電動機(jī)的起動

異步機(jī)的起動特性：起動電流大:

IS=KIIN=(5～7)IN

起動轉(zhuǎn)矩小:TS=KSTN=(1.6～2.2)TN影響：頻繁起動時造成熱量積累,易使電動機(jī)過熱。大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響其他負(fù)載工作。三相異步電動機(jī)的起動

良好的起動性能:

起動電流小起動轉(zhuǎn)矩大1、三相異步電動機(jī)的啟動三相異步電動機(jī)的啟動過程是指三相異步電動機(jī)從接入電網(wǎng)開始轉(zhuǎn)動時起，到達(dá)額定轉(zhuǎn)速為止這一段過程。三相異步電動機(jī)在啟動時的啟動轉(zhuǎn)矩并不大，但轉(zhuǎn)子繞組中的電流I很大，通常可達(dá)額定電流的4～7倍，從而使得定子繞組中的電流相應(yīng)增大為額定電流的4～7倍。這么大的啟動電流將帶來下述不良后果。

（1）啟動電流過大使電壓損失過大，啟動轉(zhuǎn)矩不夠使電動機(jī)根本無法啟動。（2）使電動機(jī)繞組發(fā)熱，絕緣老化，從而縮短了電動機(jī)的使用壽命。（3）造成過流保護(hù)裝置誤動作、跳閘。（4）使電網(wǎng)電壓產(chǎn)生波動，進(jìn)而形成影響連接在電網(wǎng)上的其他設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，電動機(jī)啟動時，在保證一定大小的啟動轉(zhuǎn)矩的前提下，還要求限制啟動電流在允許的范圍內(nèi)。

4.2.1籠形異步電動機(jī)的啟動

三相籠形異步電動機(jī)的啟動有兩種方式，第一種是直接啟動，即將額定電壓直接加在電動機(jī)定子繞組端。第二種是降壓啟動，即在電動機(jī)啟動時降低定子繞組上的外加電壓，從而降低啟動電流。啟動結(jié)束后，將外加電壓升高為額定電壓，進(jìn)入額定運(yùn)行。兩種方法各有優(yōu)點，應(yīng)視具體情況具體確定。從電動機(jī)容量的角度講，通常認(rèn)為滿足下列條件之一的即可直接啟動，否則應(yīng)采用降壓啟動的方法。（1）容量在10kW以下（2）符合下列經(jīng)驗公式一、籠式異步電動機(jī)的起動1.直接起動(全壓起動)

(a)小容量的電動機(jī)；

(b)電源容量足夠大時。規(guī)定：

7.5kW以下直接起動

7.5kW以上，且電源容量能滿足起動電流倍數(shù)≤

3+1

4IS

INKC=電源容量(kV·A)電機(jī)容量(kW)

2．三相籠形異步電動機(jī)的降壓啟動

降壓啟動方式是指在啟動過程中降低其定子繞組端的外施電壓，啟動結(jié)束后，再將定子繞組的兩端電壓恢復(fù)到額定值。這種方法雖然能達(dá)到降低啟動電流的目的，但啟動轉(zhuǎn)矩也減小很多，故此法一般只適用于電動機(jī)的空載或輕載啟動，具體方法包括：三相異步電動機(jī)的起動1起動性能起動：

n=0，s=1,接通電源。電動機(jī)從接通電源到開始轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速逐漸增高，一直到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為止，這一過程稱為起動過程。起動過程的時間雖然只有幾秒至幾十秒但對電網(wǎng)電壓及電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩影響很大。

異步電動機(jī)的起動性能包括：起動電流、起動轉(zhuǎn)矩、起動時間、起動的可靠性。其中最重要的是起動電流和起動轉(zhuǎn)矩。起動電流在起動瞬間，旋轉(zhuǎn)磁場對靜止的轉(zhuǎn)子有很大的相對轉(zhuǎn)速，由于轉(zhuǎn)子電流很大，與變壓器負(fù)繞組增加引起原繞組電流增加的原理相似，所以定子電流也很大，中小型鼠籠式電動機(jī)起動電流為額定電流的5-7倍。起動轉(zhuǎn)矩在剛起動時，雖然轉(zhuǎn)子電流很大，但是由于轉(zhuǎn)子感抗X20也很大，所以這時轉(zhuǎn)子的功率因素很低，因此起動轉(zhuǎn)矩Tst=KΦIstcosΦ2并不大。與額度轉(zhuǎn)矩相比，通常起動轉(zhuǎn)矩太小，就不能帶負(fù)載起動，或者起動時間拖得很長。起動轉(zhuǎn)矩太大，在起動時可能使傳動機(jī)構(gòu)受到?jīng)_擊而損壞。一般，為了限制起動電流，并得到適當(dāng)?shù)碾姶呸D(zhuǎn)矩，對于不同容量的異步電動機(jī)應(yīng)采用不同的起動方法。

7.5.2起動方法(1)直接起動直接起動就是把電動機(jī)直接接到電網(wǎng)上起動。這種方法即簡單又經(jīng)濟(jì)，不需要專用得著起動設(shè)備，起動時間短，起動方式可靠。在電網(wǎng)容量允許的條件下，起動不太頻繁的電動機(jī)通常都用這種方法。二、三十千瓦以下的異步電動機(jī)一般采用直接起動。(2)降壓起動：星形-三角形(Y－)

換接起動自耦降壓起動（適用于籠型電動機(jī)）(3)轉(zhuǎn)子串電阻起動（適用于繞線型電動機(jī)）1.降壓起動Y－換接起動——僅適用于正常運(yùn)行時定子繞組采用三角形接法的電動機(jī)。在起動時先接成星形待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后再接成三角形。

2.1.1、定子串電阻起動原理：電動機(jī)在起動時在三相定子繞組中串接電阻，使電動機(jī)定子繞組電壓降低，起動結(jié)束后再將電阻短接。主電路：KM1實現(xiàn)串電阻起動，KM2實現(xiàn)全壓運(yùn)行。KM2KM1RL1L2L3QSFUFRMSB2SB1FRKM1KTKM1KM2KT圖2-8（a）控制線路：1、基本原理：用時間繼電器KT控制KM1、KM2切換。2、KM1、KM2允許同時吸合，但是電動機(jī)正常運(yùn)行后，一般應(yīng)該將KM1釋放，以降低運(yùn)行損耗。3、圖2-8（a）為KM1不退出的控制線路。4、圖2-8（b）為KM1退出而KT不退出的控制線路。5、圖2-8（c）為KM1、KT都退出的控制線路SB2SB1FRKM1KTKM1KM2KT圖2-8（a）起動完成后KM1不退出，不足之處：運(yùn)行損耗大圖2-8（b-1）

KM1退出而KT不退出問題：KT延時觸點切換是否可行？？切換要求：起動過程平穩(wěn)，減少沖擊。對于主觸點要求：KM2先閉合KM1后斷開KM2KM1RL1L2L3QSFUFRMSB2SB1FRKTKM1KM2KTKTKT(2)自耦變壓器減壓起動降壓比KA=UUN定子線電壓比定子相電壓比M3~UUN定子相電流比起動電流比電源電流比起動轉(zhuǎn)矩比=

=

KAUUNU1LaU1Lb=

=

KAU1LaU1LbU1PaU1Pb=

=

KAU1PaU1PbI1PaI1Pb==

KAI1PaI1PbISaISb==

KAKAISaISbIaIb2=(

)=

KAU1PaU1PbTSaTSb222.1.3串自耦變壓器啟動的控制線路串自耦變壓器降壓啟動的控制線路如圖2-11所示。這一線路的設(shè)計思想和串電阻啟動線路基本相同，也是采用時間繼電器完成按時動作，所不同是啟動時串入自耦變壓器，啟動結(jié)束時自動切除。2—11定子串自耦變壓器降壓啟動控制線路串聯(lián)自耦變壓器啟動和串電阻啟動相比，其優(yōu)點是在同樣的啟動轉(zhuǎn)矩時，對電網(wǎng)的電流沖擊小，功率損耗小。

缺點是自耦變壓器相對電阻結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。這種線路主要用于啟動較大容量的電動機(jī)，以減小啟動電流對電網(wǎng)的影響。圖2-8（b-1）

KM1退出而KT不退出KT延時觸點切換帶來KM1、KM2線圈瞬時斷電，切換過程帶來沖擊KT常開延時觸點和KM常閉觸點平穩(wěn)切換！！SB2SB1FRKTKM1KM2KTKTKTSB2SB1FRKTKM2KM1KM2KTKT圖2-8（b-2）

KM1退出而KT不退出SB2SB1FRKTKM2KM1KM2KTKT

SB2按下，KM1動作→電機(jī)降壓起動；KT繞組上電開始計時，→KT延時時間到，KT延時閉合的常開觸點閉合→KM2線圈上電，→→KM2主觸點閉合→電機(jī)全壓起動。→KM2延時斷開的常閉觸點斷開→KM1線圈失電→KM主觸點斷開→降壓起動回路斷開。KM2KM1RL1L2L3QSFUFRM問題：如果要求切換時確保KM2先斷開KM1后閉合，圖2-8（b-1）是否可靠，為進(jìn)一步增加可靠性應(yīng)怎樣做？方法：用KM1的常閉觸點替代KT延時常開觸點。圖2-8（b-1）

KM1退出而KT不退出KT延時觸點切換帶來KM1、KM2線圈瞬時斷電，切換過程帶來沖擊SB2SB1FRKM1KM1KM2KTKTKTKM1KM2KTSB2SB1FRKTKTKT切換順序比較SB2SB1FRKTKM2KM1KM2KTKTSB2SB1FRKTKM1KM2KTKTKTSB2SB1FRKM1KM1KM2KTKTKTKM2先通電,KM1后斷電；KM1,KM2同時切換；KM1先斷電,KM2后通電

圖2-8（b-2）KM1退出帶來的自鎖回路的改變，

采用KA觸點擴(kuò)展采用KT瞬時動作觸點SB2SB1FRKTKM1KM2KTKTKM2SB2SB1FRKTKM1KM2KTKAKAKM2自鎖回路的轉(zhuǎn)換星形－三角形

減壓起動

適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動機(jī)。2.減壓起動起動時運(yùn)行時UVWUNI1LYUVWUNI1L

△Y－

起動時，起動電流減小的同時，起動轉(zhuǎn)矩也減小了。D=StstYT∴T31所以降壓起動適合于空載或輕載起動的場合。圖2-12星形-三角形降壓啟動電路起動時將適當(dāng)?shù)腞串入轉(zhuǎn)子電路中，起動后將R短路。起動電阻

2.繞線型電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動Rst?RstRst4.軟起動采用軟起動器：主要工作原理軟起動器是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為SoftStarter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機(jī)定子之間軟起動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處是：（1）無沖擊電流。軟啟動器在起動電機(jī)時，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動電流從零線性上升至設(shè)定值。對電機(jī)無沖擊，提高了供電可靠性，平穩(wěn)起動，減少對負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長機(jī)器使用壽命。（2）有軟停車功能，即平滑減速，逐漸停機(jī)，它可以克服瞬間斷電停機(jī)的弊病，減輕對重載機(jī)械的沖擊，避免高程供水系統(tǒng)的水錘效應(yīng)，減少設(shè)備損壞。（3）起動參數(shù)可調(diào)，根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流。

2．轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器啟動

根據(jù)上述分析知：要想獲得更加平穩(wěn)的啟動特性，必須增加啟動級數(shù)，這就會使設(shè)備復(fù)雜化。為此采用了在轉(zhuǎn)子上串頻敏變阻器的啟動方法。所謂頻敏變阻器，是由厚鋼板疊成鐵心并在鐵心柱上繞有線圈的電抗器，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.11所示。它是一個鐵損耗很大的三相電抗器，如果忽略繞組的電阻和漏抗時，其一相的等效電路如圖4.12所示。

圖4.11頻敏變阻器結(jié)構(gòu)示意圖圖4.12頻敏變阻器一相等效電路

頻敏變阻器啟動原理如圖4.13所示。合上開關(guān)Q，KM1閉合，電動機(jī)定子繞組接通電源電動機(jī)開始啟動時，電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很低，故轉(zhuǎn)子頻率較高，f2≈f1，頻敏變阻器的鐵損很大，Rm和Xm均很大，且Rm＞Xm，因此限制了啟動電流，增大了啟動轉(zhuǎn)矩。隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)子電流頻率下降，于是Rm、Xm隨n減小，這就相當(dāng)于啟動過程中電阻的無級切除。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到接近于穩(wěn)定值時，KM2閉合將頻敏電阻器短接，啟動過程結(jié)束。圖4.13三相繞線形異步電動機(jī)串頻敏電阻器啟動原理圖7.6

三相異步電動機(jī)的調(diào)速異步電動機(jī)起動投入運(yùn)行后，為適應(yīng)生產(chǎn)過程的需要，有時要人為的改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，這個操作稱為調(diào)速。調(diào)速不是指電動機(jī)負(fù)載變化所引起的轉(zhuǎn)速變化。如何實現(xiàn)調(diào)速？

公式表明：異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和f1、S、p這三個因素有關(guān)，可以通過改變這三個參數(shù)達(dá)到改變n的目的。所以異步電動機(jī)的調(diào)速方法有：改變極對數(shù)p——有級調(diào)速；改變轉(zhuǎn)差率S——無級調(diào)速；改變電源頻率

(變頻調(diào)速)f1——無級調(diào)速。1.改變極對數(shù)p

有級調(diào)速。由上式可看出，異步電動機(jī)調(diào)速的方法有三種：3.2

三相異步電動機(jī)的調(diào)速三相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速2.改變轉(zhuǎn)差率s

無級調(diào)速。3.改變電源頻率f1（變頻調(diào)速）

無級調(diào)速。

第三種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。7.6.2變頻調(diào)速

(無級調(diào)速)此種調(diào)速方法發(fā)展很快，且調(diào)速性能較好。其主要環(huán)節(jié)是研制變頻電源（常由整流器、逆變器等組成）。頻率調(diào)節(jié)范圍：0.5——幾百赫茲，變頻調(diào)速方法可實現(xiàn)無級平滑調(diào)速,調(diào)速性能優(yōu)異，因而正獲得越來越廣泛的應(yīng)用。7.6.2變極調(diào)速(有級調(diào)速)變極調(diào)速——一般用在鼠籠式異步電動機(jī)中。如前所述，當(dāng)異步電動機(jī)的外加電壓頻率恒定，改變極對數(shù)p時可改變定子旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速而達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n的目的。改變定子極對數(shù)p的基本方法為：（1）在定子槽內(nèi)安裝兩套或多套繞組，各套繞組設(shè)計成不同的極對數(shù)，它們彼此獨(dú)立，沒有電的聯(lián)系。（2）定子槽內(nèi)只有一套繞組，用改變繞組的連接法的到不同的極對數(shù)。具有這種繞組的異步電動機(jī)稱為單繞組多速異步電動機(jī)。7.6.3變轉(zhuǎn)差率調(diào)速(無級調(diào)速)

變轉(zhuǎn)差率調(diào)速是繞線型電動機(jī)特有的一種調(diào)速方法。其優(yōu)點是調(diào)速平滑、設(shè)備簡單投資少，缺點是能耗較大。這種調(diào)速方式廣泛應(yīng)用于各種提升、起重設(shè)備中。適用于繞線式電動機(jī).方法：在繞線式電動機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中接入調(diào)速電阻，改變電阻的大小，就可得到平滑調(diào)速。7.7

三相異步電動機(jī)的制動制動方法：1.抱閘：加機(jī)械抱閘2.反接制動：3.能耗制動4.發(fā)電反饋制動3.3

三相異步電動機(jī)的制動2.能耗制動

電動機(jī)斷電后由于機(jī)械慣性總要經(jīng)過一段時間才能停下來。為了提高生產(chǎn)效率及安全，采用一定的方法讓高速運(yùn)轉(zhuǎn)的電動機(jī)迅速停轉(zhuǎn)，就是所謂的制動。制動方法：n0=0R＋－M~3NSnF＋當(dāng)電動機(jī)三相定子繞組與交流電源斷開后，把直流電通入兩相繞組，產(chǎn)生固定不動的磁場n0。電動機(jī)由于慣性仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割固定磁場感應(yīng)電流，載流導(dǎo)體受到與轉(zhuǎn)子慣性方向相反的電磁力使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。能耗制動常用于生產(chǎn)機(jī)械中的各種機(jī)床制動。1.機(jī)械制動：抱閘制動3.反接制動n0NSnF＋把與電源相連接的三根火線任意兩根的位置對調(diào)，使旋轉(zhuǎn)磁場反向旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。電動機(jī)由于慣性仍在運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割反向旋轉(zhuǎn)磁場感應(yīng)電流，載流導(dǎo)體受到與轉(zhuǎn)子慣性方向相反的電磁力使電機(jī)迅速停轉(zhuǎn)。反接制動適用于中型車床和銑床的主軸制動。ABM~3C4.再生發(fā)電制動n0=0NSnF＋起重機(jī)快速下放重物，使重物拖動轉(zhuǎn)子出現(xiàn)n>n0情況時，電動機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，此時在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的方向與原電流方向相反，因此產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩方向也相反，這種制動稱為再生發(fā)電制動。

在斷開三相電源的同時，給電動機(jī)其中兩相繞組通入直流電流，直流電流形成的固定磁場與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作用，產(chǎn)生了與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)距（制動轉(zhuǎn)距），使轉(zhuǎn)子迅速停止轉(zhuǎn)動。7.7.1能耗制動7.7.3發(fā)電反饋制動

當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速時，旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)距作用方向發(fā)生變化，由驅(qū)動轉(zhuǎn)距變?yōu)橹苿愚D(zhuǎn)距。電動機(jī)進(jìn)入制動狀態(tài)。7.7.2反接制動

停車時，將接入電動機(jī)的三相電源線中的任意兩相對調(diào)，使電