三相异步电动机论文范文

三相异步电动机论文篇1

（湖南电气职业技术学院，湖南 湘潭 411101）

摘要：以鼠笼式异步电动机为研究对象，描述了异步电动机的结构和工作原理，同时分析了几种不同的启动方法，就各种启动方法各自的特点和适用情况进行了较为详细的说明。最后，在Matlab/Simulink仿真软件中建立了鼠笼式异步电动机的仿真模型，得出了仿真结果，并就仿真结果进行了深入分析，所得到的结论与理论相吻合，这说明了仿真模型的正确性，同时也为理论知识提供了感性而直观的素材，对鼠笼式异步电动机启动方法的后续研究和探索来说，具有十分重要的借鉴意义。

关键词 ：鼠笼式异步电动机；启动方法；Matlab/Simulink

0引言

在日常生活和社会生产中，电动机几乎遍布各个方面，尤其是异步电动机，因为其在性能方面良好的表现而获得了广泛的应用。异步电动机的分类方式有很多种，按照转子结构形式的不同，异步电动机可以分为绕线式异步电动机［1］和鼠笼式异步电动机［2］。相比绕线式异步电动机，鼠笼式异步电动机在结构和制造工艺上更为简单、成本更低、运行维护更方便，所以被广泛应用于工农业生产中。作为电力拖动的原动机，我们日常接触到的异步电动机主要是鼠笼式异步电动机。

任何电动机的使用都必须经历从静止状态到稳定运行状态的中间暂态过程，即启动过程［3］，鼠笼式异步电动机当然也是如此。作为现代工农业生产中广泛使用的一种动力机械，其启动性能也是电动机性能的重要衡量指标，故对其启动过程有如下要求：其一，要具有足够大的启动转矩，以确保异步电动机可以正常启动；其二，要具有尽量小的启动电流，不至于对电动机本身造成冲击；其三，启动设备结构简单、操作方便，以减小工作人员的执行操作量及维护量；其四，启动过程中能量损失越小越好，这样才能更好地利用异步电动机提供的机械能。

本文以鼠笼式异步电动机为研究对象，对其结构进行详细描述，分析各种启动方式的应用场合和不同特点，然后选取直接启动方式进行重点研究，在Matlab/Simulink中搭建鼠笼式异步电动机直接启动的仿真模型，对仿真结果进行分析，验证直接启动方式下鼠笼式异步电动机的启动性能及特点。

1鼠笼式异步电动机结构及工作原理

鼠笼式异步电动机主要包括定子部分和转子部分。定子部分是指固定不动的部分，分为定子铁芯和定子绕组，定子铁芯属于电机磁路的一部分，一般是由几百微米厚、表面具有绝缘层的硅钢片叠压而成的，且在铁芯的内圆上冲有均匀分布的槽，用来嵌放定子绕组；定子绕组是电机电路的一部分，其是由3个在空间上互差120°电角度、结构相同的绕组对称排列而成，当在定子线圈中通入三相交流电时，会产生旋转磁场。转子是指鼠笼式异步电动机的旋转部分，也分为两部分：转子铁芯和转子绕组。转子铁芯也是电机磁路的一部分，由硅钢片叠压而成，硅钢片的外圆开有均匀分布的孔，用来安放转子绕组；转子绕组是由插入转子槽中的多根导条和两个闭合的端环组成的，去掉绕组时就像一个鼠笼一样，故称为鼠笼式异步电动机。小型的鼠笼式异步电动机一般采用铸铝转子绕组，而100 kW以上的电动机则采用铜条和铜端环焊接而成。

当在鼠笼式异步电动机定子绕组中通入三相交流电后，会产生旋转磁场，转子上的闭合导条切割磁感线，从而产生出电动势和电流，在磁场力的作用下转子发生旋转，这就是鼠笼式异步电动机的工作原理。

2鼠笼式异步电动机启动方式

鼠笼式异步电动机的启动方式有很多种，基本可以分为直接启动（又称全压启动）和降压启动。

直接启动可以保证电动机具有较大的启动转矩，能够拖动负载正常启动，但由于启动时所接的三相电压较大，启动瞬间电流也会变得很大，这样对鼠笼式异步电动机的定子线圈和转子线圈都会产生比较大的冲击力。

降压启动是指配备限制电机启动电流的设备达到降低启动电压，从而降低启动电流的效果，常用的降压启动方式有：定子串接电抗器或电阻启动［4］、Y-降压启动、自耦变压器降压启动［5］和延边三角形降压启动。定子串接电抗器或电阻启动是指在定子绕组中串入电抗器或电阻，降低启动电流和电压，但同时也大大降低了启动转矩，所以定子串电抗器或电阻启动只适用于电动机轻载启动，在负载较大的情况下可能会出现启动失败；Y-降压启动是指在异步电动机启动瞬间，定子绕组三相接线采用Y型连接，当启动结束后，定子绕组接线方式改变，此时采用型接线，从中可以发现，这种启动方式只适用于正常运行情况下定子绕组接线为型接线的鼠笼式异步电动机，此外，该启动方法也是只适用于电动机的轻载启动；自耦变压器降压启动也存在同样的问题，那就是在降压的同时会使得启动转矩下降得更快，从而难以实现重载启动，此外，自耦变压器自身不允许频繁启动，这在很大程度上也限制了其广泛使用；采用延边三角形方式启动的电动机存在结构难以改变，使用不够灵活的弊端，所以应用范围也受到了限制，不是十分广泛。

在以上各种启动方法中，直接启动方式产生的启动转矩大，但启动电流也大，降压启动方法在降低启动电流方面有着较好的表现，但启动转矩很难满足负载需要，所以都只能用在轻载启动的情况下，两种方法各有利弊，在实际使用中具体选用何种启动方法，需要视情况而定。

本文以直接启动方式为研究对象，通过建立仿真模型，研究启动电流和启动转矩在启动过程中的变化情况，以检验理论分析的正确性。

3鼠笼式异步电动机直接启动仿真分析

本文以鼠笼式异步电动机的直接启动方法为研究对象，在Matlab/Simulink中搭建其仿真模型，分析仿真结果得出结论。其中，鼠笼式异步电动机的仿真参数如下：定子额定功率Pn=10 kW、定子额定电压Un=380 V（连接）、定子每相电阻r1=1.33 Ω、定子每相漏抗x1=2.45 Ω、转子每相电阻折算值r′2=1.12 Ω、转子每相漏抗折算值x′2=4.4 Ω、励磁电阻rm=7 Ω忽略、励磁漏抗xm=90 Ω、电机转动惯量J=0.074 7 kg·m2、摩擦系数F=0、负载转矩为30 N·m。

仿真图形中，三相交流电经过三相电压电流测量器连接到三相断路器的左端，其右端接鼠笼式异步电动机定子绕组，启动瞬间将断路器接通，电动机采用直接启动的方式，测量转子A相电流、定子A相电流、转子转速和转矩这4个相关变量，鼠笼式异步电动机直接启动仿真结果如图1所示。

图1自上而下4幅图分别为转子A相电流、定子A相电流、转子转速和转矩的仿真结果。由图可知，在启动过程中，转子A相电流和定子A相电流波动都较大，这说明了直接启动对转子绕组和定子绕组的冲击都很大，启动过程结束后，因为转子绕组为鼠笼型两端闭合绕组，没有电流流通，所以转子电流减小为0，但定子绕组中仍然存在波动的小幅电流；在启动过程中，转子转速上升缓慢，使电动机发热加剧，同时震动会对电动机造成机械损坏，缩短电动机寿命；而且，启动过程中转矩一直都比较大，完全可以满足负载转矩的需要。

4结语

鼠笼式异步电动机是异步电动机中受到广泛欢迎的一种类型，其在日常生活和各种工业生产过程中也是十分常见的。在实际使用过程中，启动性能的优良与否十分重要，这在很大程度上决定了使用者对异步电动机的选择。如果一个电动机的启动性能很好的话，就可以实现平滑稳定地拖动负载启动，既可以很好地保护自身机械结构的完好性，又不会对所拖动的负载造成任何的破坏，同时还减少了由于震动所产生的能量损失，有助于能量的高效利用。正是因为如此，对鼠笼式异步电动机启动方法的研究从来不曾间断。

文中提到的两类启动方式各自都有利弊。在采用直接启动方式时，启动转矩很大，但同时启动电流也比较大，从第三部分的仿真结果中可以验证其启动性能；在采用降压启动方法时，启动电流有所降低，但是启动转矩的下降幅度更大，同时，这些降压启动方法也都不是平滑调节，所以在启动结束时，会对异步电动机造成多次冲击。

为了改善传统启动过程中存在的这些不足之处，随着电力电子技术的兴起和电力电子器件性能的不断提升，有学者提出了软启动的概念，所谓软启动就是利用电力电子装置集成多种功能，限制启动电流大小，实现启动过程的连续平滑调节。无论如何，直接启动都是最简单最直接的启动方式，在某些场合仍然发挥着非常重要的作用。所以，本文通过对鼠笼式异步电动机的启动方式分析和比较，明确了各种启动方法的特点和应用场合，通过建立模型进行仿真，从仿真结果直观地展现了直接启动过程中各种参量的变化趋势，这与理论分析相吻合，也为后续的启动方法研究提供了一定的实验基础。

［

参考文献］

［1］王红卫.浅谈异步电动机的结构与工作原理［J］.山西冶金，2011（2）：70-71.

［2］周景雷，王丽娜.鼠笼型电动机定子串电阻降压起动［J］.可编程控制器与工厂自动化，2012（6）：76-77.

［3］牛维扬，李祖明.电机学［M］.2版.北京：中国电力出版社，2005.

［4］苏建国.三相异步电动机的几种降压启动方式探讨［J］.天津航海，2011（2）：17-18.

［5］郭秀翠.三相鼠笼式异步电动机的启动控制［J］.中国修船，2002（5）：23-26.

收稿日期：2015-08-24

三相异步电动机论文篇2

1、引言

长期以来，仿真领域的研究重点是放在仿真模型建立这一环节上，为达到理想的目的，在这一过程中编制与修改仿真程序十分耗费时间和精力，这也大大阻碍了仿真技术的发展和应用。近年来逐渐被大家认识的Matlab语言则很好地解决了这个问题[1]。

交流异步电动机本身就是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。本文从静止两相坐标系下的鼠笼异步电动机模型出发，推导出基于定子磁链磁场定向的电动机模型，并采用Matlab进行仿真[2]。

2、异步电动机动态数学模型

2.1三相异步电动机的多变量非线性数学模型

三相异步电机的多变量非线性数学模型，用结构图表示出来如下图所示。

由图可知异步电机数学模型的下列具体性质：

（1）异步电机可以看作一个双输入双输出的系统，输入量是电压向量和定子输入角频率，输出量是磁链向量和转子角速度。

（2）非线性因素存在于Φ1（・）和Φ2（・）中，即存在于产生旋转电动势 er 和电磁转矩 Te 两个环节上，还包含在电感矩阵L中，旋转电动势和电磁转矩的非线性关系和直流电机弱磁控制的情况相似，只是关系更复杂一些。

（3）多变量之间的耦合关系主要也体现在 Φ1（・）和Φ2（・）两个环节上，特别是产生旋转电动势的Φ1对系统内部的影响最大。

异步电机数学模型之所以复杂，关键是因为有一个复杂的6×6电感矩阵，它体现了影响磁链和受磁链影响的复杂关系。因此，要简化数学模型，须从简化磁链关系入手。

2.2三相异步电动机在两相坐标系上的数学模型

异步电机的数学模型比较复杂，坐标变换的目的就是要简化数学模型。异步电机数学模型是建立在三相静止的ABC坐标系上的，如果把它变换到两相坐标系上，由于两相坐标轴互相垂直，两相绕组之间没有磁的耦合，仅此一点，就会使数学模型简单了许多。

2.2.1三相异步电动机在两相坐标系上的状态方程

异步电机控制系统的数学模型，过去经常使用矩阵方程，近来越来越多地采用状态方程的形式，因此有必要再介绍一下状态方程。这里讨论两相静止αβ坐标系上的状态方程。

在两相坐标系上的电压源型变频器―异步电机具有4阶电压方程和1阶运动方程，因此其状态方程也应该是5阶的，须选取5个状态变量，而可选的变量共有9个，即转速ω，4个电流变量和4个磁链变量。转子电流是不可测的，不宜用作状态变量，因此只能选定子电流和转子磁链；定子电流和定子磁链。也就是说，可以有两组状态方程。

2.2.2两相静止坐标系中按定子磁链定向的状态方程[3]

本设计内容为以异步电动机在静止坐标系中为状态变量的状态方程结构为核心，构建异步电动机仿真模型。

两相静止，将（2-1）式磁链方程代入（2-2）式电压方程可得静止坐标系中状态方程为

3、模型实现

3.1.1Simulink模型设计

模型主要有3/2转换模型，定子磁链电动机模型，2/3转换模型三个子系统组成。根据状态方程可画出经过分组封装的模型如图2所示。模型的输入是电动机的定子电压和电流及转子转速，输出定子磁链和电流及转距，实际电流和估计电流可以用来调整模型的精度[4]。

3.2.2模型参数设置

模型建立以后，下一步就是设置模型的参数。需要设置的参数是定子电阻Rs，转子电阻Rr，主电感L，转子侧漏感Lσ和极对数np，需要输入的量是定子电压、电流和转子电角速度（机械角速度和极对数的乘积），输出量是定子磁链Ψs，定子电流ir及转距Td。观察空载起动和加载过程的转速仿真波形，观察异步电动机稳态电流波形，观察定子磁链波形。需设置阶跃输入模拟空载和加载的转速仿真[5]。

3.2.3仿真结果

初始状态电机正常启动，在0.5s的时刻，加上一个值为10的负载转矩，观察仿真得到的各个量之间变化关系。

4、结论

三相异步电动机论文篇3

关键词：电机与电气控制技术 行动导向 教学方法 职业岗位能力

中图分类号：G421 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0183-01

为什么传统的教育教学方式不再适用于高等职业教育《电机与电气控制技术》课程教学，其原因使用多方面的。

第一，高职学生来源复杂，普遍具有心理素质不高，自我要求不严格，自律意识差，文化基础差，学习习惯不好，注意力易分散，兴趣容易转移等特点。

第二，《电机与电气控制技术》这门课程大致分成变压器的使用和维护、常用电动机的使用和维护、三相异步电动机直接起动控制电路的连接与检修、三相异步电动机降压起动控制电路的连接与检修、三相异步电动机制动控制电路的连接与检修、三相异步电动机其他常见电路的连接与检修、典型机床电气控制电路分析与检修等七个项目，其理论与实际结合紧密，并且理论部分较为抽象，对初学者而言很难把握，是后续专业核心课程和单开实践课程的学习的“瓶颈”。

制定出一套合理的理实一体化课程标准，设计出符合高职学生特点的教学方法，使学生不再排斥内容枯燥的理论内容，提升其学习兴趣，使接受知识的过程由被动变为主动，提升其创造力和团队协作能力，为后续专业课程的学习奠定坚实的理论实践基础，为其毕业后更好的适应工作岗位做好铺垫。

多年教学经验表明，学生对内容枯燥的理论课程不感兴趣，而对动手较多的实践性课程学习的主动性较高。我们将行动导向教学法引入到《电机与电气控制技术》课程的教学当中，取得了良好的教学效果。

行动导向由一系列教学方法如头脑风暴、角色扮演、项目教学、任务分析、案例教学等组成，它不能称为一个具体教学方法，而是一套综合性的学习方案。其核心思想是：学习过程的工作化+工作过程的学习化。在教学过程中，学生将作为学习的主体，在教师的引导下，通过一系列不同的有组织的活动，引导学生主动探寻知识；教师从不同侧面找到学生的优点，激发学生的学习兴趣。在学习中模拟真实的工作环境，使学生在学习过程中逐步培养交往、沟通、协作和相互帮助的能力。

三相异步电动机直接起动控制电路的连接与检修是课程中的基础项目之一，也是是电气维修人员必会工作任务之一，同时也是高级维修电工考核的重点内容。它具有技术性强，接线工艺要求高的特点，也是教学中的重点和难点。为使学生更好的掌握理论知识，加强其动手操作能力我们采用项目教学与分组教学相结合的教学方式。

在学习过程中，老师起引导作用，为学生铺垫良好的教学情境，让学生自己寻找资料，研究教学内容，并在团队活动中互相协作，共同完成学习任务。

第一步，布置任务。

教师作为学生学习的领航者，利用2学时时间给学生讲解三相异步电动机基本工作原理及相关基础知识。师生共同分析三相异步电动机直接起动控制电路的结构特点、布线要求、在电路连接与检修工作过程中会出现的问题。教师引导学生课前在相关书籍或网络中查找相关资料、确定电路的连接中用到的工具的使用方法，及相关检测仪器的使用方法，确保操作安全。

第二步：制定计划。

每5～6名学生组成一个学习小组，每个小组中男女搭配比例合理。组员之间分工明确，设计相关电路连接与检修工作流程，确定以小组方式工作，设计工作流程，确定工作步骤。通过相关资料的自学确定合理美观的电路连接结构，并把每个人任务的完成情况记录在笔记本中。

第三步：项目实施。

每组学生独立完成三相异步电动机直接起动控制电路的连接，并对完成作品上电调试，不能正常运转的电路要做以检修。并将工作过程中的记录缺点和不足之处以及最终检验结果记录在案。

第四步：评价与总结。

成果展示环节，通过对比分析，师生共同评价作品完成的效果和质量，并且对于学生在项目完成过程中所遇问题给予正确客观的解答。

教师作为引导者，要找出每一组的发光点，给予奖励，让学生知道什么是对的，自己哪里做的不好，为后面的学习工作指明方向。

学生在已经掌握三相异步电动机直接起动控制电路工作原理及安装步骤的基础上，自主探究如何安装更能符合工艺要求，围绕生产主题，制作完成一件作品。在进行成果展示时，小组成员可以阐述作品的特点，也可以通电试车演示结果，其余小组同学对其作品进行评价。在学习过程中，若遇到问题，鼓励学生组内交流，或组间协作解决，支持学生创造与众不同的作品。

在教学过程中完成了相应的知识目标与能力目标的培养，强化了学生之间相互合作、相互学习、相互启发的合作精神，培养学生不怕困难、勇于探索的创新意识，激发学生发散思维进行创造的能力。

在实践中巩固理论知识的学习，使原本拘谨枯燥学习环境变得宽松、民主，师生之间有了融洽的沟通、启发、交流、互动，整个教学过程成为积极互动、共同进步的学习过程。

实践证明，再高职《电机与电气控制技术》课程中采用行动导向教学法是成功的，它能充分调动学生的学习热情，让学生在学习过程中有成就感，使专业课程培养目标与职业岗位能力无缝对接，为学生走向工作岗位奠定坚实基础。

参考文献

[1] 罗云辉.项目教学法在高职教学中的运用[J].职教论坛，2006（29）.

[2] 赵志群.理论与实践一体化的学习[J].交通职业教育，2009（4）：1.

[3] 吴德明.谈高职高专《电机与电气控制技术》课程的教学改革[J].重庆职业技术学院学报，2007（4）.

三相异步电动机论文篇4

关键词：谐波；三相异步电机；影响

谐波起动异步电机定、转子绕组采用与常规电机不同的特殊设计，具有起动转矩大、起动电流小、运行性能优良、转子无滑环、可靠性高等优点，在节能增效、节省设备投资等方面具有显著优势。笔者阐述了谐波起动异步电机的工作原理及定、转子绕组的设计方法，但没有给出谐波起动异步电机起动性能计算的具体过程。本文对谐波起动异步电机起动性能的计算方法进行分析，通过编制相应的计算机程序，对计算结果进行了验证。

1、链式等效电路的计算模型

采用比T型等效电路更准确的链式等效电路，如图1所示。其中，r1为定子每相的电阻值；x1为定子每相的漏抗值，包括定子侧的槽漏抗和端部漏抗；xmv是每相v对极谐波等效电路的激磁电抗值；r2v是折算到定子的转子每相电阻值；x2v是折算到定子的v对极谐波的转子每相漏抗值，包括转子侧的槽漏抗、端部漏抗、斜槽漏抗和谐波差漏抗，sv是v对极谐波的转差率。

2、起动性能计算的数学模型

三相绕组磁势谐波分析和谐波转矩的计算谐波起动异步电机设计首先是绕组的设计。电机起动时定子绕组产生的某些磁势谐波成分是谐波起动异步电机起动性能优越的秘诀和关键所在。为了确定定子绕组方案的合理性，了解绕组方案的性能和特点，需要对各种绕组方案进行谐波分析。从电机绕组磁势的基本定义人手，利用复数解析法，设计出任意绕组的谐波分析程序。程序可以根据给定的任意三相绕组所占的槽号和线圈匝数计算出基波及各次谐波的绕组系数及磁势幅值大小。谐波起动异步电机起动时定子绕组产生较大的磁势谐波成分。和常规电机的计算不同，这些谐波产生的作用不能当作漏抗处理，而把这些谐波对电机起动时产生的转矩当作异步寄生转矩来计算。本文不考虑各次谐波转矩之间的相互影响，分别计算出基波和谐波磁势的电磁转矩，然后叠加，分析电机起动过程中的转矩变化情况。

3、等效电路的参数计算

等效电路中各参数的计算方法与常规异步电机基本相同。需要注意以下两个方面：定子起动绕组的每相串联匝数和并联支路数。需分析起动绕组的实际连接情况，运用“串并联绕组互相转换理论”等方法，对等效后的绕组进行还原，确定定子起动绕组的每相串联匝数和并联支路数。例如，对于“大小双星联接法”，每项串联匝数与定子运行绕组相同，并联支路数为“大星”所占的等相带数。对于“双星联接法”，每相串联匝数为定子运行绕组的2倍，并联支路数为1。转子绕组的折算值。转子绕组常采用串联接法复合线圈组结构。假设复合线圈组采用匝数为ω1，的多匝线圈和ω2的少匝线圈构成。根据谐波起动异步电机的工作原理，基波（p对极）和谐波磁势（p对极）在转子绕组中感生的电流流经不同的通路。在基波磁势下，转子绕组中感应的电流流经的通路与运行状态时相同，其对应的转子电阻r2p，漏抗x2p，实际值也与电机运行状态时相同。但由于定子绕组相串联匝数和绕组系数与电机运行状态时不同，导致折算系数不同。在主、副谐波等非基波极对数倍数次谐波磁势下，转子电流仅流过每个复合线圈组的内部。此情况下，可把转子绕组看成一个Z2相，每相仅有1个复合线圈组构成的多相绕组，Z2为转子槽数。其每相电阻，漏抗实际值为每个复合线圈组的电阻和漏抗值。根据匝数关系，极对数为v的非基波磁势转子电阻。

结束语：谐波起动异步电动机起动性能计算程序是在MATLAB软件GuI程序开发环境中编制。主界面中包含了电机运行性能计算模块。实际上，本程序在该主界面中作为谐波起动异步电机电磁计算程序的一个子程序而单独运行。程序计算结果以各种曲线形式直观显示。“详单输出”中可以查阅各个过程参数和详细的计算结果。提出了谐波起动异步电机起动性能计算方法及程序。根据定子起动绕组谐波分析的结果及转子绕组结构，较准确地计算出起动过程中各次谐波电磁转矩的变化情况，直观分析出各次谐波产生的转矩对于电机起动性能的影响，具有很强的实用性。软件操作方便、灵活，计算结果准确、直观，能较好地满足谐波起动异步电机设计的要求。

参考文献：

[1]沈文豹，电机理论与运行[M]，北京：水利电力出版社，2010

三相异步电动机论文篇5

[关键词]异步电机 故障 处理

中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0019-01

三相交流异步电机是将电能转换成机械能，广泛运用于工农业生产中。在电网的总载荷中，三相异步电机的总容量大约占整个动力载荷的85%，而由于工作环境恶劣的缘故，三相异步电机经常会发生各种故障。为了保证三相异步电机的安全运行，电气工作人员应当掌握有关异步电机安全运行的基本知识，了解异步电机的安全评估知识，能够尽可能地及时发现和消除电机的事故隐患，保证电机安全运行。本文就电动机使用过程中常出现的故障及处理总结、分析如下：

一、机械故障

1.扫膛。异步电动机定、转子之间气隙很小，容易导致定、转子之间相碰。一般由于轴承严重偏差及端盖内孔磨损或端盖止口与机座止口磨损变形，使机座、端盖、转子三者不同轴心引起扫膛。如发现应及时更换，对端盖进行更换或刷镀处理。

2.振动。振动应先区分是电动机本身引起的，还是传动装置不良所造成的，或者是机械负载端传递过来的，而后针对具体情况进行排除。属于电动机本身引起的振动，多数是由于转子动平衡不好，以及轴承不良，转轴弯曲，或端盖、机座、转子不同轴心，或者电动机安装地基不平，安装不到位，紧固件松动造成的。振动会产生噪声，还会产生额外负荷。

3. 轴承故障。轴承故障主要表现为过热及异声两种现象。

（1）异声。如果轴承工作不正常，可凭经验用听觉及温度来判断。完好的轴承在运行中应是声音均匀，响度正常。用听棒（铜棒）接触轴承盒，若听到不规则的撞击声，说明个别滚珠破裂或脱出；若听到声音发哑，声调沉重，说明剂有杂质；若听到口哨式尖叫并夹有滚动声，说明轴承严重缺油。因为电动机要每运行3000- 5000 小时左右需换一次脂。脂不易加的太多，一般1500 转/ 分以下的电机装三分之二弱，3000 转/ 分的电机装二分之一为宜，也就是填满轴承，两个油盖再浅浅加一层即可。如果太多会使轴承旋转部分和脂之间产生很大的磨擦而发热。（2）过热。电动机在运行中，若轴承温度超过95℃，表示轴承已发生过热故障，其大致原因：一是轴承装配不正。二是轴承内圈与轴颈配合过松或过紧，以及轴承外圈与端盖轴承孔配合过松或过紧。三是脂质量不良或添加量过多。

二、电气故障

1.电压不正常。电源电压偏高，激磁电流增大，电动机会过分发热，过分的高电压会危机电动机的绝缘，使其有被击穿的危险。电源电压过低时，电磁转矩就会大大降低，如果负载转距没有减小，转子转数过低，这时转差率增大造成电动机过载而发热，长时间会影响电动机的寿命。当三相电压不对称时，即一相电压偏高或偏低时，会导致某相电流过大，电动机发热，同时转距减小会发出“翁嗡”声，时间长会损坏绕组。总之无论电压过高过低或三相电压不对称都会使电流增加，电动机发热而损坏电动机。

2.绕组接地。绕组接地俗称碰壳，是指电动机绕组绝缘受到损坏，及绕组的导体和铁心、机壳之间相碰。这时会造成该相绕组电流过大，局部受热，严重时会烧毁绕组。出现绕组接地的原因有：受潮、雷击、过热、机械性损伤、腐蚀、绝缘热老化以及绕组制造工艺不良等。还有的是在环境恶劣时金属物或有害粉末进入电动机绕组内部造成。排除接地故障时，应仔细观察绕组损伤情况，除了绝缘已老化发脆外，都可以局部修理，绕组接地一般发生在槽口或槽底线圈出口处，且只有一根导线绝缘损伤，这时可在故障处插入天然云母片或绝缘纸，再用绝缘带包扎好涂上绝缘漆烘干即可，如果接地点在铁心槽内时，如果上成边绝缘损坏，可以打出槽楔修补槽衬或抬出上成线匝进行处理，若故障在槽底或者多处绝缘受损，最好办法就是更换绕组。

被测电机绕组额定电压应按表1。

3.绕组短路。绕组中相邻两条导线之间的绝缘损坏后，使两导体相碰，就称为绕组短路。绕组短路分为相间短路及匝间短路。发生在同一绕组中的绕组短路称为匝间短路。发生在两相绕组之间的绕组短路称为相间短路。不论是哪一种，都会引起某一相或两相电流增加，引起局部发热，使绝缘老化损坏电动机。

4.绕组断路。绕组断路是指电动机的定子或转子绕组碰断或烧断造成的故障。定子绕组断路往往是引出线和引出线接头没有焊牢或扭断所致，找到后只需重新焊接，包好并涂上绝缘漆后就可使用。如果因故障造成的绕组被烧断则需要更换绕组。如转子绕组发生断路时，可根据电动机转动情况判断。一般表现为转速变慢，转动无力，定子三相电流增大和有“嗡嗡”的现象，有时不能起动。出现转子绕组断路时，要抽出转子先查出断路的部位，一般是滑环和转子线圈的交接处开焊断裂所引起，重新焊接后就可使用。如果是线圈内部一般使用断条侦察器等专用设备来确定断路部位。

5.缺相运行。三相异部电动机在运行过程中，断一根火线或断一相绕组就会形成缺相运行（俗称单相），如果轴上负载没有改变，则电动机处于严重过载状态，定子电流将达到额定值的二倍甚至更高，时间稍长电动机就会烧毁。在各行业中，因缺相运行而烧毁的电动机所占比重最大。一般电动机缺相是由于某相熔断器的熔体接触不良，或熔体电流选择过小，这样通过的电流稍大就会熔断，尤其是在电动机起动电流的冲击下，更容易发生熔体非故障性熔断。

结语

总之，电动机长期平稳运行离不开日常的检查和维护，为了保证电动机应有的性能， 持续、正常地运转， 操作和维护人员必须遵照有关规定， 合理安排各种维修活动， 认真做好电动机的维护保养和检查修理工作， 使电动机保持良好的技术状态， 提高设备综合效率。

参考文献

[1] 李胜. 浅谈电动机电机启动常见故障[J]. 中小企业管理与科技（下旬刊）. 2009（03）

[2] 张忠信，曾廷付. 电机气隙不匀故障的诊断与处理[J]. 甘肃科技纵横. 2009（03）

[3] 王军. 电机常见故障分析与处理[J]. 设备管理与维修. 2009（10）

[4] 高恒彬. 三相异步电动机电机常见故障分析[J]. 陕西煤炭. 2009（06）

三相异步电动机论文篇6

关键词：FPGA SA4828波形发生器 三相交流异步电动机 变频调速 SPWM

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）07（c）-0127-02

所谓变频就是利用电力电子器件（如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT）将50 Hz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分为直接变频（又称交-交变频）和间接变频（又称交-直-交变频），后者又分为谐振变频和方波变频。方波变频又分为等幅等宽和SPWM变频。常用的方法有正弦波（调制波）与三角波（载波）比较的SPWM法、磁场跟踪式SPWM法和等面积SPWM法等[3]。

本设计所设计的题目属于间接变频调速技术。它主要包括整流部分、逆变部分、控制部分及保护部分等。逆变环节为三相SPWM逆变方式。

1 系统简介

1.1 交流异步电动机

三相异步电动机主要由定子和转子两大部分构成，定子是静止不动的部分，转子是旋转部分，在定子与转子之间有一定的气隙，以保证转子的自由转动。异步电动机结构如图1所示。

1.2 SPWM技术

SPWM（Sinusoidal Pulse Width Modulation）技术，即在PWM的基础之上，改变调制脉冲的方式。脉冲宽度和时间占空比按正弦规率变化，这样输出波形经过适当的滤波就可以做到输出正弦波。

产生SPWM信号的方法是用一组等腰三角波（称为载波）与一个正弦波（称为调制波）进行比较，如图2所示，两波形的交点作为逆变开关管的开通与关断时刻。当调制波的幅值大于载波的幅值时，开关器件导通，当调制波的幅值小于载波的幅值时，开关器件关断。

2 系统的硬件实现

基于FPGA的交流异步电动机的变频调速系统，以FPGA为核心控制芯片，利用SA4828芯片产生SPWM波，再通过驱动电路驱动逆变开关。再加上电路，保护电路等，构成整个完整系统。

本设计为交流异步电动机的变频调速，主要涉及主电路和控制电路两大部分（如图3）。

系统各组成部分简介。

供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单相220 V，中大功率的采用三相380 V电源。

整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤波。此处采用三相不可控整流，用不可控的二极管组成三相桥式整流电路。它可以使电网的功率因数接近1。

滤波电路：此处采用电压型变频器，所以采用电容滤波，中间的电容除了起滤波作用外，还在整流电路与逆变电路间起到去耦作用，消除干扰。

逆变电路：逆变部分将直流电逆变成我们需要的交流电。在设计中采用三相桥式逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。

以上四个部分组成主电路，其余部分为控制电路。

电流电压检测：一般在中间直流端采集信号，作为过压，欠压，过流保护信号。

控制电路：采用FPGA和SPWM波生成芯片SA4828，FPGA芯片选ALTER公司Cyclone Ⅱ系列芯片。控制电路的主要功能是接受各种设定信息和指令，根据这些指令和设定信息形成驱动逆变器工作的信号。这些信号经过光电隔离后去驱动开关管的关断。从而得到与信号电路对称的SPWM波。

此处选用电动机原始参数如下：

额定功率PN：7.5 kW；

额定电压UN：380 V；

额定电流IN：15.6 A；

效率：86%；

功率因数：0.85；

过载系数：=2.2；

极对数：p=2。

3 系统软件实现的实验结果

电压频率曲线可以分为两段，在额定电压一下，电压频率成正比。当电压上升到额定频率后，不在上升。

对于恒负载时，由前面章节分析可知，电动机的转速会与其电源频率成正比。转速与频率的关系曲线如图4所示。

4 结论

本文采用FPGA控制三相PWM波专用芯片SA4828。具有电源频率可调，删除窄脉冲，响应速度快，可现场编程等特点。最终验证了系统的可行性和有效性。系统中还有过流保护和过压保护等。还可以通过FPGA监视系统的其他故障，SA4828芯片还提供在紧急情况下急停的功能。在这种内部控制保护与电路保护相结合的方式，保证了电机的安全运行。

但系统也存在许多不足之处，如控制方案的实现不够精确，FPGA芯片选择上不够经济，检测保护电路不够完善，这些问题有待进一步研究解决。

参考文献

[1]何超.交流变频调速技术[M].北京：北京航空航天出版社，2006（9）：1-65.

[2]董飞燕.变频技术的应用及发展[D].河南：平顶山工学院，2005.

[3]张建军.浅谈我国变频器发展技术[J].科学情报发展与经济，2005（1）：134-135.

[4]梁昊.最新变频器标准实施和设计[M].北京：电力出版社，2005（8）：125-136.

[5]杨小豹.基于FPGA的变频调速控制[D].华侨大学硕士论文，2006.

[6]汤蕴璆，罗应立，梁艳萍.电机学[M].3版.北京：机械工业出版社，2008（3）：25-215.

三相异步电动机论文篇7

关键词： 中职教育 电化教学 《电工基础》 作用

《电工基础》是中职学校电子电器及电工类专业的一门专业技术基础课。它是学习电工专业知识必要的理论基础和实践操作基础，其理论知识非常重要。

实践证明，电工基础课理论性强，概念多，原理抽象，内容繁杂，公式众多，单凭传统教学方法和手段，是不能达到良好的效果的。在教学过程中，笔者除了用传统教学手段和实验手段增强学生的动脑、动手能力外，还利用电化教学，所具有的直观、生动、形象、感染力强的特点，使其在《电工基础》教学中发挥重要的作用，确保教学效果。现我就电化教学在《电工基础》教学中的运用谈谈体会。

一、变被动为主动，有利于激发学生的学习兴趣。

在授课过程中，教师利用电化教学手段，直观、形象地再现图形、线路、图表、原理、结构等问题，将抽象的东西具体化，使这种内在需要变成经常起作用的、有效的动机，从而有效激发学生的求知欲，使学生逐步产生认识上的兴趣，变被动接受为主动求知。例如：例如在学习《电工基础》中的电动势和闭合电路欧姆定律这一节内容时，由于原理抽象，学习起来比较吃力。采用多媒体CAI课件，将电动势的内部电荷移动情况和闭合电路中电荷移动情况、电压表、电流表的指针摆动情况，通过动画的形式展现出来，而后采用启发式和课堂设疑法，提出在电动势的内部正电荷是在什么力作用下移动的？方向如何？闭合电路中电源的作用是什么？让学生回答，从而激发学生的学习兴趣和强烈的求知欲望。学生对这一节的概念掌握得很透彻，并且很想了解电动势与电压（端电压）的异同，对学习后面的内容兴趣浓厚。

二、变抽象为形象，有利于学生从感性认识上升为理性认识。

《电工基础》着重理论知识的学习，对各种电气设备的工作原理，书本上固然有内容介绍和简单的示意图，但是对于学生来说，这些抽象的文字是生硬的、抽象的、难懂的，少许的示意图也是不够的。在互联网这个优质资源里可以找到许多教材中没有的资料，而这些东西恰恰可以帮助学生很好地认识事物。例如《电工基础》中三相异步电动机的工作原理，理论知识抽象，结构复杂，直接按课本内容讲解，学生难以理解。为了使学生从感性认识上升到理性认识，可上网查找一些常见的三相异步电动机的资料图片，把各个组成部分的图片展现出来，并利用动画效果把各个组成部分组装成一个完整的电动机。再将旋转磁场的产生过程、旋转磁场的旋转过程制成课件播放。这样学生不仅熟悉了电动机的各组成部分的名称，而且知道了各部分大致在电动机的哪个位置，以及它们各自的作用。既活跃了课堂气氛，又使学生真正认识了三相异步电动机。

三、变静态为动态，有利于使学生知其然且知其所以然。

专业课程，若简单传授、解释往往由于过程的仓促与粗略，使学生只了解一些概念性的东西，对其本质知之甚少，甚至完全停留在文字层面上，往往只知其然而不知其所以然。运用电化教学手段将枯燥的文字变成动态的图像，可以使学生对事物的认识由表及里，掌握其内在联系和本质变化。例如在讲解电容器的充电和放电、互感、串联谐振电路、变压器、三相异步电动机等知识时，运用多媒体计算机辅助教学，制作成录像、Flas、Powerpoint课件等电教软件，解决其中的教学重点、难点问题，从而使静态的死板的知识动态化趣味化，抽象的知识具体化，复杂的问题简单化。这样学生就透彻理解知识，记忆牢固，容易理解上述电路元件或电气设备的特点及工作原理，不仅能熟识事物的表象，而且能很好地掌握其内涵。

四、变单一为多元，有利于形成声、形、色主体化的教学模式。

有关记忆的研究结果表明，学生对知识的识记，如果只听只能记住15%，如果只看可以增加到25%，如果视听结合起来就可以达到65%。可见，视觉、听觉等多种器官参加活动能有效提高识记效率。电化教学手段能将枯燥的理论、深奥的规律变成声、形、色相结合的直观载体，充分调动学生的视觉、听觉等器官的活动，形成声、形、色主体化的教学模式，使学生在轻松愉快、直接简明中掌握知识。比如：在讲解《电工基础》中电磁感应这一部分内容时，可以将利用楞次定律判别感应电流方向的具体步骤，用PowerPoint软件制成课件，分为三步，第一步：判原磁通的方向和变化趋势；第二步：根据楞次定律（增反减同），确定感应磁通的方向；第三步：利用安培定则，确定感应电流的方向。把红色的S极、蓝色的N极、绿色的磁感线和导体的图形、导体运动的配音等巧妙结合，利用鼠标进行控制，在放映给学生看的同时，教师边讲解边给学生做手势，既培养了学生的观察力、想象力和记忆力，又提高了课堂教学效率。

参考文献：

[1]董铭.浅议多媒体教学[J].中国科技信息，2008（01）.

[2]韩彦.课堂教学中使用多媒体利弊探析[J].山西教育（教师教学），2008（05）.

三相异步电动机论文篇8

[关键词]三相异步电动机 降压 起动

中图分类号：TM343 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0009-01

引言 在电力拖动系统中，一方面要求电动机具有足够大的起动转矩，使拖动系统尽快达到正常运行状态，另一方面，要求起动电流不要太大，此外，还要求起动设备尽量简单、经济、便于操作和维护。

1 .三相异步电动机的起动

三相异步电动机的起动方式有两种，即在额定电压下的全压（直接）起动和降低起动电压的减压起动。三相异步电动机直接起动，虽然控制线路结构简单、使用维护方便，但是起动电流很大（可达电动机额定电流的 4～7 倍），过大的起动电流会造成电网电压显著下降，直接影响在同一电网中其他电气设备的正常工作，甚至使它们停转或无法起动，所以一般10KW以下的电动机才采用直接起动电动机。对容量较大的电动机的起动，为了不影响电网内其他用电设备的正常供电，多采用降压起动措施。

2.三相异步电动机降压起动方式

降压起动是将电网电压适当降低后加到电动机定子绕组上进行起动，待电动机起动后，再将绕组电压恢复到额定值。具体的降压起动方式有三种。

1）三相电动机定子绕组串联电阻降压起动

如图1所示，将电子绕组串联电阻进行降压，电动机起动后（用时间继电器进行控制）转换成全压运行。

降压起动的目的是减小电动机起动电流，从而减小电网供电的负荷，起动电流一旦减小，必然导致电动机启动转矩下降，因此凡采用定子绕组串联电阻降压起动的电动机，只适合空载或轻载起动。在实际生产中的电机，广泛采用的降压起动是星-三角降压启动。

2）星-三角（Y―）降压起动

电动机允许直接频繁起动的情况下采用星三角减压起动，是在电机起动时将电机接成星型接线，当电机起动后再将电机改接成三角型接线。因为电机起动电流与电源电压成正比，此时电网提供的起动电流只有全电压起动电流的1/3 ，但起动力矩也只有全电压起动力矩的1/3。星三角启动，属降压起动他是以牺牲功率为代价来换取降低起动电流来实现的。所以不能一概而以电机功率的大小来确定是否需采用星三角起动，还的看是什么样的负载，一般在需要起动时负载轻，运行时负载重可采用星-三角起动。

典型手动控制的Y―降压起动的控制线路如图2所示。

该电路采用了接触器 KM2 和 KM3 的动断辅助触点做电气连锁，能保证启动和运行两种状态的准确性与可靠性，也避免了误按起动按钮造成相间短路，但该电路在切换的过程中始终靠操作人员来控制其切换时间，有时很难准确把握切换时间的准确性，一旦起动时间过长，电机绕组会因为很大的起动电流而发热，影响电机的使用寿命，而且要求人员控制其切换时间。

时间继电器自动控制的 Y- 降压起动控制电路如图3所示。

该电路在控制电路中多了一个时间继电器控制支路，并用时间继电器的动断触点对起动接触器 KM2 的控电路进行连锁，既实现了电气连锁的安全，又减轻了操作人员的劳动强度。当然，该电路中多了时间继电器，就增添了又一个维修环节，而且时器间继电器在具体使用中往往由于电机的频繁启动很容易损坏。在实际的时间继电器控制电路中，应尽量减少继电器触点的数量，保证继电器工作的稳定，如图4所示。

3）自耦变压器降压起动

电路如图5所示，电动机自耦变压器减压起动是将自耦变压器一次侧接在电网上，起动时定子绕组接在自耦变压器二次侧上。这样，起动时电动机获得的电压为自耦变压器的二次电压。待电动机转速接近电动机额定转速时，再将电动机定子绕组接在电网上即电动机额定电压上进入正常运转。这种降压起动适用于较大容量电动机的空载或轻载起动。

结束语 三相异步电动机的起动控制，并讨论了控制电路常见的接法，对于三相异步电动机的起动控制进行了总结。

参考文献：

[1] 税书锦.鼠笼式异步电动机故障检测装置的研究[D].哈尔滨工业大学.2007.

[2] 单德良.三相异步电动机单相运行分析[D].青岛大学.2009.

[3] 刁庆成.三相异步电动机的启动[J].中外企业家，2013.