，又有电动机温度使其升温，达到一定值时，双金属片瞬间反跳动作，触点断开，分断电动机电流。它可作小型三相电动机的温度、过载和断相保护。
热敏电阻温度继电器它直接埋入电动机绕组中，一旦超过规定温度，其电阻值急剧增大10-1000倍。使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作。保护装置与三相交流异步异步电动机的协调配合。为了确保三相异步电动机的正常运行及对其进行有效的保护，必须考虑三相异步电动机与保护装置之间的协调配合。特别是大容量电网中使用小容量异步电动机时，保护的协调配合更为突出。
a.过载保护装置与电动机的协调配合
过载保护装置的动作时间应比电动机起动时间略长一点。电动机过载保护装置的特性只有躲开电动机起动电流的特性，才能确保其正常运转；但其动作时间又不能太长，其特性只能在电动机热特性之下才能起到过载保护作用。过载保护装置瞬时动作电流应比电动机起动冲击电流略大一点。如有的保护装置带过载瞬时动作功能，则其动作电流应比起动电流的峰值大一些，才能使电动机正常起动。过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起到供电线路后备保护的功能。
b.过载保护装置与短路保护装置的协调配合一般过载保护装置不具有分断短路电流的能力。一旦在运行中发生短路，需要由串联在主电路中的短路保护装置来切断电路。若故障电流较小，属于过载范围，则仍应由过载保护装置切断电路。故两者的动作之间应有选择性。短路保护装置特性是以熔断器作代表说明的，与过载保护特性曲线的交点电流为I1，若考虑熔断器特性的分散性，则交点电流有I2及I3两个，此时就要求I2及以下的过电流应由过载保护装置来切断电路，I3及以上直到允许的极限短路电流则由短路保护装置来切断电路，以满足选择性要求。显然，在I2-I3范围内就很难确保有选择性。因此要求该范围应尽量小。
（三）结束语
三相异步电动机的保护是涉及电气装置和机械设备可靠、正常运转的关键之一。直接检测电动机绕组的温度来保护过载引起的过热是很有效的保护方式，但由于需直接埋入电动机绕组里，价格较贵、维修困难等原因，仅在部分频繁操作场合使用；从经济性考虑，采用电流检测型更为有利，加热继电器仍是一种价廉、简单、可靠的电动机保护形式；对动作性能要求较高及功能要求全或价格昂贵的大容量电动机保护，则可采用电子式或固态继电器；对一般要求，则采用带热-磁脱扣的电动机保护用断路器更为实用。但不管采用何种保护装置，必须考虑过载保护装置与电动机、过载保护装置与短路保护装置的协调配合。
参考文献：
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【2】何炳光。能源效率标识实施指南。Ⅱ,电动洗衣机、单元式空气调节机、冷水机组。2008
【3】才家刚。三相异步电动机维修。2010.
作者简介：
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关键词：高效永磁同步电动机 现场方案 试验研究 结果分析
中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）09-0273-02
引言
在工业、建筑以及公用设施领域中电动机是重要的原动力设备，也是电能消耗的最大用户，和节电潜力的最大用户。2012年我国各类电动机总装机容量约为5亿千瓦，其中异步电动机的装机容量占全国电动机装机容量的90%，约占全国用电量的60%，占工业用量的75%，系统用电效率比国外先进水平低5%-15%，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。
目前工业领域中采用的高压中、大功率异步电动机普遍存在效率偏低、功率因数差等浪费电能现象。而高效永磁同步电动机能否达到高效节能目标，现场应用前景如何，已经引起国内各大企业关注。2013年工业和信息化部印发（2013年工业节能与绿色发展专项行动实施方案）提出，选择电机在能效提升和绿色发展方面要取得突破。本文将通过在张家口发电厂首次应用和现场试验进行分析。为企业应用永磁同步电动机提供参考。
一、高压永磁同步电动机概述
1.高压永磁同步电动机的发展历程
电机属于电磁装置，其工作原理是通过磁场实现电能与机械能间的不断转换。在电机的工作过程中，气息磁场是必不可少的。获得磁场的方法有两种，其中一种是通过电流得到。该种电机叫做电励磁电机，这种电机需要具备专门用来产生电流磁场的绕组，同时，为了保证电流的正常流动还需要为电机提供不间断的能量供应。另一种方法是通过永磁体来获得磁场，这可以大大简化电机的结构，同时，因为永磁体一旦磁化（充磁）之后就永久具有磁性，不再需要外界供给能量，这也大大的减少了能量的损耗。
高压永磁同步电动机就是通过永磁体获得磁场的电动机，永磁体材料的发展促进了此种电动机的发展。稀土钴和钕铁硼永磁分别在20世纪60年代和80年代出现，这两种永磁材料的出现极大的促进的电动机的发展，因为这两种材料具有特别适用于电机装置的特性，包括高剩磁密度、高矫顽力、线性退磁曲线以及高磁能积。
我国专家学者自主开发的高效高压永磁同步电动机，采用实心转子磁极铁芯和启动笼复合结构，消弱了齿谐波，减少了转子表面损耗，提高了电机效率。同时，非均匀气隙和优化通风散热，有效的控制了电机温升。该种电机同异步电机相比各项指标显著提供，额定负载效率大于96%，功率因数大于0.98，综合节电率在8%-15%。
2.高压永磁同步电动机的优点
2.1高效率
使用永磁材料产生磁场，代替了原有的电流装置，一定程度上减少了定子电流及其电阻损耗。此外，当电机正常工作时，工作效率因为没有了转子的电阻损耗和磁滞损耗而得到提高。当电机额定工作时，电机的效率在96%以上，低负载工作时，该电机仍然具有相对较高的工作效率，宽幅的高效运行区为负载在不同负荷段运行提供了良好的节电效果。
2.2高功率因数
该种新型永磁电机的转子使用的是永磁材料，不需要感应电流来产生磁场，定子绕组具有阻性负载的特点，这使得该种电机的功率因数在1附近。此外，当电机在20%～120%额定负载范围工作时，电机的功率因数和工作效率都会处于一种相对较高的水平。具体说来，当电机负载较小，即轻载工作时，该种新型电机可以大大的节约能量消耗，而当电机在额定负载工作时，其功率因数是大于0.98的。
2.3启动转矩大
该种永磁电机的转子采用的是一种实心的永磁材料，这使得该种电机的启动转矩明显增大，达到了3.5～4.3范围内，而相同功率的一般电机的启动转矩仅为1.8～2.2倍。
2.4体积小，重量轻
和相同功率的一般电机相比，该种电机的体积约是一般电机的60%，体积明显减少，重量约是一般电机的83%，减轻了约16%。
2.5永磁电动机还具有如下特征：
2.5.1运行时间明显增加；
2.5.2工作过程中的维护费用降低；
2.5.3磁场强度很稳定，不会出现显而易见的退磁现象；
2.5.4电机振动小；
综上所述，新型的永磁电动机较异步电动机相比具有容量大、功率因数高、工作效率高等特点。
二、高压永磁同步电动机的应用分析
1.应用原理
高效高压永磁同步电动机启动时依靠定子旋转磁场与笼型转子相互作用产生的异步转矩实现启动；运行时由转子内嵌的永磁体提供磁场结合定子旋转来维持电动机同步运行。
大唐国际张家口发电厂共有8台30万千瓦机组，装机容量240万千瓦，电厂自用电量占发电量的5%左右，其中电动机是电厂用电的主要设备。通过首次使用山西北方机械制造有限责任公司生产的高效永磁同步电动机，有必要对其经济性、可靠性进行验证。
该公司生产的高效永磁同步电动机，通过了理论分析、实验室试验和国家权威机构检测。但该产品在生产现场应用中缺乏大量的实践数据支持，针对发电企业没有进行试验应用案列，对现场系统、设备没有建立直观理论和实际体系，无法通过试验和监测手段对高效永磁同步电动机进行经济效益分析。
本次现场试验，是TYC4002-6型高效永磁同步电动机首次在生产现场进行运行经济性、安全性、可靠性试验，并和原异步电动机进行比较鉴定。
2.试验方案研究与分析
通过设备筛选和系统可靠性分析，决定在排浆泵的驱动电机进行试用，并成立课题小组进行跟踪、试验、分析，以验证其节电、环保性能指标，为节能技术改造奠定基础。原排浆泵驱动电机为JS148-6三相异步电动机，更换电机为山西北方机械制造有限责任公司生产的TYC4003-6（6kV315kW）高效高压永磁同步电动机。
2.1电机试验方案确定
电机安装地点确定后，我们对现场系统和设备进行规划和调整：
2.1.1确认了用缓冲水箱容积变化来计量系统出力的精确测试方案；
2.1.2将原排浆泵出口阻力不匹配的并列管道进行改进，对排桨泵叶轮、轴封、调整门进行检查更换，对电机地基进行检查，对电测仪表（电压、电流、功率因数、总功率、有功功率、无功功率、有功用电量、无功用电量）进行检验；
2.1.3对S148-6三相异步电动机和TYC4003-6高效永磁同步电动机的技术指标、参数、特性做分析对比；对排浆泵系统、电测系统、轴封水系统、补水系统、水箱结构、监测表计等进行分析评价。
2.2设备主要技术参数
二单元3组一级排桨泵驱动原电机是兰州电机厂生产的JS148-6三相异步电动机额定，代替的高效永磁同步电动机是采用TYC4003-6，在不改变工况和电机控制系统的情况下，进行试验（试用），其电机的主要参数对比如下：
2.3参数收集及试验系统：
试验中电机电压、电流、有功功率、功率因数、有功用电量、无功用电量的数据，均取自配电控制柜电测仪表记录的实际数值。流量是通过标尺测量缓冲水箱水位的变化。
3.应用情况
3.1 TYC4003-6高效高压永磁同步电动机与JS148-6三相异步电动机试验比较发现，在输出有功功率满足现场使用条件下，电机输入功率得到减低，功率因数得到了大幅度的提高达到0.997，永磁同步电动机电流降低了13.65%，无功功率降低了82.89%，节电效果明显。
3.2在同等工况下，高压永磁同步电动机带动的排浆泵比三相异步电动机带动的排浆泵出力明显上升，流量多出18%，即多做功。
3.3电机通过气隙、风道和轴流风扇的优化设计，提高了通风散热效果，有效降低了电机温升。
3.4采用实心磁极和启动笼的复合转子结构，提高了电动机的启动性能。同时因转子表面损耗和杂散损耗的减少，提高了电动机效率。
3.5由于大量无功损耗的降低，使得系统电压稳定，电压质量提高，能够降低变压器的负载率，提高供电系统的经济运行水平，为企业产生间接的经济效益。同时，电机转速升高，对泵或风机的效率产生影响，因出力增加通过对系统调整节电效果显著。
3.6永磁电机绕组温度低比异步电机偏低10多度，前、后轴承温度正常。
3.7永磁电机运行振动小、噪音低，运行平稳。
四、永磁同步电动机应用的方向和前景
将永磁同步电动机在大范围内替换现有的异步电动机还是有诸多困难：
1.永磁同步电动机是一种技术节能新产品，而现有的工艺系统已经很成熟；
2.该新型电动机的价格远高于异步电动机的价格，用户需要投入大量的资金，而获得收益的时间则较长；
3.怎样处理更换下的异步电动机也是一个有待于解决的问题。但是，根据永磁同步电动机的实际运行和对运行数据的计算结果来看，新型的永磁电动机可以减少能量损耗，同时还可以提高功率因数，进而减少无功功率，尤其在降低无功损耗的领域有着广泛的应用前景，可以大大减少企业的运营成本，减低供电系统的安全隐患。永磁同步电动机在电力行业目前已经应用在磨煤机、氧化风机上，结合该电机的特�
五、结束语
与传统的异步电动机相比，高压大功率永磁同步电动机减少了能量损耗，节电效果良好。高压永磁电动机的广泛应用将会使其在电机行业占据重要重要位置，因此，研究高压永磁电动机是很有必要也是非常重要的。高效高压永磁同步电动机创新性强，产品节能效果显著，符合国家节能减排政策，能有效提降低设备能耗，提高企业经济效益，具有推广和应用价值。
参考文献
[1]黄明星。新型永磁电机的设计、分析与应用研究[D].博士学位论文：浙江大学，2008.
[2]赵清。中型高效永磁同步电动机设计关键技术研究[D].博士学位论文：沈阳工业大学，2006.
[3]唐任远。现代永磁电机理论设计[M].北京：机械工业出版社，2000.
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【论文摘要】文章主要介绍了电力电子器件的发展、交流调速系统的发展及针对电动葫芦型起重机专用的变频控制系统的硬件设计、电路参数计算及软件设计、仿真等。
一般性能的节能调速在过去大量的所谓不变速交流传动中，风机、水泵等机械总容量几乎占工业电气传动总容量的一半，其中不少场合并不是不需要调速，只是因为过去交流电机本身不调速，不得不依赖挡板和阀门来调节送风和供水的流量，许多电能因而白白的被浪费掉了。如果换成交流调速系统，把消耗再挡板和阀门上的能量节省下来，每台风机、水泵平均约可节能20%，效果是很可观的。
高性能交流调速系统许多在工艺上就需要调速的生产机械，过去多用直流传动，鉴于交流电机比直流电机结构简单、成本低廉、工作可靠、维护方便、转动惯量小、效率高，如果改成交流调速，显然能够带来不少的效益。但是，由于交流电机原理上的原因，其电磁转矩难以像直流电机那样直接通过电流实行灵活的即时控制。70年代初发明了矢量控制技术，通过坐标变换，把交流电机的定子电流分解成励磁分量和转矩分量，用来分别控制磁通和转矩，就可以获得和直流电机相媲美的高动态性能，从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。
特大容量及高转速的交流调速直流电机换向器的换向能力限制了它的容量和转速，其极限容量与转速的乘积约为10KW·r/min，超过这个数值时，直流电机的设计与制造就非常困难了。交流电机则不受这个限制，因此，特大容量的传动，如厚板札机、矿井卷扬机等，和极高转速的传动，如高速磨头、离心机等，都以采用交流调速为宜。
一、起重机发展趋势
物料搬运成为人类生产活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。发展趋势：大型化和专用化、轻型化和多样化、自动化和智能化、成套化和系统化、新型化和实用化。
二、电动葫芦
电动葫芦，简称电葫芦。由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。通常用自带制动器的鼠笼型锥形转子电动机（本次设计既是选用此种电机）（或另配电磁制动器的圆柱形转子电动机）驱动，起重量一般为0.1～80t，起升高度为3～30m。多数电动葫芦由人用按钮在地面跟随操纵，也可在司机室内操纵或采用有线（无线）远距离控制。电动葫芦除可单独使用外，还可同手动、链动或电动小车装配在一起，悬挂在建筑物的顶棚或起重机的梁上使用。
三、三相异步电动机及工作原理简介
三相异步电动机由定子和转子两大部分组成，定子和转子之间是空气隙。三相异步电动机具有结构简单、性能优良、制造成本低、维修费用省、坚固耐用等优点，在工农业生产中得到了广泛应用。正常情况下，定子旋转磁场的转速n和转子转速n不同步，这是因为如果同步，转子与旋转磁场之间不再有相对运动，导体不再切割磁场，就没有感应电动势产生，也就没有了转子电流和电磁转矩，无法维持电动机继续运行。
三相异步电动机有一个很重要的参数：转差率——用s表示，其定义式为
在很多情况下，用s表示电动机的转速比直接用转速n方便得多，使很多运算大为简化。一般异步电动机的转差率在0.02～0.05之间。大部分厂家生产的异步电动机的铭牌上标有下列数据：
1．额定功率P：电动机额定运行时轴端输出的机械功率，单位一般为kw
2．额定电压U：电动机额定运行时定子加的线电压，单位为v或kv
3．额定电流I：定子加额定电压、轴端输出额定功率时的定子线电流，单位为A
4．额定频率f：我国工频为50Hz
5．额定转速n：电动机额定运行转子的转速，单位为r/min
四、笼形转子异步电动机的特点
笼形转子异步电动机具有转子结构坚实、效率高、价格低、控制设备简单和维护使用方便等优点，因此在各种应用领域中使用最广泛。但这种电机的启动性能较差，即启动转矩低而启动电流很大。因此在选择使用时应考虑启动问题，即：1．启动转矩Tk应大于负载静转矩Tl；2．启动电流在供电电网上造成的瞬间电压降不能超过容许值；3．在启动过程中电动机的能量损失要小。
本次设计用电机为锥形转子三相异步电动机。常用的电动葫芦用锥形转子制动三相异步电动机型号有：YEZS、YREZ、YBFZ和YBEZX等几种。该类型电机的主要特点是利用其锥形转子的特殊结构在通电时产生磁拉力，打开制动机构，使电机正常运转。
该类电动机的定额是断续周期工作制S，负载持续率不低于25%，每小时等效起动次数不低于120次。电源频率为50Hz，同步转速为1500r/min。4.5KW及以下的额定转速为1380r/min。7.5KW以上的额定转速为1400r/min。允许最大转速为3750r/min,
【参考文献】
[1]孙涵芳．INTEL16位单片机[M]．北京航空航天大学出版社，2002．
[2]康华光．电子技术基础(模拟部分)[M]．高等教育出版社，2001．
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关键词：电动机 降压启动 比较分析
中图分类号：TM343 文献标志码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0128-01
电动机作为一种被广泛使用的设备，在任何工厂或者发电厂中都必须配置电动机，特别是在工厂中，一旦自备的电动机发生了相关故障，则非常可能致使整个工厂都停电，给工程带来巨大的经济损失。在电动机进行启动时可能会整个电力系统造成巨大的启动电压压降，同时也给整个系统的电能质量造成巨大的影响。因此，为了减少电动机对整个电力系统电压的影响，必须合理选择电动机的起动方式，确保电动机的安全启动。本文对电动机的降压启动方式进行比较分析。
1 电动机突然而剧烈的启动造成的危害
通常情况下，在异步电动机中，其全压启动电流与额定电流有一个数量关系，即全压启动电流为额定电流的4～7倍，如果启动电流过大，则将对电动机的寿命进行降低，导致变压器的二次电压出现大幅度的降低，这就减少了电动机的启动转矩，甚至有可能导致电动机出现根本无法启动的局面。异步电动机还会对同一个网络中的其他供电设备造成影响，如果交流电动机突然出现了剧烈的启动现象，则其可能造成大量的损失，如下几点。
（1）进行Y-v启动会造成启动电流或电压发生瞬变，导致相关电气故障的发生，同时还可能造成电压发生剧烈的变化，造成整个电网中其他电气设备出现故障。
（2）造成运行故障。电动机突然启动将造成管路系统产生巨大的压力振动，其会对所带的货物产生严重的损坏。
（3）对经济效益造成严重的影响。电动机的一旦发生了故障，都会造成停运和维修的故障损失，致使电动机的运营成本造成严重的增加。
2 电动机的起动方式分析
2.1 全压直接起动方式分析
作为电动机最为简单的启动方式之一，电动机的全压直接启动就是将其定子绕组上直接加额定电压，然后直接进行启动。电动机的全压直接起动主要适用于负载和电网容量允许的条件下。
电动机全压启动的优点是其起动的转矩较大，且起动的时间较短，所使用的起动设备较为简单，易于操作和维护，启动设备的故障率较低。在对电动机进行全压起动时，由于起动电流很大，如对于鼠笼型电动机其起动电流一般为额定电流的6～8倍，如果此时电动机功率较大，则过大的电动机起动电流将造成配电网电压的降低，直接影响其直接连接的其他电气设备的正常工作。
2.2 Y-起动方式分析
Y-的起动方式就是将连接的电动机，在其起动时接成Y 型，当电动机完成起动后其速度将接近运行。利用这种方式对电动机进行起动时，定子绕组的电压实际上为整个电源电压的50%，而起动电流也较小，仅为直接启动方式的30%，这样就保证了其起动的转矩也较小，整个电动机的起动对电网的冲击力也较小，允许较多次数的起动。利用Y-起动方式进行起动时还无需增加其他设备即可实现对电动机的起动，因此这种起动方式适用于频繁起动的小型电机。
Y-的起动方式主要优点是结构较为简单，且投资较小。当电动机所带负载较低时，可以采用Y-的起动方式，其额定转矩可以与相关的负载进行匹配，这样就能够提高电动机的负载率。
2.3 自耦变压器起动分析
利用自藕变压器的降压起动也可以实现电动机的起动。利用自藕变压器起动能够有效实现带负载起动，这种起动方式在大容量的电动机上经常使用。利用这种起动方式能够有效实现大转矩的起动，并可利用抽头有效实现对转矩的调节。通常自藕变压器可以通过接触器有效实现自动控制，通过自藕变压器起动可实现低成本的起动，其性价比较高，在电机起动中应用较为广泛。
3 电动机的几种降压启动分析
通常在10 kW及以下的小型电机中，其都是可以进行直接启动的，而对于10 kW及以上的电动机中则通常采用降压启动的启动方式。为了对启动转矩进行减小，以防止其对相关机械设备所产生的冲击，如果电动机允许进行全压启动，则其也可采用其他启动方式，即降压启动。
在三相异步电动机中，通常所采用的降压启动方法有以下几种：利用定子串进行降压启动，进行Y-方式的降压启动，进行软启动器的降压启动。利用这些方法都可以有效实现启动电流的降低，对线路的电压降落进行减小，确保电气设备的有效运行。
3.1 串电阻降压启动方式
通常在定子电路中采用串电阻的方式来对定子的绕组上的电压进行有效的降低，在电动机降压启动的过程中，一旦电动机的转速达到额定值时，就应该采用切电阻的方式来有效的限制启动电流，确保电动机能够在全压的方式下进行有效的运行。在对定子串的降压启动的过程中，其电动机启动电流将随定子的电压成正比，而其启动转矩则与电压的平方成正相关。
串电阻降压启动的缺点是其将消耗大量的电能，且串电阻降压启动的成本较高，这种启动方式在启动不频繁的电动机中经常使用。
3.2 自耦变压器降压启动方式
通常将自耦变压器视为启动补偿器，在自耦变压器中其电源和初级是相连的，而自耦变压器的次级是与电动机直接相连的。在自耦变压器中其次级是具有3个及以上的抽头的，因此利用自藕变压器方式可以实现3个不同大小的电压。
使用自耦变压器的方式进行启动时其可以灵活选择启动转矩，并有效选择启动电流。在电动进行启动时，在定子绕组进行启动时其所得到的启动电压将是二次侧的电压，如果启动完毕，则可将自耦变压器进行切除。这样电动机就能过直接连接到相关的电源，即连接至一次侧。在变压器降压启动的过程中，其启动的转矩与电流通常都是按平方值进行降低的，即获得同样的转矩，则其所获得的电流将比降压启动的电流小的多，因此通常将自耦变压器视为启动的补偿器。
采用自耦变压器的启动方式通常在大容量的电动机中进行使用。这种方法的主要缺点是其价格较为昂贵，且结构比较复杂，相对体积较大，不能够进行频繁的操作。
4 结论
上述电动机的启动方式中分析比较中，其具有控制电路简单的共同特点。但由于电动机启动过程中的启动转矩是不可调的，因此在整个启动的过程中将产生巨大的冲击电流，这样就会导致电动机将产生堵转的现象。在对电动机进行软启动时虽然没有冲击电流，但恒流启动过程中会导致电网的继电保护特性具有选择性，因此，当电动机在直接启动不能满足要求时，首先考虑的是软启动降压启动器。
参考文献
[1] 赵建文，翟文利。三相异步电动机起动方式的分析与选择[J].安阳钢铁公司，2006，3：46-48.
[2] 徐维克。三相异步电动机起动方式的讨论[J].航海技术，2001（5）：63-64.
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论文关键词：电动机电机启动故障
论文摘要：电动机在我区的使用很广泛，它遍及各行各业的各个角落，在生产、生活过程中发挥着极其重要的作用。但由于大部分电机使用年限较长，电机烧毁的事故常有发生，而且呈上升趋势，严重影响着生产、生活的安全、可靠、长周期运行。现针对电机烧毁原因及相应对策做一分析和研究。
1电机绕组局部烧毁的原因及对策
1.1由于电机本身密封不良，加之环境跑冒滴漏，使电机内部进水或进入其它带有腐蚀性液体或气体，电机绕组绝缘受到浸蚀，最严重部位或绝缘最薄弱点发生一点对地、相间短路或匝间短路现象，从而导致电机绕组局部烧坏。
相应对策：①尽量消除工艺和机械设备的跑冒滴漏现象；②检修时注意搞好电机的每个部位的密封，例如在各法兰涂少量704密封胶，在螺栓上涂抹油脂，必要时在接线盒等处加装防滴溅盒，如电机暴漏在易侵入液体和污物的地方应做保护罩；③对在此环境中运行的电机要缩短小修和中修周期，严重时要及时进行中修。
1.2由于轴承损坏，轴弯曲等原因致使定、转子磨擦（俗称扫膛）引起铁心温度急剧上升，烧毁槽绝缘、匝间绝缘，从面造成绕组匝间短路或对地“放炮”。严重时会使定子铁心倒槽、错位、转轴磨损、端盖报废等。轴承损坏一般由下列原因造成：①轴承装配不当，如冷装时不均匀敲击轴承内圈使轴受到磨损，导致轴承内圈与轴承配合失去过盈量或过盈量变小，出现跑内圈现象，装电机端盖时不均匀敲击导致端盖轴承室与轴承外圈配合过松出现跑外圈现象。无论跑内圈还是跑外圈均会引起轴承运行温升急剧上升以致烧毁，特别是跑内圈故障会造成转轴严重磨损和弯曲。但间断性跑外圈一般情况下不会造成轴承温度急剧上升，只要轴承完好，允许间断性跑外圈现象存在。②轴承腔内未清洗干净或所加油脂不干净。例如轴承保持架内的微小刚性物质未彻底清理干净，运行时轴承滚道受损引起温升过高烧毁轴承。③轴承重新更换加工，电机端盖嵌套后过盈量大或椭圆度超标引起轴承滚珠游隙过小或不均匀导致轴承运行时磨擦力增加，温度急剧上升直至烧毁。④由于定、转子铁心轴向错位或重新对转轴机加工后精度不够，致使轴承内、外圈不在一个切面上而引起轴承运行“吃别劲”后温升高直至烧毁。⑤由于电机本体运行温升过高，且轴承补充加油脂不及时造成轴承缺油甚至烧毁。⑥由于不同型号油脂混用造成轴承损坏。⑦轴承本身存在制造质量问题，例如滚道锈斑、转动不灵活、游隙超标、保持架变形等。⑧备机长期不运行，油脂变质，轴承生锈而又未进行中修。
相应对策：①卸装轴承时，一般要对轴承加热至80℃~100℃，如采用轴承加热器，变压器油煮等，只有这样，才能保证轴承的装配质量。②安装轴承前必须对其进行认真仔细的清洗，轴承腔内不能留有任何杂质，填加油脂时必须保证洁净。③尽量避免不必要的转轴机加工及电机端盖嵌套工作。④组装电机时一定要保证定、转子铁心对中，不得错位。⑤电机外壳洁净见本色，通风必须有保证，冷却装置不能有积垢，风叶要保持完好。⑥禁止多种油脂混用。⑦安装轴承前先要对轴承进行全面仔细的完好性检查。⑧对于长期不用的电机，使用前必须进行必要的解体检查，更新轴承油脂。
1.3由于绕组端部较长或局部受到损伤与端盖或其它附件相磨擦，导致绕组局部烧坏。
相应对策：电机在更新绕组时，必须按原数据嵌线。检修电机时任何刚性物体不准碰及绕组，电机转子抽芯时必须将转子抬起，杜绝定、转子铁芯相互磨擦。动用明火时必须将绕组与明火隔离并保证有一定距离。电机回装前要对绕组的完好性进行认真仔细的检查确诊。
1.4由于长时间过载或过热运行，绕组绝缘老化加速，绝缘最薄弱点碳化引起匝间短路、相间短路或对地短路等现象使绕组局部烧毁。
相应对策：①尽量避免电动机过载运行。②保证电动机洁净并通风散热良好。③避免电动机频繁启动，必要时需对电机转子做动平衡试验。
1.5电机绕组绝缘受机械振动（如启动时大电流冲击，所拖动设备振动，电机转子不平衡等）作用，使绕组出现匝间松驰、绝缘裂纹等不良现象，破坏效应不断积累，热胀冷缩使绕组受到磨擦，从而加速了绝缘老化，最终导致最先碳化的绝缘破坏直至烧毁绕组。
相应对策：①尽可能避免频繁启动，特别是高压电机。②保证被拖动设备和电机的振动值在规定范围内。
2三相异步电动机一相或两相绕组烧毁（或过热）的原因及对策
如果出现电动机一相或两相绕组烧坏（或过热），一般都是因为缺相运行所致。当电机不论何种原因缺相后，电动机虽然尚能继续运行，但转速下降，滑差变大，其中B、C两相变为串联关系后与A相并联，在负荷不变的情况下，A相电流过大，长时间运行，该相绕组必然过热而烧毁。为三相异步电动机绕组为Y接法的情况：电源缺相后，电动机尚可继续运行，但同样转速明显下降，转差变大，磁场切割导体的速率加大，这时B相绕组被开路，A、C两相绕组变为串联关系且通过电流过大，长时间运行，将导致两相绕组同时烧坏。
特殊情况下，如果停止的电动机缺一相电源合闸时，一般只会发生嗡嗡声而不能启动，这是因为电动机通入对称的三相交流电会在定子铁心中产生圆形旋转磁场，但当缺一相电源后，定子铁心中产生的是单相脉动磁场，它不能使电动机产生启动转矩。因此，电源缺相时电动机不能启动。但在运行中，电动机气隙中产生的是三相谐波成分较高的椭圆形旋转磁场，所以，正在运行中的电动机缺相后仍能运转，只是磁场发生畸变，有害电流成分急剧增大，最终导致绕组烧坏。
相应对策：无论电动机是在静态还是动态，缺相运行带来的直接危害就是电机一相或两相绕组过热甚至烧坏。与此同时，由于动力电缆的过流运行加速了绝缘老化。特别是在静态时，缺相会在电机绕组中产生几倍于额定电流的堵转电流。其绕组烧坏的速度比运行中突然缺相更快更严重。所以在我们对电机进行日常维护和检修的同时，必须对电机相应的MCC功能单元进行全面的检修和试验。尤其是要认真检查负荷开关、动力线路、静动触点的可靠性。杜绝缺相运行。
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关键词：三相异步电动机；电力拖动；机械特性；启动；制动；调速
异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格低、维护方便等一系列的优点，因此，异步电动机被广泛应用在电力拖动系统中。尤其是随着电力电子技术的发展和交流调速技术的日益成熟，使得异步电动机在调速性能方面大大提高。目前，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。就三相异步电动机的机械特性出发，主要简述电动机的启动，制动、调速等技术问题。
1三相异步电动机的机械特性论文
三相异步电动机的机械特性是指电动机的转速n与电磁转矩Tem之间的关系。由于转速n与转差率S有一定的对应关系，所以机械特性也常用Tem＝f（s）的形式表示。三相异步电动机的电磁转矩表达式有三种形式，即物理表达式、参数表达式和实用表达式。物理表达式反映了异步电动机电磁转矩产生的物理本质，说明了电磁转矩是由主磁通和转子有功电流相互作用而产生的。参数表达式反映了电磁转矩与电源参数及电动机参数之间的关系，利用该式可以方便地分析参数变化对电磁转矩的影响和对各种人为特性的影响。实用表达式简单、便于记忆，是工程计算中常采用的形式。
电动机的最大转矩和启动转矩是反映电动机的过载能力和启动性能的两个重要指标，最大转矩和启动转矩越大，则电动机的过载能力越强，启动性能越好。
三相异步电动机的机械特性是一条非线性曲线，一般情况下，以最大转矩（或临界转差率）为分界点，其线性段为稳定运行区，而非线性段为不稳定运行区。固有机械特性的线性段属于硬特性，额定工作点的转速略低于同步转速。人为机械特性曲线的形状可用参数表达式分析得出，分析时关键要抓住最大转矩、临界转差率及启动转矩这三个量随参数的变化规律。
2三相异步电动机的启动论文
小容量的三相异步电动机可以采用直接启动，容量较大的笼型电动机可以采用降压启动。降压启动分为定子串接电阻或电抗降压启动、Y-D降压启动和自耦变压器降压启动。定子串电阻或电机降压启动时，启动电流随电压一次方关系减小，而启动转矩随电压的平方关系减小，它适用于轻载启动。Y-D降压启动只适用于正常运行时为三角形联结的电动机，其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3，它也适用于轻载启动。自耦变压器降压启动时，启动电流和启动转矩均降为直接启动时的l/k2（k为自耦变压器的变比），适合带较大的负载启动。
绕线转子异步电动机可采用转子串接电阻或频敏变阻器启动，其启动转矩大、启动电流小，适用于中、大型异步电动机的重载启动。
软启动器是一种集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电动机控制装置，国外称为SoftStarter。它的主要构成是串接于电源与被控电动机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器，以不同的方法，控制其内部晶闸管的导通角，使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电动机全电压，即为软启动。在软启动过程中，电动机启动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软启动器实际上是个调压器，用于电动机启动时，输出只改变电压并没有改变频率。
3三相异步电动机的制动
三相异步电动机也有三种制动状态：能耗制动、反接制动（电源两相反接和倒拉反转）和回馈制动。这三种制动状态的机械特性曲线、能量转换关系及用途、特点等均与直流电动机制动状态类似。
4三相异步电动机的调速
三相异步电动机的调速方法有变极调速、变频调速和变转差率调速。其中变转差率调速包括绕线转子异步电动机的转子串接电阻调速、串级调速和降压调速。
变极调速是通过改变定子绕组接线方式来改变电机极数，从而实现电机转速的变化。变极调速为有级调速，变极调速时的定子绕组联结方式有三种：Y-YY、顺串Y-反串Y、D-YY。其中Y-YY联结方式属于恒转矩调速方式，另外两种属于恒功率调速方式。变极调速时，应同时对调定子两相接线，这样才能保证调速后电动机的转向不变。
变频调速是现代交流调速技术的主要方向，它可实现无级调速，适用于恒转矩和恒功率负载。
绕线转子电动机的转子串接电阻调速方法简单，易于实现，但调速是有级的，不平滑，且低速时特性软，转速稳定性差，同时转子铜损耗大，电动机的效率低。串级调速克服了转子串接电阻调速的缺点，但设备要复杂得多。
异步电动机的降压调速主要用于风机类负载的场合，或高转差率的电动机上，同时应采用速度负反馈的闭环控制系统。
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关键词：异步电动机；同步电动机；调速方法；变频器
引言
本文从异步电动机与同步电动机的基本原理和结构作为切入点，从电磁的宏观角度阐释二者特点，辅以定子及转子等具体结构的描述，再结合电动机调速控制这一目的及其实现方法，最终经过分析，总结出各种调速方法的优势以及不足。
1.交流电动机基本原理
1.1异步电动机
所谓异步电动机是指其运转时，转子转速与旋转磁场转速不同。如图1所示，由于定子通入电枢电流，故产生旋转磁场，其转速为n1;该旋转磁场在转子绕组中产生感应电动势使得转子绕组中有电流流过，作为载流导体的转子在旋转磁场中受力运动，最终与旋转磁场同方向旋转，其转速为n。
图1 异步电动机基本结构示意图 图2 同步电动机基本结构示意图
式（1）
式（2）
称为“转速差”，称为“转差率”。异步电动机的额定转差率一般在0.02～0.05之间。
1.2同步电动机
如图2所示，定子部分与异步电动机相同，通入电枢电流产生旋转磁场。转子部分与异步电动机不同，具有固定磁极，由通过电刷和滑环送入的直流励磁电流进行励磁，从而产生极性固定的磁极。（图2所示为隐极式转子）转子磁极表面还装有与笼型异步电动机转子类似的绕组，其作用是作为同步电动机异步启动时的启动绕组。同步电动机工作时，定子通入电枢电流产生旋转磁场，这时转子通入直流励磁电流，转子磁极呈现固定极性，则转子在旋转磁场的磁极对转子异性磁极的吸引力（或对同性磁极的排斥力）作用下与旋转磁场同步旋转。
2.异步电动机调速方法
式（3）
由式（3）可见，异步电动机的调速思路有两个，一是改变转差率，二是改变同步转速。以下对几种常用的调速方法加以分析。
2.1定子调压调速
属于改变转差率调速。定子调压调速在频率不变的情况下，通过改变定子电压幅值来实现异步电动机的转速调节。异步电动机转矩表达式见式（4）。对应不同的定子电压，可得到不同的机械特性曲线，如图3所示。
式（4）
图3 异步电动机机对应不同定子电压的械特性曲线 图4 绕线转子异步电动机机转子串电阻机械特性曲线
2.2转子串电阻调速
仅适用于绕线转子异步电动机，属于改变转差率调速。方法是在转子回路中串入电阻以改变异步电动机机械特性，曲线如图4所示。这种调速方法在低速时机械特性很软，稳定性差。其优点在于设备简单、一次投资较低，适合于对调速性能要求较低的生产机械。
2.3转子串级调速
仅适用于绕线转子异步电动机，其方法是在转子回路中串入一个与转子电动势频率相同、相位相同或相反的附加电动势，通过调节附加电动势来调节转速。
串级调速属于改变转差率调速，但由于其为转差回收型调速方法，故效率相对于以上两种调速方法要高。其优点除效率较高外，还有机械特性较硬，以及可实现无极调速等。缺点包括调速系统功率因数较低、电动机过载能力下降（约17%）等。
2.4变极调速
属于改变同步转速调速，同步转速n1与极对数p成反比，通过改变极对数的方法改变同步转速，从而实现转速调节。
变极调速仅适用于笼型转子异步电动机，其优点包括：设备简单、运行可靠性较高、机械特性较硬、损耗小等；其缺点主要在于只能分级调节而无法实现无极调节，而且多速电动机的体积相比相同容量的普通电动机要大，运行性能稍差，价格也较贵。
2.5变频调速
属于改变同步转速调速。在极对数不变的前提下，同步转速与定子电源的频率成正比，因此改变定子电源频率即可改变同步转速，从而实现调速目的。
变频调速的优点包括：机械特性硬、范围宽、稳定性好、效率高、可实现无极调速等。近年来，随着国内功率器件制造技术的发展，变频调速装置的价格呈现“平民化”的趋势，应用已非常广泛。
3.同步电动机调速方法
式（5）
由式（5）可见，同步电动机的调速思路只有改变同步转速。而对于同步电动机，改变同步转速的方法只有改变定子电源频率，即变频调速。
同步电动机变频调速，还可以比较完美地解决同步电动机的启动问题――若不采用变频启动，则只能配备辅助电动机启动或异步启动。同步电动机变频启动完全可利用其变频调速装置，这种启动方式启动电流小，对电网冲击小，同时可大幅减小机械冲击，延长机械装置寿命，是一种很好的启动方法。
4.永磁同步电动机调速
永磁同步电动机（包括永磁无刷直流电动机）是近年来发展较快的新型电动机。它采用永磁材料来制造转子，永磁同步电动机转子磁钢形状不同，转子磁场在空间的分布分为正弦波和梯形波两种，当转子旋转时，在定子上产生的反电动势波形也有两种：一种为正弦波；另一种为梯形波。正弦波永磁同步电动机称为永磁同步电动机；而梯形波（方波）永磁同步电动机称为无刷直流电动机。
永磁同步电动机和永磁无刷直流电动机调速均方法均为变频调速，通常装设位置传感器用来检测转子位子，通过定子电压、电流计算定子电动势也可求得转子位置，但这种方法计算不准。
相对于直流励磁同步电动机，永磁同步电动机和永磁无刷直流电动机的优势在于转子无绕组，结构简单坚固，仅定子发热，散热容易；而其劣势主要在于“退磁”现象，此外磁无刷直流电动机还存在转矩脉动问题。
5.综述
本文分析了电动机的调速原理、调速方法及其优缺点。针对不同的使用环境和要求，各种电动机类型、各种方法有着其各自适用范围。随着功率器件制造水平的提高，变频器价格逐步下降，这一形势下拥有优秀调速性能的“变频调速”方法更加值得推荐；而永磁同步电动机（包括永磁无刷直流电动机）作为较新技术的发展，也为交流调速的发展注入了新的活力。当然，根据具体实际情况，选择技术、经济综合最优的调速方案是我们的最终目的，这也正是本文的写作初衷。
参考文献：
[1]丁辉，胡协和。交流异步电动机调速系统控制策略综述。浙江大学学报（工学版）， 2011.
[2]安国庆。异步电动机早期故障特征检测技术的研究。河北工业大学， 2013.
[3]韩冰。基于功率因数控制的无传感器永磁同步电动机调速系统。辽宁科技大学， 2012.