如没有特殊要求,一般都应采用交流电动机。 ② 鼠笼式与绕线式的选择
三相鼠笼式异步电动机结构简单,坚固耐用,工作可靠,价格低廉,维护方便,但调速困难,功率因数较低,起动性能较差。因此在要求机械特性较硬而无特殊调速要求的一般生产机械的拖动应尽可能采用鼠笼式电动机。
因此只有在不方便采用鼠笼式异步电动机时才采用绕线式电动机。 (2).结构型式的选择
电动机常制成以下几种结构型式: ① 开启式
在构造上无特殊防护装置,用于干燥无灰尘的场所。通风非常良好。 ② 防护式
在机壳或端盖下面有通风罩,以防止铁屑等杂物掉入。也有将外壳做成挡板状,以防止在一定角度内有雨水滴溅入其中。
③ 封闭式
它的外壳严密封闭,靠自身风扇或外部风扇冷却,并在外壳带有散热片。在灰尘多、潮湿或含有酸性气体的场所,可采用它。
④ 防爆式
整个电机严密封闭,用于有爆炸性气体的场所。 (3).安装结构型式的选择
① 机座带底脚,端盖无凸缘(B3) ② 机座不带底脚,端盖有凸缘(B5) ③ 机座带底脚,端盖有凸缘(B35) (4).电压和转速的选择 ① 电压的选择
电动机电压等级的选择,要根据电动机类型、功率以及使用地点的电源电压来决定。Y系列鼠笼式电动机的额定电压只有380V一个等级。只有大功率异步电动机才采用3000V和6000V。
② 转速的选择
电动机的额定转速是根据生产机械的要求而选定的。但通常转速不低于500r/min。因为当功率一定时,电动机的转速愈低,则其尺寸愈大,价格愈贵,且效率也较低。因此就不如购买一台高速电动机再另配减速器来得合算。
异步电动机通常采用4个极的,即同步转速n0=1500r/min。
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例 有一Y225M-4型三相鼠笼式异步电动机,额定数据如下:试求(1)额 定电流;(2)额定转差率SN;(3)额定转矩TN、最大转矩Tmax 、起动转矩Tst 。
功率 45kW 转速 1480r/min 电压 380V 效率 92.3% 功率因数 0.88 3Ist/IN 7.0 Tst/TN 1.9 Tmax/TN(?) 2.2 解:(1)4-10Kw电动机通常都采用380V/△接法 IN?P23UNcos?N??45?103?380?0.88?0.923?84.2A
(2)已知电动机是四极的,即p?2,n0?1500r/min.所以
sN?n0?nn0?1500?14801500?0.013
(3)
TN?9550Tst?TstTNPNnN?9550?451480?290.4(N?m)TN?1.9?290.4?551.8(N?m)
Tmax??TN?2.2?290.4?638.9(N?m)总结:
1、控制电器是指在电路中起通断、保护、控制或调节作用的器件。继电器—接触器控制系统通常使用500V以下的低压控制电器。
2、电动机的铭牌数据用来标明电动机的额定值和主要技术规范,在使用中应遵守铭牌的规定。
3、选择电动机时,应根据负载和使用环境的实际情况进行选择,选择时应注意电动机的功率应尽可能与负载相匹配,既不宜“大”,更不宜“小马拉大车”。
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5.2.3.异步电动机的启动与调速分析
1.起动特性分析
(1)起动电流Ist
在刚起动时,由于旋转磁场对静止的转子有着很大的相对转速,磁力线切割转子导体的速度很快,这时转子绕组中感应出的电动势和产生的转子电流均很大,同时,定子电流必然也很大。一般中小型鼠笼式电动机定子的起动电流可达额定电流的5?7倍。 注意: 在实际操作时应尽可能不让电动机频繁起动。如在切削加工时,一般只是用摩擦离合器或电磁离合器将主轴与电机轴脱开,而不将电动机停下来。
(2)起动转矩Tst
电动机起动时,转子电流I2虽然很大,但转子的功率因数cos?2很低,由公式
T?CM?I2cos?2可知,电动机的起动转矩T较小,通常TstTN?1.1?2.0。
起动转矩小可造成以下问题:(1)会延长起动时间。(2)不能在满载下起动。因此应设法提高。但起动转矩如果过大,会使传动机构受到冲击而损坏,所以一般机床的主电动机都是空载起动(起动后再切削),对起动转矩没有什么要求。 综上所述,异步电机的主要缺点是起电流大而起转矩小。因此,我们必须采取适当的起动方法,以减小起动电流并保证有足够的起转矩。 2.鼠笼式异步电动机的起动方法
1).直接起动
直接起动又称为全压起动,就是利用闸刀开关或接触器将电动机的定子绕组直接加到额定电压下起动。
这种方法只用于小容量的电动机或电动机容量远小于供电变压器容量的场合。 2).降压起动
在起动时降低加在定子绕组上的电压,以减小起动电流,待转速上升到接近额定转速时,再恢复到全压运行。
此方法适于大中型鼠笼式异步电动机的轻载或空载起动。 ① 星形--三角形(Y--?)换接起动
起动时,将三相定子绕组接成星形,待转速上升到接近额定转速时,再换成三角形。
3这样,在起动时就把定子每相绕组上的电压降到正常工作电压的1
此方法只能用于正常工作时定子绕组为三角形联接的电动机。
。
这种换接起动可采用星三角起动器来实现。星三角起动器体积小、成本低、寿命长、动作可靠。
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② 自耦降压起动
自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低。如图8-9所示,起动时,先把开关Q2扳到“起动”位置,当转速接近额定值时,将Q2扳向“工作”位置,切除自耦变压器。
采用自耦降压起动,也同时能使起动电流和起动转矩减小。
正常运行作星形联接或容量较大的鼠笼式异步电动机,常用自耦降压起动。
3.三相异步电动机的调速
调速就是在同一负载下能得到不同的转速,以满足生产过程的要求。 调速的方法
?S?n0?nn060fp
?
n?(1?S)n0?(1?S) 可见,可通过三个途径进行调速:改变电源频率f,改变磁极对数p,改变转差率S。前两者是鼠笼式电动机的调速方法,后者是绕线式电动机的调速方法。
(1) 变频调速
此方法可获得平滑且范围较大的调速效果,且具有硬的机械特性;但须有专门的变频装置——由可控硅整流器和可控硅逆变器组成,设备复杂,成本较高,应用范围不广。
(2) 变极调速
此方法不能实现无极调速,但它简单方便,常用于金属切割机床或其他生产机械上。 (3) 转子电路串电阻调速
在绕线式异步电动机的转子电路中,串入一个三相调速变阻器进行调速。
此方法能平滑地调节绕线式电动机的转速,且设备简单、投资少;但变阻器增加了损耗,故常用于短时调速或调速范围不太大的场合。
以上可知,异步电动机的各种调速方法都不太理想,所以异步电动机常用于要求转速比较稳定或调速性能要求不高的场合。 4.三相异步电动机的制动
制动是给电动机一个与转动方向相反的转矩,促使它在断开电源后很快地减速或停转。
对电动机制动,也就是要求它的转矩与转子的转动方向相反,这时的转矩称为制动转矩。
常见的电气制动方法有: (1)反接制动
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当电动机快速转动而需停转时,改变电源相序,使转子受一个与原转动方向相反的转矩而迅速停转。
注意,当转子转速接近零时,应及时切断电源,以免电机反转。
为了限制电流,对功率较大的电动机进行制动时必须在定子电路(鼠笼式)或转子电路(绕线式)中接入电阻。
这种方法比较简单,制动力强,效果较好,但制动过程中的冲击也强烈,易损坏传动器件,且能量消耗较大,频繁反接制动会使电机过热。对有些中型车床和铣床的主轴的制动采用这种方法。
(2)能耗制动
电动机脱离三相电源的同时,给定子绕组接入一直流电源,使直流电流通入定子绕组。于是在电动机中便产生一方向恒定的磁场,使转子受一与转子转动方向相反的F力的作用,于是产生制动转矩,实现制动。
直流电流的大小一般为电动机额定电流的0.5—1倍。
由于这种方法是用消耗转子的动能(转换为电能)来进行制动的,所以称为能耗制动。
这种制动能量消耗小,制动准确而平稳,无冲击,但需要直流电流。在有些机床中采用这种制动方法。
(3)发电反馈制动
当转子的转速n超过旋转磁场的转速n0时,这时的转矩也是制动的。
如:当起重机快速下放重物时,重物拖动转子,使其转速n>n0,重物受到制动而等速下降。
5.2.4.三相异步电动机的控制
1.直接启动控制电路
直接启动即启动时把电动机直接接入电网,加上额定电压,一般来说,电动机的容量不大于直接供电变压器容量的20%∽30%时,都可以直接启动。
1).点动控制
S FU SB S FU SB KM KM KM 合上开关S,三相电源被引入控制
M M 电路,但电动机还不能起动。按下按钮3~ 3~ SB,接触器KM线圈通电,衔铁吸合,(a) 接线示意图 (b) 电气原理图 常开主触点接通,电动机定子接入三相
电源起动运转。松开按钮SB, 图5-13 点动控制 接触器KM线圈断电,衔铁松开,常开主触点断开,电动机因断电而停转。
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三相异步电动机及其控制电路
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