三相异步电动机的几种调速方式

1、二相异步电动机的几种调速方式三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率 f、电动机的极对数 p及转差率s均可太到改变转速的目的。从调速的本质来 看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调 速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速 电动机，改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速指时转差率不变，因此无转差 损耗，如多速电

2、动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速 方法属低效调速，如转子串电阻调速方法，能量就损耗在转子回路中；电磁离合器的调速方法，能量损耗 在离合器线圈中；液力偶合器调速，能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而 增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下： 具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速

3、特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供 变频电源的变频器，变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类，目前国内大都使 用交直交变频器。其特点： 效率高，调速过程中没有附加损耗； 应用范围广，可用于笼型异步电动机； 调速范围大，特性硬，精度高；技术复杂，造价高，维护检修困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串入可调节的附加电势来改变电动机的转差，达到调速的目的。

4、大 部分转差功率被串入的附加电势所吸收，再利用产生附加的装置，把吸收的转差功率返回电网或转换能量 加以利用。根据转差功率吸收利用方式，串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速 形式，多采用晶闸管串级调速，其特点为：可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上，效率较高；装置容量与调速范围成正比，投资省，适用于调速范围在额定转速70%- 90%的生产机械上；调速装置故障时可以切换至全速运行，避免停产； 晶闸管串级调速功率因数偏低，谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的

5、转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻 越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级 调速，机械特性较软。五、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩 与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调 速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电 动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2： 1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提

6、供电压变化的电源，目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器 以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点：调压调速线路简单，易实现自动控制；调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中，效率较低。压调速一般适用于 100KW以下的生产机械。六、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源（控制器）三部分组成。直流励磁电源功 率较小，通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成，改变晶闸管的导通角，可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系，都能自由转动。电枢与 电动机转子同轴联接称主动部分，由电动

7、机带动；磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极 均为静止时，如励磁绕组通以直流，则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极，其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时，由于电枢与磁极间相对运动，因而使电枢感应产生涡流，此涡流与磁 通相互作用产生转矩，带动有磁极的转子按同一方向旋转，但其转速恒低于电枢的转速 N1,这是一种转差调速方式，变动转差离合器的直流励磁电流，便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速 特点：装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便；调速平滑、无级调速； 对电网无谐影响； 速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率，要求平滑动、短时低速运行的生产机械

8、。七、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置，一般由泵轮和涡轮组成，它们统称工作轮，放在密封壳体中。壳中充入 一定量的工作液体，当泵轮在原动机带动下旋转时，处于其中的液体受叶片推动而旋转，在离心力作用下 沿着泵轮外环进入涡轮时，就在同一转向上给涡轮叶片以推力，使其带动生产机械运转。液力耦合器的动 力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中，改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速，作到无级调速，其特点为：功率适应范围大，可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要；结构简单，工作可靠，使用及维修方便，且造价低；尺寸小，能容大；控制调节方便，容易实现自动控制。本方法适用于风机、水泵的

9、调速。学习参考直流电动机参数术语解释直流电动机作为机电执行元部件，内部有一个闭合的主磁路。主磁通在主磁路中流动，同时与第二个电路 交链，其中一个电路是用以产生磁通的，称为激磁电路，另外一个是用来传递功率，称为功率回路或者电 枢回路。现行的直流电动机都是旋转电枢式，也就是说激磁绕组及其所包围的铁芯组成的磁极为定子，带 换向单元的电枢绕组和电枢铁芯结合构成直流电动机的转子。I .转矩：电动机得以旋转的力矩，单位为 kg .m 或N. m ;2转矩系数：电动机所产生转矩的比例系数，一般表示每安培电枢电流所能产生的转矩大小；3 .摩擦转矩：电刷、轴承、换向单元等因摩擦而引起的转矩损失；4. 启动转矩：

10、电动机启动时所产生的旋转力矩；5 .转速：电动机旋转的速度，工程单位为r/min ，即转每分，在国际单位制中为rad/s，即弧每秒；6电枢电阻：电枢内部的电阻，在有刷电动机里一般包括电刷与换向器之间的接触电阻，由于电 阻中流过电流时会发热，因此总希望电枢电阻尽量小些；7电枢电感：因为电枢绕组是由金属线圈构成，必然存在电感，从改善电动机运行性能的角度来 说，电枢电感越小越好。8.电气时间常数：电枢电流从零开始达到稳定值的63.2%时所经历的时间。测定电气时间常数时，电动机应处于堵转状态并施加阶跃性质的驱动电压。电气时间常数工程上常常利用电枢绕组的电阻Ra和 电感La求出：Te=La / Ra9机

11、械时间常数：电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%时所经历的时间。测定机械时间常数时，电动机应处于空载运行状态并施加阶跃性质的阶跃电压。机械时间常数工程上常常利用电动机转子的 转动惯量J和电枢电阻Ra以及电动机反电动势系数Ke、转矩系数Kt求出：Tm=J * Ra/Ke * Kt10转动惯量：具有质量的物体维持其固有运动状态的一种性质。II 反电动势系数：电动机旋转时，电枢绕组内部切割磁力线所感应的电动势相对于转速的比例 系数，也称为发电系数或感应电动势系数。12 .功率密度：电动机每单位质量所能获得的输出功率值，功率密度越大，电动机的有效材料的利用率就越高。13.转子：rotor14.定

12、子：stator15.电枢：armature16.励磁：excitati on同步电动机的原理同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁 场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即 同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。学习参考同步电动机在结构上大致有两种：1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子如图 1所示，从图中可看出来，它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的 磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只

13、滑环上面。磁场 线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中， 直流发电机是装在电动机轴上的,用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼 绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生 感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转 子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这 样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止

14、。2、转子不需要励磁的同步电机转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种 的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面，如图 2所示。所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用 来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。 显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠 笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步。同步电动机的基本工作原理和结构（图）1

15、 结构同步电机有旋转磁极式和旋转电枢式两种结构形式。由于旋转磁极式具有转子重量小、制造工艺较简单、通过电刷和滑环的电流较小等优点，大中容量的同步电动机多采用旋转磁极式结构。根据转子 形状的不同，旋转磁极式又可分为凸极式和隐极式两种，如图6.1所示。凸极式多用于要求低转速的场合,其转子粗而短，气隙不均匀。隐极式多用于要求高转速的场合，其转子细而长，气隙均匀。同步电机与其他旋转电机一样，由定子和转子两大部分组成。旋转磁极式同步电机的定子主 要由机座、铁心和定子绕组构成。为减小磁滞和涡流损耗，定子铁心采用薄硅钢片叠装而成，定子铁心的 内表面嵌有在空间上对称的三相绕组。转子主要由转轴、滑环、铁心和转子

16、绕组构成。为兼顾导磁性能和 机械强度的要求，转子铁心常采用高强度合金钢锻制而成。转子铁心上装有励磁绕组，其两个出线端与两 个滑环分别相接。为便于启动，凸极式转子磁极的表面还装有用黄铜制成的导条，在磁极的两个端面分别 用一个铜环将导条连接起来构成一个不完全的笼形启动绕组。2工作原理同步电动机工作时，定子的三相绕组中通入三相对称电流，转子的励磁绕组通入直流电流。在定子三相对称绕组中通入三相交变电流时，将在气隙中产生旋转磁场。在转子励磁绕组中通入 直流电流时，将产生极性恒定的静止磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等，转子磁场 因受定子磁场磁拉力作用而随定子旋转磁场同步旋转，即转子以等同

17、于旋转磁场的速度、方向旋转，这就 是同步电动机的基本工作原理。定子旋转磁场与转子的速度为，称为同步转速。它的大小只决定于电源频率的大小和定、转子的极对数 p,不会因负载变化而改变。定子旋转磁场或转子的旋转方向决定于通入定子绕组的三 相电流相序，改变其相序即可改变同步电动机的旋转方向。同步电动机的工作原理同步电动机的原理同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕 组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是 超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功 率因素的。同步

18、电动机在结构上大致有两种：1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相 互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只 小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转 子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼 绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生 感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢

19、慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转 子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这 样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。2、转子不需要励磁的同步电机转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种 的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面。所以 是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转 矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是 由定子感应出来的，

20、因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去 了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步。发电机简介一、汽轮发电机绝缘结构简介：汽轮发电机是双环氧玻璃纱包多股扁铜线。其绝缘有“ B”级和“F”两种。其绝缘又分为股间绝缘、 排间绝缘、层间绝缘、对地绝缘及绕组端部绝缘。其填充料为石英粉、环氧树脂和云母粉加环氧树脂。 通过加热、挤压成型，然后涂刷半导体漆和绝缘漆。汽轮发电机转子绕组的匝间绝缘是用玻璃漆布和环氧树脂制成的板条构成的，其槽间绝缘是用玻璃漆布和环氧树脂制成的“ U型材料。其中匝间绝缘板中有和绕组通风孔相同的风孔。 汽轮发电机的定子贴心是由 0.5m

21、m或0.35mm厚的硅钢片叠加而成的。因为定子铁心中磁场是交变的， 为了减少铁心的涡流损耗，硅钢片间也需要加以绝缘。其绝缘结构主要是起消除环流作用的，所以每 片硅钢片之间要喷涂均匀的绝缘漆。汽轮发电机在长期运行过程中，由于受到电、热、机械力的作用和不同环境条件的影响，绝缘会逐渐 老化，以至丧失其应有的绝缘性能，因而使发电机不能继续安全的运行。汽轮发电机常见的故障如定 子相间短路、定子匝间短路、定子接地以及转子匝间短路和接地等事故均是因为绝缘损害所造成的。 汽轮发电机故障的检修内容大都是对绝缘结构的检查、修复和更换。因此对于从事发电机检修工作的 人员来说，了解汽轮发电机绕组的绝缘结构，掌握各种常

22、用绝缘的性能及施工工艺是十分必要的。二、汽轮发电机绕组绝缘结构的基本要求：1、耐热性：汽轮发电机再运行中要发热，导致其温度升高，因而要求其绝缘能耐高温，既要求绕组绝缘应采用相应耐热等级的绝缘材料。汽轮发电机常用的绝缘材料一般为啊A、EB F、H五个耐热等级。各级绝缘材料允许最高温度已经在绝缘材料里介绍过了，这里就不在论述。汽轮发电机绝缘的寿命随工作温度升高而急剧下降，运行中绕组绝缘最热点的温度不得超过规定。普通汽轮发电机绕组的绝缘一般选用B级。其耐热温度为130度。2、耐电性：汽轮发电机的绕组绝缘要长期处在几千伏到几万伏的强电场作用之下，所以必须要具有很好的耐电性 能。耐电性能是指耐电强度和耐

23、电晕性能而言，耐电强度通常用单位厚度绝缘的击穿电压来衡量。 汽轮发电机在运行中，受工作电压的长期作用同时又受到大气过电压和内部过电压冲击波的瞬时作 用，当电压达到某一值时，绝缘将产生电击穿、热击穿或化学击穿的现象。这个击穿电压值与绝缘的 厚度、温度、散热条件以及本身老化程度和固有缺陷等许多因素有关。所以随着绝缘厚度增加，材料 利用率有所下降。因此，绕组绝缘厚度也不是可以随意增加的。3、耐电晕性：在6KV及以上的汽轮发电机定子绕组，在运行中都可能发生电晕现象，即由于绝缘表面电场分布的不 均匀，则在局部电场强度达到一定数值时，其周围气体局部电离，产生辉光放电，就叫电晕。电晕将 产生热效应和臭氧，氮

24、等化合物，同时损坏绝缘。因此对电压在6KV以上的汽轮发电机绕组均要采取防电晕措施。良好的绝缘在直流电压作用下形成三种电流，电容充电形成的电容电流，介质极化形成的吸收电流和 传导电流。由于电容和吸收电流随所加的电压时间增加而衰减，因而测得的绝缘电阻随加压时间的增 加而增大，这种绝缘电阻随加压时间的增加而增大的现象称为绝缘的吸收现象，这部分电流叫做吸收 电流。当绝缘受潮污损时，传导电流成份大大增加，吸收现象变得不明显。于是可以利用吸收现象来 判别绝缘是否受潮。所谓吸收比就是指加压60s时的绝缘电阻与加压 15s时绝缘电阻阻值之比。4、介质损失角：在外施交流电压下，绝缘将产生介质损耗。介质损耗的存在

25、使流过绝缘的安全电流超前于外施电压的 相位角略小于90度，由于介质损耗的存在，会使绝缘发热，因此对于高压汽轮发电机，其绝缘层厚、 散热差，必须严格控制其介质损耗，以防止因介质损耗过大而发生热击穿的绝缘损坏事故。5、机械性能：在运行中，汽轮发电机绕组的绝缘要求受频率为100Hz的电磁力的频振作用，因而引起汽轮发电机绕组振动。尤其是在三相突然短路形成的强大电流冲击下，绕组绝缘槽部和端部将受到强大电磁力的作 用，有可能使其定子绕组损坏，甚至严重损坏。因此，要求其绕组的绝缘结构要具有良好的机械性能， 绕组的槽部和端部要固定牢靠、结实，以限制其变形。二、定子绕组的绝缘结构：汽轮发电机定子绕组的结构有两种

26、形式，一种是框式，另一种为条式。所谓框式线圈既把两个线圈边 和端部都做在一起如框型。这种线圈因成型、嵌线都很麻烦，目前大中型汽轮发电机中已不采用。条式线圈称为线棒，他的元件仅为一个线圈边。一般中型以上汽轮发电机都采用这种线棒，其每槽内 嵌入两个线圈边。1、股间绝缘：条式线圈由多股铜线并联而成，同时为使各股导线的感应电势均衡，以防止形成环流，所以股间不仅 要有绝缘，而且还要经过换位嵌放。股间绝缘的损坏造成股间短路，会失去换位效果。短路严重时会 使线棒局部过热，引起线棒主绝缘损坏。为了实现股间绝缘和换位的效果，其股间绝缘一般采用一根 绝缘铜线与一根裸铜线相间编织的方式。股间绝缘材料多为醇酸树脂侵渍

27、的玻璃丝。在换位处绝缘易 损坏，应加垫绝缘薄块，并进行胶化，使其完全胶固成一个整体，然后再包主绝缘。2、排间绝缘和层间绝缘：同一线棒的两排铜线之间的直线部分需垫用环氧酚醛玻璃丝板，端部垫以醇酸玻璃软云母板，构成排 间绝缘，同一槽内上、下线棒之间垫以酚醛玻璃板构成层间绝缘。3、对地绝缘：由多股铜线组成线棒的线心经过胶化成型之后，外面再包敷多层云母带组成对地绝缘。对地绝缘是线 棒的主绝缘，其质量好坏将决定汽轮发电机能否可靠运行，所以应特别注意检查与试验。汽轮发电机 线棒主绝缘必须采用机械强度高，化学性能稳定、耐高温和电气绝缘性能好的材料，目前主要使用云 母和云母制品。线棒主绝缘有两种结构形式，一种

28、是烘卷式绝缘，另一种是连续式绝缘。由于烘卷式绝缘有较大的缺 点，目前我国已不采用。检修老型号汽轮发电机时，可能会遇到这种绝缘结构，届时可以查阅有关资 料、检修记录、检修总结来确定检修方案。连续式绝缘的槽部及端部都是由云母带连续包绕的，然后侵胶而成。这种绝缘最大的优点是槽部与端 部绝缘之间没有接头，也就没有了烘卷式绝缘的弱点，因此连续式绝缘得到广泛的应用。在主绝缘层的外面，为了防止绝缘的损坏，还要添加一层保护层保护层采用的是无碱玻璃丝带，在直接线部分应平包，在端部应用半叠绕的方式。为了改善槽部元件四个棱角的电场集中现象，常在元件上下两窄面充填半导体材料，相当于增大了导 体的圆角半径，从而消弱了该

29、处电场集中效应，来提高绝缘安全运行的环境水平。4、端部绝缘结构和斜边间隙：对于采用连续式绝缘结构的线圈，其端部的绝缘厚度可以比槽部绝缘厚度减薄20%或更多一些。端部斜边间隙不但要考虑通风散热，嵌线操作方便，还要注意异相间隙，起防电晕电压以及在耐压试验时 不发生闪络。5、线圈端部连接绝缘及端部绝缘间距：线圈端部连接有连接线、铜排引线、极间连线和冷却水管，固定件包括端部支架和端箍。对于大容量 汽轮发电机，其端部连接件绝缘一般采用5438-1玻璃粉云母带半叠绕包绝缘，最后再半叠绕包一层包带。并头套的绝缘一般采用环氧玻璃纤维压制的绝缘盒，套在外面。盒内的填充料为环氧树脂和石英粉等。为了满足嵌线的工艺要

30、求和防止耐压试验时对地放电，线圈端部绝缘间距应符合汽轮发电机安全运行 的要求。6、电晕及其防止：高压汽轮发电机定子线圈在通风口及端部出槽口处绝缘表面的电场分布是不均匀的，容易发生电晕现 象。当线圈绝缘表面经低电阻防晕层处理后，电场分布变得较为均匀这样就基本上可以避免电晕的产 生。防晕层处理可以在线棒直线部分主绝缘的表面先涂刷一层半导体漆至伸出槽口40至50mm处为止。然后平包一层无碱玻璃丝带，再涂刷一次半导体漆，并让漆渗入玻璃丝带内。再线圈端部也先涂一层半 导体漆，使之与槽绝缘重叠 10-20mm然后半叠包一层玻璃丝带，再在外面涂一次半导体漆即可。三、隐极式转子绕组绝缘结构：这里只以气体外冷的

31、隐极式转子绕组为例，气体外冷式隐极转子绕组的绝缘结构其转子绕组由裸扁铜 线绕制而成，匝间绝缘用环氧玻璃布板或复合纸垫条外包薄膜粘带构成。槽衬可用塑性槽衬，也可用 环氧玻璃刚性槽衬，楔下垫条及槽底垫条均采用环氧玻璃布板制成。隐极式转子的端部线圈绝缘是环 氧玻璃布板制成的弧型瓦块。其匝间绝缘是环氧玻璃布垫块等组成的。异步电动机的保护异步电动机的保护是个复杂的问题。在实际使用中，应按照电动机的容量、型式、控制方式和配电设备等 不同来选择相适应的保护装置及起动设备。电动机的保护与控制关系电动机的保护往往与其控制方式有一定关系，即保护中有控制，控制中有保护。如电动机直接 起动时，往往产生 47倍额定电流

32、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，由配套的保护装置来完成。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（并联在晶闸管上）负载。这种控制

33、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。下面结合产品作些介绍。1 电流检测型保护装置（1）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，

34、 它还具有断相保护及负载不平衡保护功能等。例如从ABB公司引进的T系列双金属片式热过载继电器；从西门子引进的3UA5 3UA6系列双金属片式热过载继电器；JR20型、JR36型热过载继电器，其中 Jn36型为二次开发产品，可取代淘汰产品JRI6型。（2）带有热一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。例如从ABB公司引进的M611型电动机保护用

35、断路器，国产DWI5低压万能断路器（200 630A）、S系列塑壳断路器（100、200、400入）。（3）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： 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。 动作时间可选择（符合GBI4048. 493标准）。标准型（10级）：7. 2ln（In为电动机额定电流），4 10s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

36、护。慢动型（30级）:7. 2In时，930s动作，用于如鼓风机电机等起动时间长的电动机过载保护。 电流整定范围广。 其最大值与最小值之比一般可达34倍，甚至更大倍数（热继电器为1 . 56倍）,特别适用于电动机容量经常变动的场合（例如矿井等）。 有故障显示。由发光二极管显示故障类别，便于检修。（4）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

37、； 欠电压或过电压； 过电流（过载）运行； 堵转； 失载（机轴断裂，传送带断开或泵空吸造成工作电流下跌）； 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。（5）带有电子式脱扣的电动机保护用断路器其动作原理类同上述电子式过电流继电器或固态继电器。功能主要有：电路参量显示 （电流、电压、功率、功率因数等 ），负载监控（按规定切除或投入负载）， 多种保护特性（指数曲线反时限、I2t曲线反时限、定时限或其组合 ），故障

38、报警，试验功能，自诊断功能， 通信功能等。产品如施耐德电气公司生产的M系列低压断路器。(6) 软起动器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。2 温度检测型保护装置(1) 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。产品如JW2温度继电器。(2) 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

39、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。产品如 sPB、DRB型热保护器。(3) 检测线圈测温电动机定子每相绕组中埋入1 2个检测线圈，由自动平衡式温度计来监视绕组温度。(4) 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 101000倍。使用时，配以电子电路检测，然后使继电器动作。产品如JW9系列船用电子温度继电器。保护装置与异步电动机的协调配合为了确保异步电动机的正常

40、运行及对其进行有效的保护，必须考虑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。1 过载保护装置与电动机的协调配合(1) 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。(2) 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。(3) 过载保护装置的动作时间应比导线热特性小一点，才能起

41、到供电线路后备保护的功能。2 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(如断路器或熔断器等)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lj ,若考虑熔断器特性的分散性，则交点电流有Is及IB两个，此时就要求Is及以下的过电流应由过载保护装置来切断电路，lb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Is IB范围内就很难确保有选择性.因此

42、要求该范围应尽量小。从现行IEC标准规定来看，极限值为Is = O.75lj ,Ib = 1 25IJ o目前过载保护装置的额定接通和分断能力均按0. 75IJ考核，显然偏低一些，从IEC标准修改的动向，今后有可能按IJ考核，以提高其可靠性。因此上述的协调配合应既考虑其选择性，又考虑其额定接通和分断能力。结语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

43、的电动机保护形式(从实际使用情况看，目前使用量占大多数)；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，则采用带热一 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电动机再起动技术1 前言随着工业的发展，企业内具有数千台电动机的供配电系统已屡见不鲜。如此庞大的供配电系统发生故障的 概率是很高的，一旦发生故障就会造成几十台甚至几百台电动机停止运行。电动机通常是企业内转动设备 的主要动力，大量电动机的停运将给企业造成很大经济损失及生产的混乱，特别是大型连续化生产要

44、求非 常高的危急企业，还可能引发其他设备及人身事故，损失更为严重。目前电动机再起动的方法及技术有许 多种，而且各有千秋，如何根据经济技术比较确定企业需要的电动机再起动方法与技术是一个摆在我们面 前的关键问题。2 供配电系统故障对电动机供电回路的影响电动机的再起动过程分为两部分，即：当供配电系统发生故障时电动机开始失速；故障切除电源恢复后电 动机再加速至原转速。分析电动机再起动技术应首先了解供配电系统故障对电动机供电回路的影响。供配电系统故障的不同对电动机供电回路的影响也不一样，再起动处理的方法也应有区别。供配电系统故 障分单相接地、两相短路、三相短路、对称及不对称等多种故障形式，但对电动机供电

45、回路的影响主要取 决于故障的时间及电压降低的幅度。2 .1瞬时欠压瞬时欠压(Voltage Sag )是瞬时的电压降低，而不是电压的消失，其过程分为电压降低与电压恢复两部 分。供配电系统发生故障的瞬时，由于感应电动机转子的磁链不能突变，原有的电流将继续存在，并在定 子绕组端子间感应电压。该感应电压并不立即下降，而且能保持相当长时间，此电压称为残余电压。由于 残余电压的存在，如果电源断开后，很快又再次合闸，将出现较大的合闸冲击电流及冲击转矩，冲击大小 由合闸瞬间电动机的残余电压大小及相位决定。根据电动机残余电压衰减的不同瞬时欠压可分为断电故 障、近距离短路故障和远距离短路三种形式：断电故障是指电

46、动机群与供配电系统断开所引起的故障。发生的原因重要是误操作。例如，误将运行变电 所的电源断开。断电故障时，由于电动机转子中的电磁能没有任何消耗，电动机残余电压衰减的很慢。断 电故障在瞬时欠压中发生的概率最低。近距离短路故障是指在与电动机电气距离较近处发生的短路故障。在近距离短路故障时，电动机转子中的 电磁能因向短路点提供短路电流而很快衰减，因此残余电压衰减的也很快。近距离短路故障在瞬时欠压中 的发生率较高。远距离短路故障是指在与电动机电气距离较远处发生的短路故障。在远距离短路故障时，电动机转子中的 电磁能也因向短路点提供短路电流而有所衰减，残余电压衰减的较快，但比近距离短路故障衰减的慢些。 远

47、距离短路故障在瞬时欠压中的发生率最高。电动机的残余电压不仅与短路故障的电气距离有关而且还与故障的形式有关，如果供配电系统内具有补 偿电容器将会降低残余电压的衰减速度。为了防止由于残余电压的存在对电动机所产生的冲击，BZT (备用电源自动投入)等保护应在电动机母线电压衰减小于0.33 pu V/HZ 时才能动作，或作用于电源电压与电动机残余电压之间的相差小于30内。电动机残余电压衰减速度直接影响采用小于0.33 pu V/HZ 保护的动作时间，以及电动机母线电压的恢复及电动机再起动的时间。瞬时欠压时因电压快速恢复会发生仅部分电动机停运的情况，此时电动机再起动技术的处理应是躲过电动 机残余电压的影

48、响，然后立即将停运的电动机直接再起动。2.2短时失压短时失压与瞬时欠压的区别在于残余电压是否消失。短时失压是电压降低至消失而后电压才恢复。产生的 原因主要是继电保护时差配合等原因无法实现快速切除故障。故障发生瞬间，电动机的电流与转矩陡然增 大，然后逐渐振荡衰减，而残余电压和转速也开始逐渐下降。电源恢复瞬间，电动机的电流与转矩也会迅 速增大，然后逐渐振荡衰减，而转速也开始逐渐上升，经过短时的振荡后稳定在某一数值上。供配电系统发生短时失压时，低压电动机交流接触器已断开，非再起动的高压电动机均跳闸，电动机转速 下降很多，此时 BZT等保护可立即动作。母线电压恢复后，电动机再起动技术的处理应是将全部参

49、加再起 动的电动机再起动，但采用的电动机再起动方法与技术不同再起动的过程也各异。2.3长期失压长期失压是指供配电系统电压消失时间通常大于10秒的故障。当电动机所在的母线发生长期无法恢复的故障时，电动机已全部停止运转。为了防止电动机随供配电系统的恢复同时再起动而造成的设备事故及人 身伤亡，必须清除全部电动机的再起动信息。3电动机再起动方法正常运行时记录电动机的运行信息，供配电系统故障消除后，按故障前记录的电动机运行信息重新起动电 动机即完成了电动机再起动。按电动机再起动的过程中是否可以控制，再起动方法分为无控式与可控式两 种。3.1无控式再起动方法在供配电系统故障后电压恢复瞬时，按电动机的运行信

50、息，立即将所有参加再起动的电动机全部同时再起 动既为无控式再起动方法。该方法电路简单，使用电器元件很少，费用低，但存在如下缺点： 受到供配电系统容量的限制不能完成全部运行电动机均参加再起动。可因电动机残余电压而产生电流及转矩冲击。由于多台电动机同时起动会产生很大的非周期冲击电流，可能造成变压器跳闸，同时也会造成电动机端电 压显著下降，电动机最大转矩低于负载转矩，使再起动失败。无法防止短时再次再起动以及再起动时间过长。3.2可控式再起动方法供配电系统故障时，将电动机的运行信息做瞬时的记录，供配电系统电压恢复后，禾U用各种控制方法按电 动机的运行信息，逐步将全部停运的电动机分期分批地再起动既为可控

51、式再起动方法。3.2.1时差控制式电动机群分批再起动时差控制式电动机群分批再起动方法是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的多个批次，每台电动机 固定在一个批次中，每批再起动电动机固定一个再起动时间，各批次再起动时间有一个时差，而且再起动 时间越长时差越大。时差控制式电动机群分批再起动的优点是控制方法简单，主要缺点是时差难以选择。时差选大了会使再起 动过程拖延很长时间，最后一批再起动电动机几乎是在完全停转的情况下满载起动，这使得许多电动机因 过电流而跳闸；时差选小了会出现相邻批次的再起动电流叠加，造成母线电压下降。由于电动机的转矩是 随着端电压平方成反比而变化的，电动机起动转矩也会大幅度下降，

52、再起动能耗增加，再起动的时间也随 着端电压的大幅度下降而更加延长，以致多批次再起动电流叠加，直至电源因过电流断电，再起动失败。另外，供配电系统的故障是非常复杂的，故障切除后再起动电动机母线的电压也是变化的，因此很难保证 不出现再起动电流叠加的现象。在一个变电所内不是全部电动机都处在运行状态，而是约有30%- 50%电动机处在备用状态，对于所内的每段母线运行的电动机台数也是根据生产和设备的需要而变化的，电动机的运行状态是随机的，一般在装机 容量的30%- 80%之间，特殊情况可达到10%- 100%。但该控制方法只能按 100%再起动装机容量来安排批次和时差，如某批内没有运行电动机，该控制方法只

53、能是空等一个时差。在供配电系统发生瞬时欠压中会 出现母线上仅数台电动机停运的情况，如这几台运行电动机都被分在后几批内，该控制方法也只能是空等 几个时差。3.2.2电压控制式电动机群分批再起动电压控制式电动机群再起动方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次，每台电动机也 固定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压，故障后电压恢复时用再起动电动机群的母线电 压控制各批电动机完成再起动任务。该方法与电压与电流控制式电动机群再起动方法相比简单一点，但因 为在再起动过程中再起动电流的变化很大，而母线电压变化较小，仅用母线电压控制很难实现监测电动机 的再起动状态。3.2.3电压与电流

54、控制式电动机群分批再起动与上述两种方法一样，该方法也是预先将全部参加再起动的电动机分为固定的许多批次，每台电动机也固 定在一个批次中。正常运行时监测电动机群的母线电压，而在故障后电压恢复时是用再起动电动机群的母 线电压与母线总电流共同控制各批电动机完成再起动任务的。在再起动过程中始终检测再起动电动机群的母线电压与母线总电流，如母线电压与母线总电流满足了再起 动要求就立即起动下一批电动机，直至再起动完成。如某批内没有运行电动机也立即起动下一批电动机， 没有任何等待。如多批内没有停运的电动机，该控制方法也可直接起动最后一批的电动机。在分批方法上即要考虑运行容量为100%的装机容量时的快速再起动，又

55、要兼顾由远距离短路瞬时欠压而引起的数台电动机停运现象。因此，在电压与电流控制式电动机群再起动方法中电动机群的分批是很严格 的，分不好还会出现电流冲击，电源开关跳闸，以致再起动失败。3.2.4电压与电流计算式电动机群分批再起动电压与电流计算式电动机群分批再起动对电动机群没有固定的分批，供配电系统电压恢复后，该方法立即 将停运的电动机按重要性及负载性质等条件排好再起动的顺序，根据预先设定的再起动最大电流Im及母线恢复电压计算出第一批应再起动的电动机的容量及台数，并立即再起动第一批机群。然后检测再起动电 动机群的母线电压及母线总电流，根据检测结果计算出下一批应再起动的电动机的容量和台数，并立即再 起

56、动该批电动机，以此类推，直至全部电动机再起动结束。电压与电流计算式电动机群分批再起动是目前最合理的再起动方法。3.2.5电压控制式、电压与电流控制式及计算式再起动方法的共同特点1）可靠性高这三种方法的构成都非常简单，参加运行的元件很少，而且元件也都很先进，因此可靠性很高。2）再起动速度快再起动时间是与负载成正比，与恢复电压平方成反比，即负载越大再起动时间越长，恢复电压越高再起动 时间越短。这三种方法是在保证母线电压的情况下完成再起动的，因此再起动是在高起动电压的条件下执 行的，从而使再起动时间减少。3）防止残余电压引起的电流冲击这三种方法对瞬时欠压故障采用了一定延时，即供配电系统断电后保持一段

57、延时后再开始再起动，给电动 机机端残余电压一个衰减时间，在延时期间即使电压已经恢复也不开始再起动，防止了电动机群再次合闸 冲击。4）防止短时再次再起动这三种方法在再起动结束的一段时间内，将该段母线的再起动回路闭锁，以防止短时内连续再起动使电动 机群超过允许温度而损坏。5）防止再起动时间过长当由于恢复电压较低、负载过重等原因使再起动长时间不能结束时，这三种方法可自动结束以后各批再起 动，防止拖垮电网或引起电气设备的损坏。6）应有动作反映时间在这三种再起动方法中，某一批再起动指令发出后与下一批再起动指令发出前应有一个动作反映时间。该 时间包括控制元件指令发出时间、开关动作时间、电动机起动电流非周期分量衰减时间以及控制元件电压 与电流的测量反映时间。3.2.6电压与电流控制式及计算式再起动方法的共同特点除了上述与电压控制式的共同特点外，电压与电流控制式及电压与电流计算式电动机群分批再起动方法还 具有以下特点：1）可控制再起动电流在再起动过程中再起动电流始终小于Im。该电流值一般小于变压器额定电流三倍，因此可