三相异步电动机的控制和运行维护论文

1国家职业资格（二）级论文职业（工种）：维修电工题目：三相异步电动机的控制和运行维护基础姓名：身份证号码：等级：二级日期：2012年7月12日2摘要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，各种电动机在工业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在广大的生产企业中，三相异步电动机被广泛地应用于生产的各个领域。由于三相异步电动机的发展及广泛的应用，它的控制、保养和运行维护工作也越来越重要。本文主要结合本单位实际介绍三相异步电动机的工作原理和一般控制，还有三相异步电动机的运行维护。关键词三相异步电动机控制运行维护3目录摘要———————————————————2引言———————————————————4第一章电动机种类及三相异步电动机工作原理——41.1电动机种类—————————————41.2三相异步电动机的结构及工作原理———5第二章三相异步电动机的控制—————————72.1三相异步电动机的一般控制————————72.2三相异步电动机的软启动控制———————82.3三相异步电动机的变频控制———————102.4三相异步电动机的PLC控制———————10第三章电动机的运行维护—————————103.1电动机启动前的准备—————————103.2启动时应注意的问题—————————113.3电动机运行中的监视—————————113.4电动机的定期检查和保养———————13结论————————————————————144引言我供职与重庆建峰化工股份有限公司三聚氰胺分公司，有两套年产三聚氰胺3万吨装置，共运行有三相异步电动机200余台，在生产过程中发挥着极其重要的作用。下面结合本故事实际，通过对三相异步电动机的控制及运行维护的探讨，希望能对从事电气工作和安全管理工作的人员有所帮助。一、电动机种类及三相异步电动机工作原理1.1电动机种类电动机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。1.1.1.根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。1.1.2.电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。1.1.3.电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。1.1.4.电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。1.1.5.电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。51.1.6.电动机按电压等级的不同可以分为三相高压电动机和三相电压电动机。本公司现场装置主要运行有三相高压电动机和三相低压异步电动机，本文主要讨论三相低压异步电动机的控制及现场日常的运行维护。1.2三相异步电动机的结构及工作原理电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。目前较常用的主要是低压交流电动机，它可分为三相异步电动机和单相交流电动机两种。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。本文主要以三相异步电动机为例介绍电动机的结构及工作原理。1.2.1三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构主要由两个部分组成，一是固定不动的部分（简称定子），二是可以自由旋转的部分（简称转子）。定子与转子之间有一个很小的气隙。此外，还有机座、端盖轴承、接线盒、风扇等其他部分。异步电动机根据转子的绕组的结构不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机的转子绕组本身自成闭合回路，整个转子形成一个坚实的整体，其结构简单牢固、运行可靠、价格便宜，应用最为广泛，小型异步电动机绝大部分属于这类。绕线式异步电动机的结构比鼠笼式复杂，但启动性能较好，需要时还可以调节电动机的转速。本文主要讨论三相鼠笼式异步电动机的结构。异步电动机基本结构:定子、转子1.定子6定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。2.转子鼠笼式转子结构示意图如图转子是异步电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转，通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。3.机座机座是电动机的外壳和支架，它的作用是固定和保护定子铁心、定子绕组并支撑端盖，所以要求机座具有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种作用力。中、小型异步电动机通常采用铸铁机座，定子铁心紧贴在机座的内壁，电动机运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去，因此，为了增加散热面积，在机座表面装有散热片。对大型异步电动机，一般采用钢板焊接机座，此时为了满足通风散热的要求，机座内表面与铁心隔开适当距离，以形成空腔，作为冷却空气的通道。1.2.2三相异步电动机的工作原理：当定子绕组通入三相交电流时便形成旋转磁场，它以同步转速n1在空间顺时针旋转（下图虚线瞬间磁场部分）。静止的转子导体切割旋转磁场而产生感应电动势，按右手定则决定电势方向（相当旋转磁场固定不动，转子逆时针方向旋7转）。由于转子是一个短路绕组，感应电动势在绕组中产生电流，电流方向上半部流出纸面，下半部流入纸面。转子电流与旋转磁场相互作用而产生电磁力F（左手定则确定其方向），电磁力作用再转子上形成电磁转矩，使转子以转速n按旋转磁场方向旋转。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原则是：(1)三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场，其转速为异步转速且n=60f/p式中：f为电源频率，单位为Hz；p为电机极对数。(2)转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动，其转速（n1）小于同步转速（n）。异步电动机的转速不可能达到定子旋转磁场的转速，即同步转速，因为如果到达同步转速，则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动，随之在转子导体中不能感应出电势和电流，也就不能产生推动转子的电磁力。因此，异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。又因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。（4）异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。二、三相异步电动机的控制2.1三相异步电动机的一般控制较常用的三相异步电动机控制主要包括点动控制、自保控制、正反转控制、星三角降压启动控制。1.点动控制一般使用在机床电路和行车控制电路中，在三胺装置中没有使用。控制时，按下启动按钮，电机转动，松开按钮，电机停止；一般使用在负荷不大，电机功率不高，不需要连续运行的电机控制中。82.自保控制大量应用在三胺装置的各个方面。控制时，按下启动按钮，KM线圈得电，电机启动，KM的辅助常开触头闭合，短接启动按钮两端，松开启动按钮，控制线路通过KM的辅助常开触头自保持；按下停止按钮，KM线圈失电，KM的辅助常开触头释放，电机停止。在需要连续运行的装置中，这种控制方式大量使用。除了控制外，控制线路一般还提供了保护、测量、指示等一系列装置，保证电机安全稳定运行。由于电子技术特别是微电子技术的发展，一种电机综合保护仪（俗称马达保护器）被广泛应用于电机控制线路中，在三胺装置中，所有重要设备的电机大都采用马达保护器对电机进行保护。3.正反转控制这种控制方式在三胺较少应用。控制时，按下正转按钮，KM1线圈得电，电机正转，KM1的辅助常开触头闭合，短接正转按钮两端，松开正转按钮，控制线路通过KM1的辅助常开触头自保持；按下停止按钮，KM1线圈失电，KM1的辅助常开触头释放，电机停止；按下反转按钮，KM2线圈得电，电机反转，KM2的辅助常开触头闭合，短接反转按钮两端，松开反转按钮，控制线路通过KM2的辅助常开触头自保持；按下停止按钮，KM2线圈失电，KM2的辅助常开触头释放，电机停止。由于正反转线圈不能同时得电（发生相间短路），需要在正反转控制线路中加入电磁联锁、机械联锁或包括前两者的双重联锁，保证线路的安全。4.星三角降压启动控制当电网中大容量电机全压启动时，启动电流会达到其额定电流的6-7倍，势必对电网产生巨大的冲击，甚至拉垮电网，影响其他在运电机的稳定运行，当然也对电机本身产生不良影响，因此降压启动，降低大容量电机的启动电流势在必行。星三角降压启动控制作为一种简单易行且经济稳定的降压启动方式被广泛应用于工业生产中。控制时，按下启动按钮，电机先工作在星形接法状态，定子绕组工作在220V电压下，启动电流大幅降低，当电机转动起来后，在一个时间继电器的控制下，电机从星形接法切换到三角形接法状态，定子绕组工作在380V全压状态下，电机完成从启动到正常运行较平稳的过程。在三胺现行装置中，由于更为先进的软启动器的应用，这种控制方式在三胺较少应用，仅仅应用于一组仪表空气压缩机成套系统中。2.2三相异步电动机的软启动器控制电压由零慢慢提升到额定电压，这样电机在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。并且可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。这就是软启动。9软启动器（softstart）是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为SoftStarter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。软起动与传统减压起动方式的不同之处是：（1）无冲击电流。软启动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。对电机无冲击，提高了供电可靠性，平稳起动，减少对负载机械的冲击转矩，延长机器使用寿命。（2）有软停车功能，即平滑减速，逐渐停机，它可以克服瞬间断电停机的弊病，减轻对重载机械的冲击，避免高程供水系统的水锤效应，减少设备损坏。（3）起动参数可调，根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流。软启动器主要有整流器、中间电路、逆变器、控制电路等组成。1、整流器：它与单相或三相交流电源相连接，产生脉动的直流电压。2、中间电路：有以下三种作用：a.使脉动的直流电压变得稳定或平滑，供逆变器使用。b.通过开关电源为各个控制线路供电c.可以配置滤波或制动装置以提高变频器性能。3、逆变器：将固定的直流电压变换成可变电压和频率的交流电压。4、控制电路：它将信号传送给整流器、中间电路和逆变器，同时它也接收来自这些部分的信号。其主要组成部分是：输出驱动电路、操作控制电路。主要功能是：a.利用信号来开关逆变器的半导体器件。b.提供操作变频器的各种控制信号。c.监视变频器的工作状态，提供保护功能。三胺软启动器有P-1201A/B、P-1108A/B、P-1111A/B、T404A1/A2/A37台软起动器（其中P-1108A/B和P-1111A/B为ABB产品，其他为施耐德产品）。102.3三相异步电动机的变频控制三相异步电动机在需要调速的场合，就需要通过变频器控制。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢