《電機(jī)技術(shù)應(yīng)用》課件 2.4.1 三相異步電動機(jī)的起動

三相異步電動機(jī)的起動異步電動機(jī)起動性能起動問題：起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩不大。一般中小型鼠籠式電機(jī)起動電流為額定電流的5~7倍;電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的(1.0~2.2)倍。問題原因：起動時，n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁力線速度很大起動：

n=0，s=1,接通電源。轉(zhuǎn)子感應(yīng)電勢轉(zhuǎn)子電流定子電流問題后果：

①頻繁起動時造成熱量積累，使電機(jī)過熱②大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響鄰近負(fù)載的工作①起動轉(zhuǎn)矩要大②起動電流要?、燮饎釉O(shè)備簡單，操作和維護(hù)方便④起動過程中能量損耗盡量小1起動要求

起動方法一、直接起動

二、三十千瓦以下的籠型異步電動機(jī)一般都采用直接起動。二、降壓起動：星形-三角形(Y－)

換接起動自耦變壓器降壓起動（適用于鼠籠式電動機(jī)）三、轉(zhuǎn)子串電阻起動（適用于繞線式電動機(jī)）定子回路串電阻或電抗器起動操作：直接合閘，把全部電源電壓（即全壓）直接加到電動機(jī)的定子繞組優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，所需設(shè)備少，成本低缺點(diǎn)：起動電流倍數(shù)大，對電機(jī)和電網(wǎng)的沖擊大。一、直接啟動三相籠型異步電動機(jī)的起動≤適用范圍：

1、異步電動機(jī)的功率在7.5kW以下的小型籠形異步電動機(jī)，是小型籠形異步電動機(jī)主要采用的啟動方法。

2、如電動機(jī)功率大于7.5kW，而電源總?cè)萘枯^大，能符合下式要求，電動機(jī)也可允許直接起動。

為什么直接起動時起動電流大，起動轉(zhuǎn)矩不大？

起動時刻，電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)（n=0,s=1），在等效電路中，由于Zm>>Z2’可視勵磁支路開路，則Im=0，所以I2’=I1，由起動電流公式可知，起動時s=1，起動電流大，可達(dá)額定電流的4～7倍，某些籠型異步電動機(jī)甚至可達(dá)8～12倍，又因?yàn)槠饎愚D(zhuǎn)矩：f2=f1，接近于90o，很小，起動轉(zhuǎn)矩小。一、直接啟動三相籠型異步電動機(jī)的起動二、定子回路串電阻或電抗器起動操作：起動時Q2投向“起動”位置，起動電阻Rst或起動電抗Xst接入定子電路，閉合主開關(guān)Q1，電機(jī)起動；轉(zhuǎn)速接近于穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時，Q2換接到“運(yùn)行”位置，電源電壓直接加到定子繞組上，電動機(jī)起動結(jié)束。優(yōu)點(diǎn)：起動平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單。缺點(diǎn)：Tst和電壓的二次方成正比減小，起動時能量損耗較多，實(shí)際應(yīng)用少。適用范圍：三相籠型異步電動機(jī)，只適用于輕載起動的場合。

當(dāng)電動機(jī)的起動電壓減少到1/k時，由電網(wǎng)所供給的起動電流也減少到1/k。起動轉(zhuǎn)矩減少到1/k2。這種啟動方法不受電動機(jī)定子繞組接法形式的限制，但由于啟動電阻的存在，將使設(shè)備體積增大，電能損耗大，目前已較少采用。二、定子回路串電阻或電抗器起動三、Y-△轉(zhuǎn)換降壓起動操作：三角形連接的定子繞組，起動時Y接線，運(yùn)行時Δ接線。優(yōu)點(diǎn)：操作、設(shè)備簡單，可有效降低起動電流倍數(shù)。缺點(diǎn)：起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)同時減小，只適合輕載起動。適用范圍：三相籠型異步電動機(jī)，正常運(yùn)行時定子繞組為Δ接線的電動機(jī)。起動轉(zhuǎn)矩:Y-△降壓起動設(shè)備簡單，成本低，但起動轉(zhuǎn)矩降低很多，多用于空載或輕載起動的設(shè)備上，適用于正常運(yùn)行時定子繞組為三角形接線的電動機(jī)。Y系列容量在4kW以上的小型三相籠型異步電動機(jī)都設(shè)計成三角形聯(lián)結(jié)，以便采用星/三角降壓起動。起動電流:三、Y-△轉(zhuǎn)換降壓起動操作：異步電動機(jī)的定子繞組，在起動時通過自耦變壓器與電源相連。優(yōu)點(diǎn)：降壓靈活，不受繞組連接方式的限制。缺點(diǎn)：需專用自耦變壓器，體積大，設(shè)備復(fù)雜，價格高。適用范圍：三相籠型異步電動機(jī)，容量較大的低壓電動機(jī)起動。四、自耦變壓器降壓起動通過自耦變壓器，起動電流降低為：電壓Ux降低為：

起動轉(zhuǎn)矩為：

自耦變壓器起動可以降低加到電動機(jī)定子繞組的電壓，減小起動電流，起動轉(zhuǎn)矩和起動電流降低同樣的倍數(shù)。這種起動方式不受電動機(jī)繞組連接的影響，可以根據(jù)需要選擇分接頭，手動、自動均可控制，應(yīng)用廣泛。四、自耦變壓器降壓起動起動方法直接起動定子串電抗起動Y－△起動自耦變壓器起動起動電壓比值起動電流比值起動轉(zhuǎn)矩比值起動設(shè)備應(yīng)用場合111最簡單一般簡單較復(fù)雜電動機(jī)容量小于7.5KW任意容量，輕載起動正常運(yùn)行為△，可頻繁起動較大容量電動機(jī)，較大負(fù)載，不能頻繁起動降壓啟動性能比較三相籠型異步電動機(jī)的起動五、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動操作：在轉(zhuǎn)子回路中串入多級對稱電阻，隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，逐漸切除起動電阻。優(yōu)點(diǎn)：可限制起動時的定、轉(zhuǎn)子電流，可得到最大的起動轉(zhuǎn)矩，減少起動時間，提高功率因數(shù)缺點(diǎn)：起動設(shè)備復(fù)雜，操作維修不便，特別是大容量電動機(jī)，轉(zhuǎn)子電流大，切除電阻時，轉(zhuǎn)矩變化大，對機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)沖擊大；同時，需要較多的電阻器、開關(guān)元件等，設(shè)備的投資大。適用范圍：三相繞線型異步電動機(jī)，大、中容量異步電動機(jī)重載起動。

起動過程：電動機(jī)由a點(diǎn)始，經(jīng)b→c→d→e→f→g→h，完成起動過程。

為了有較大的起動轉(zhuǎn)矩、使起動過程平滑，應(yīng)在轉(zhuǎn)子回路串入多級對稱電阻，并隨著轉(zhuǎn)速的升高逐漸切除起動電阻。五、轉(zhuǎn)子回路串電阻起動六、轉(zhuǎn)子回路串敏頻電阻器起動操作：（1）起動時，調(diào)在最大電阻位置（2）隨著轉(zhuǎn)速的上升，均勻地減小電阻，直到完全切除（3）轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將集電環(huán)短接，同時舉起電刷優(yōu)點(diǎn)：減小起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩；等效起動電阻隨轉(zhuǎn)速升高自動連續(xù)減?。唤Y(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便,目前被大量地推廣與應(yīng)用。缺點(diǎn)：電感存在，cosφ較低，啟動轉(zhuǎn)矩并不很大，適于繞線式電動機(jī)輕載啟動。適用范圍：三相繞線型異步電動機(jī)，繞線式電動機(jī)的輕載起動。

頻敏變阻器類似只有一次繞組的三相三柱式變壓器，其鐵芯是有幾片或幾十片厚鋼板疊成，是一個鐵損耗很大的三相電抗器，其電阻值隨著頻率的降低而減小。如果參數(shù)選擇適當(dāng)，可以在起動中保持轉(zhuǎn)矩近似不變，使起動過程平穩(wěn)。繞線式異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動優(yōu)點(diǎn)明顯，因此目前獲得了十分廣泛的應(yīng)用。六、轉(zhuǎn)子回路串敏頻電阻器起動1、某三相異步電動機(jī)Tst＝1.4TN，采用Ｙ－△起動，問在下述情況下電動機(jī)能否起動？(1)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.5ＴN，(2)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.25ＴN。

答:

(1)Ｙ－△起動時的起動轉(zhuǎn)矩Ｔst'=Ｔst/3=1.4ＴN/3=0.47ＴN，故0.25ＴN<Ｔst'<0.5ＴN。所以當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.5ＴN時，電動機(jī)不能起動；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為0.25ＴN時，電動機(jī)能起動。2、一臺Y132-52-4型三相異步電動機(jī)，額定數(shù)據(jù)如下：nN=1450r/min，PN=10kW，△聯(lián)接，UN=380V，ηN=87.5％，cosφN=0.87，Tst/TN＝1.4，Tmax/TN

＝2.0。試求:(1)接380V電壓直接起動時的Tst；(2)采用Ｙ－△降壓起動時的Tst’。答：(1)直接起動時TN

＝9.550·PN/nN＝65.86?！っ祝饎愚D(zhuǎn)矩Tst＝1.4TN

＝92.21?！っ?2)Ｙ－△降壓起動時Tst‘＝Tst/3＝30.74?！っ姿伎寂c練習(xí)3、普通籠型異步電動機(jī)在額定電壓下起動時，為什么起動電流很大而起動轉(zhuǎn)矩并不大？答：起動時n=0，s=1，旋轉(zhuǎn)磁場以同步速度切割轉(zhuǎn)子，在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)很大的電動勢和電流，引起與它平衡的定子電流的負(fù)載分量急劇增加，以致定子電流很大，可以達(dá)到額定電流的4-7倍。根據(jù)電磁轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦmI2cosφ2，當(dāng)s=1、f2=f1時，轉(zhuǎn)子漏抗X2σ很大，X2σ>>R2，使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角接近900，cosφ2很小，導(dǎo)致I2cosφ2并不大；另外，因起動電流很大，定子繞組漏抗壓降大，使感應(yīng)電動勢E1減小，與之成正比的Φm也減小，使得起動轉(zhuǎn)矩并不大。思考與練習(xí)4、某三相異步電機(jī)，三角形連接，以200KV.A的三相變壓器供電。已知：試分析能否：直接起動？星-三角起動？選用變比為0.73的自耦變壓器起動？20答：1)2)思考與練習(xí)3)5、繞線式感應(yīng)電動機(jī)在轉(zhuǎn)子回路串電阻起動時，為什么既能降低起動電流，又能增大起動轉(zhuǎn)矩？所串電阻是否越大越好？答：從等效電路可以看出，增加轉(zhuǎn)子電阻使總的阻抗增加了，所以起動電流減小。轉(zhuǎn)子電阻增加，使得cosφ2提高；起動電流減小使得定子漏抗電壓降低；電勢E1增加，使氣隙磁通增加。起動轉(zhuǎn)矩與氣隙磁通、起動電流、cosφ2成正比，雖然起動電流減小了，但氣隙磁通和cosφ2增加，使起動轉(zhuǎn)矩增加了。如果所串電阻太大，使起動電流太小，起動轉(zhuǎn)矩也將減小。思考與練習(xí)練習(xí)1、某三相異步電動機(jī)，其起動能力為1.3，當(dāng)電源電壓下降30％時（即電源電壓只有額定電壓的70％）時