高啟動轉矩三相異步電機在梳棉機上的應用

分類：技術教程日期：2012-11-17 00:00:00 來源：西部工控網

　　1、高啟動轉矩三相異步電機概述

　　FXSQ132-4型高啟動轉矩三相異步電動機是為梳棉機錫林配套的主電機，具有起動轉矩高，起動電流小，起動迅速的特點。為了快速制動，高起動轉矩三相異步電動機附有直流制動器，該制動器反應靈敏。制動安全、可靠，適用于需頻繁起動，起動轉矩大，起動電流小，快速制動的場合。高效節能、溫升低、防纖維堵塞能力強、安全可靠等特點，適用于棉、毛、麻、絲及化學纖維等各種紡織、印染機械，能在多塵埃、短纖維、溫濕度高的環境下工作，也可以用于其它機械的驅動。

　　2 、高啟動轉矩三相異步電機的結構、原理和特點

　　2.1結構

　　圖1 三相異步電動機的分解圖

　　(一)定子(靜止部分)

　　1.定子鐵心: 定子鐵心的作用是作為電機磁路的一部分，并在其上放置定子繞組。

　　2.定子繞組:定子繞組的是電動機的電路部分，通入三相交流電，產生旋轉磁場。

　　定子三相繞組的接線方式

　　(1)星形接法(Y接)

　　(2)三角形接法(△接)

　　3.機座

　　(二)轉子(旋轉部分)

　　轉子是電動機的旋轉部分，包括轉子鐵心、轉子繞組和轉軸等部件。

　　1.轉子鐵心

　　作用:電機磁路的一部分，并放置轉子繞組。一般用0.5毫米厚的硅鋼片沖制、疊壓而成，硅鋼片外圓沖有均勻分布的孔，用來安置轉子繞組。

　　2.轉子繞組

　　作用是切割定子旋轉磁場產生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。根據構造的不同分為鼠籠式轉子和繞線式轉子。

　　(1)鼠籠式轉子：若去掉轉子鐵心，整個繞組的外形像一個鼠籠，故稱籠型繞組。小型籠型電動機采用鑄鋁轉子繞組，對于100KW以上的電動機采用銅條和銅端環焊接而成。

　　(2)繞線式轉子：繞線轉子繞組與定子繞組相似，也是一個對稱的三相繞組，一般接成星形，三個出線頭接到轉軸的三個集電環(滑環)上，再通過電刷與外電路聯接.

　　3. 轉軸

　　用以傳遞轉矩及支撐轉子的重量，一般由中碳鋼或合金鋼制成。

　　(三)其它附件

　　端蓋、軸承、軸承端蓋、風扇

　　2.2 原理

　　當向三相定子繞組中通過入對稱的三相交流電時，就產生了一個以同步轉速n1沿定子和轉子內圓空間作順時針方向旋轉的旋轉磁場。由于旋轉磁場以n1轉速旋轉，轉子導體開始時是靜止的，故轉子導體將切割定子旋轉磁場而產生感應電動勢(感應電動勢的方向用右手定則判定)。由于導子導體兩端被短路環短接，在感應電動勢的作用下，轉子導體中將產生與感應電動勢方向基本一致的感生電流。轉子的載流導體在定子磁場中受到電磁力的作用(力的方向用左手定則判定)。電磁力對轉子軸產生電磁轉矩，驅動轉子沿著旋轉磁場方向旋轉。

　　當電動機的三相定子繞組(各相差120度電角度)，通入三相對稱交流電后，將產生一個旋轉磁場，該旋轉磁場切割轉子繞組，從而在轉子繞組中產生感應電流(轉子繞組是閉合通路)，載流的轉子導體在定子旋轉磁場作用下將產生電磁力，從而在電機轉軸上形成電磁轉矩，驅動電動機旋轉，并且電機旋轉方向與旋轉磁場方向相同。

　　2.3 特點

　　異步電動機啟動時的要求：

　　1、電動機有足夠大的啟動轉矩。

　　2、一定大小啟動轉矩前提下，啟動電流越小越好。

　　3、啟動所需設備簡單，操作方便。

　　4、啟動過程中功率損耗越小越好。

　　鼠籠式異步電動機的啟動：

　　1、直接啟動

　　即啟動時加在電動機定子繞組上的電壓為額定電壓。三相異步電動機直接啟動的條件(滿足一條即可)

　　1、容量在7.5KW以下的電動機均可采用。

　　2、電動機在啟動瞬間造成的電網電壓降不大于電源電壓正常值的10%，對于不常啟動的電動機可放寬到15%。

3、可用經驗公式粗估電動機是否可直接啟動

　　優點：所需啟動設備簡單，啟動時間短，啟動方式簡單、可靠，所需成本低。

　　缺點：對電動機及電網有一定沖擊

　　2、降壓啟動

　　在電動機啟動時降低定子繞組上的電壓，啟動結束時加額定電壓的啟動方式。降壓啟動能起到降低電動機啟動電流目的，但由于轉矩與電壓的平方成正比，因此降壓啟動時電動機的轉矩減小較多，故只適用于空載或輕載啟動。

　　A、自耦變壓器(亦稱補償器)降壓啟動

　　(1)接線：自耦變壓器的高壓邊投入電網，低壓邊接至電動機，有幾個不同電壓比的分接頭供選擇。

　　(2)特點：設自耦變壓器的變比為K，原邊電壓為U1，副邊電壓U2= U1/K，副邊電流I2(即通過電動機定子繞組的線電流)也按正比減小，又因為I1= I2/K，則電源供給電動機的啟動電流為直接啟動時1/K2倍。因電壓降低了1/K倍，轉矩降為1/K2倍。

　　自耦變壓器副邊有2~3組抽頭，如二次電壓分別為原邊電壓的80 %、60%、40%。

　　優點：可按允許的啟動電流和所需的啟動轉矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭實現降壓啟動，定子繞組采用Y或Δ。

　　缺點：設備體積大，投資較貴。

　　B、星—三角(Y—Δ )降壓啟動

　　(1)接線：啟動時先將定子接成星形，啟動完再接成Δ。

　　(2)特點：啟動電流、電源電流和啟動轉矩只有直接啟動時1/3。

　　優點：設備簡單，價格低。

　　缺點：只用于正常運行時為Δ 接法，降壓比固定，有時不能滿足啟動要求。

　　C、延邊三角形啟動

　　即啟動時將電動機一部分定子繞組接成Y形，另一部分接Δ形。

　　特點：啟動是，每相繞組所承受的電壓，比接成全星形接法時大，啟動轉矩較大，但繞組結構較復雜，應用受限制。

　　D、串電阻(或電抗)降壓啟動

　　對鼠籠異步電動機可采用在啟動時給定子電路中串聯降壓電阻(或電抗器)的辦法來啟動電動機，待電動機啟動結束時再將電阻(或電抗器)短接，這種啟動方法簡單，但定子串電阻起動耗能多，主要用于低壓小功率電動機;定子串電抗啟動投資大，主要用于高壓大功率電動機。由于電阻上有熱能損耗，用電抗器則體積、成本較大，此法很少用。

　　3 、高啟動轉矩三相異步電機在梳棉機上的應用

　　3.1 梳棉機

　　梳棉機的前道工序是開清棉聯合機，后道工序是并條機，用于梳理棉纖維、棉型化纖和中長纖維，經過清棉工序的原料由棉箱或棉卷喂入本機，對棉層進行開松、混合、分梳和除雜，使呈卷曲狀的棉團分梳成基本伸直的單纖維狀態，并清除清花工序遺留下來的破籽雜質和短絨，經牽伸集合成一定規格的棉條儲存在棉條筒內供下道工序使用。

　　錫林、道夫是梳棉機上的主關鍵部分。錫林是用來完成梳理、剝取與轉移;而道夫則是配合錫林梳理，并除去雜質與短絨。兩者結構相似，而且電氣上所用電機都是高啟動轉矩三相異步電機。

　　3.2錫林電機主要技術數據：

　　額定功率5.5kW 額定電壓 380V 頻率 50Hz 額定電流11.47A;轉速1450r/min;堵轉轉矩：額定轉矩 3.3;堵轉電流：額定電流 7.5;最大轉矩：額定轉矩 2.2。

　　3.3 電路控制

　　下面以錫林為例，做個簡單介紹。控制電路通過兩個斷路器和三個交流接觸器來組成，控制方面由PLC或者繼電器控制來完成，首先要啟動交流接觸器KM2和KM3，作為星形啟動，在刺輥速度達到一定速度以后，完成切換交流接觸器KM1和KM2，作為三角形正常運行，在切換時最好增加一個延時和互鎖功能避免發生電路短路燒毀電機的現象，其中QF2型號為GV2ME32C+AE1 15kW 24-32A，QF1型號GV2ME14C+AE1 4kW 6-10A ，KM1-KM3型號為LC1-D18M7C。如下圖示：

　　圖2 控制電路

　　3.4控制實現

　　控制實現如圖示，按鈕SB1為停止按鈕，SB2為啟動按鈕，KT為延時控制，當啟動按鈕SB2動作時，KM2動作并自保持，其中KT，KM1動作，KM2，KM1組合成星形啟動，在KT到一定時間后，KM1斷開，KM3動作并且自保持，其中KM2，KM3組合成三角形運行，增加了星三角轉換的互鎖功能和為了防止啟動電流過大而跳閘的斷路器保護。在按下停止按鈕后整個電路失電停止運行。