第11章 三相異步電動機的起動及起動設備的計算

起動的定義

三相異步電動機的起動就是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速從零開始到穩(wěn)定運行為止的這一過程。

起動的要求電動機應有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩。在保證一定大小的起動轉(zhuǎn)矩的前提下，起動電流越小越好。鼠籠式異步電動機的起動直接起動降壓起動軟起動繞線式異步電動機的起動轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器起動第十一章三相異步電動機的起動及起動設備的計算第一節(jié)三相異步電動機的起動方法一、三相籠型異步電動機的起動方法（一）直接起動起動時，通過一些直接起動設備，把全部電源電壓（即全壓）直接加到電動機的定子繞組，顯然，這時起動電流較大，可達額定電流的4～7倍，根據(jù)對國產(chǎn)電動機實際測量，某些籠型異步電動機甚至可達8～12倍。一般規(guī)定，異步電動機的功率低于7.5kW時允許直接起動。如果功率大于7.5kW，而電源總?cè)萘枯^大，能符合下式要求者，電動機也可允許直接起動。如果不能滿足要求，則必須采用減壓起動的方法。（二）減壓起動1．電阻減壓或電抗減壓起動2．自耦補償起動2．自耦補償起動所以通過自耦變壓器，從電網(wǎng)吸取的電流降低為3．星形一三角形（Y—Δ）起動3．星形一三角形（Y—Δ）起動在起動時，先將三相定子繞組聯(lián)結(jié)成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時再改聯(lián)結(jié)成三角形。這樣，起動時聯(lián)結(jié)成星形的定子繞組電壓與電流都只有三角形聯(lián)結(jié)時的，由于三角形聯(lián)結(jié)時繞組內(nèi)的電流是線路電流的，而星形聯(lián)結(jié)時兩者則是相等的。因此，聯(lián)結(jié)成星形起動時的線路電流只有聯(lián)結(jié)成三角形直接起動時線路電流的1/3。*4．延邊三角形起動籠型異步電動機定子三相繞組連接成延邊三角形引出9個出線端的定子三相繞組（三）軟起動方法軟起動器是用來控制交流鼠籠型異步電動機啟動、停止的設備，屬于降壓啟動的方式。與傳統(tǒng)的Y-△起動、自耦降壓啟動方式不同的是無級降壓啟動。

軟啟動器同時能夠改善電機的效率，達到節(jié)能的效果。軟啟動器是集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為SoftStarter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現(xiàn)不同的功能。軟起動器實際上是個調(diào)壓器，用于電機起動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。斜坡升壓起動方式1．限流或恒流起動方法。用電子軟起動器實現(xiàn)起動時限制電動機起動電流或保持恒定的起動電流，主要用于輕載軟起動；2．斜坡電壓起動法。用電子軟起動實現(xiàn)電動機起動時定子電壓由小到大斜坡線性上升，主要用于重載軟起動；轉(zhuǎn)矩控制及起動電流限制起動方式3．轉(zhuǎn)矩控制起動法。用電子軟起動實現(xiàn)電動機起動時起動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，起動的平滑性好，能夠降低起動時對電網(wǎng)的沖擊，是較好的重載軟起動方法；電壓提升脈沖起動方式4．轉(zhuǎn)矩加脈沖突跳控制起動法。此方法與轉(zhuǎn)矩控制起動法類似，其差別在于：起動瞬間加脈沖突跳轉(zhuǎn)矩以克服電動機的負載轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升。此法也適用于重載軟起動；5．電壓控制起動法。用電子軟起動器控制電壓以保證電動機起動時產(chǎn)生較大的起動轉(zhuǎn)矩，是較好的輕載軟起動方法。6.轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式當電動機需要停車時，立即切斷電動機電源，屬自由停車。傳統(tǒng)的控制方式大都采用這種方法。但許多應用場合，不允許電動機瞬間停機。如高層建筑、樓宇的水泵系統(tǒng)，要求電動機逐漸停機，采用軟起動器可滿足這一要求。如圖所示為轉(zhuǎn)矩控制軟停車特性曲線。減速時間t1一般是可設定的。轉(zhuǎn)矩控制軟停車方式7.制動停車方式

當電動機需要快速停機時，軟起動器具有能耗制動功能。在實施能耗制動時，軟起動器向電動機定子繞組通人直流電，由于軟起動器是通過晶閘管對電動機供電，因此很容易通過改變晶閘管的控制方式而得到直流電。如圖3-11所示為制動停車方式特性曲線。制動停車方式二、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機的起動方法（一）轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動電動機起動時，變阻器應調(diào)在最大電阻位置，然后將定子接通電源，電動機開始轉(zhuǎn)動。隨著電動機轉(zhuǎn)速的增加，均勻地減小電阻，直到將電阻完全切除。待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將集電環(huán)短接，同時舉起電刷。（二）轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器起動當電動機起動時，轉(zhuǎn)子頻率較高，頻敏變阻器內(nèi)的與頻率平方成正比的渦流損耗較大，值也因之較大，起限制起動電流及增大起動轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)子頻率不斷下降，頻敏變阻器鐵心的渦流損耗及值跟著下降，使電動機起動平滑。頻敏變阻器的結(jié)構頻敏變阻器的等效電路帶感應圈的頻敏變阻器結(jié)構第二節(jié)改善起動性能的三相異步電動機一、深槽異步電動機轉(zhuǎn)子頻率愈高，槽高愈大，集膚效應愈強。當起動完畢，頻率僅為1～3Hz，集膚效應基本消失，轉(zhuǎn)子導條內(nèi)的電流均勻分布，導條電阻變?yōu)檩^小的直流電阻二、雙籠型異步電動機雙籠異步電動機的機械特性雙籠型轉(zhuǎn)子的結(jié)構與漏磁通這種異步電動機的轉(zhuǎn)子上有兩套導條，如圖11-13a所示的上籠1與下籠2，兩籠間由狹長的縫隙隔開。上籠通常用電阻系數(shù)較大的黃銅或鋁青銅制成，且導條截面較小，故電阻較大；下籠截面較大，用紫銅等電阻系數(shù)較小的材料制成，故電阻較小。第三節(jié)三相籠型異步電動機定子對稱起動電阻的計算定子串聯(lián)對稱電阻起動，在此介紹的計算方法設全壓直接起動時，電動機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為、定子串電阻起動時，電動機的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩分別為、當定子繞組為星形聯(lián)結(jié)時當定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)時或按一般電動機的平均數(shù)值可令[例11-1]一籠型異步電動機的電壓為380V；電流為13.6A；起動電流倍數(shù)；起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，試就下列兩種情況，求定子串接電阻；（1）起動電流減小到直接起動時的一半；（2）起動轉(zhuǎn)矩減小到直接起動時的一半。解定子星形接法時（1）（2）第四節(jié)三相籠型電動機起動自耦變壓器的計算自耦變壓器容量（kV·A）的計算公式如下式中，——電動機額定容量（kV·A）；——電動機起動電流的倍數(shù)；——自耦變壓器的抽頭電壓，以額定電壓百分數(shù)表示；

n——起動次數(shù)；

t——起動一次的時間（min）；

T——最大起動時間。電動機起動時，自耦變壓器的起動功率為[例11-2]電動機容量為；如直接起動時起動電流的倍數(shù)；按生產(chǎn)機械的要求，電動機起動時容許的最小電壓為額定電壓的60%；設起動器起動次數(shù)n=3，每次起動的時間t=30sec=0.5min。試計算并選擇自耦變壓器（選擇最大起動時間T=2min的類型）。解：選擇可選擇電壓抽頭65%時容量略大于的自耦變壓器，其最大起動時間為2min。第五節(jié)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動機轉(zhuǎn)子對稱起動電阻的計算（一）圖解解析法為簡化計算，異步電動機的機械特性可視為直線一般取所以為轉(zhuǎn)子每相繞組電阻（二）解析法所以令[例11-3]某生產(chǎn)機械用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機拖動，其技術數(shù)據(jù)為：過載能力，試求空載起動時三級起動電阻（用解析法）。解：取轉(zhuǎn)子每相各段起動電阻為轉(zhuǎn)子每相串接總的