电机起动原理

1、异步电机起动原理异步电机起动原理异步电机起动原理异步电机起动原理异步电机起动原理 电机自身的特性对其起动过程有着重要的影响。无论全压起动还是降压起动，其性能均与电机特性密切相关。 电机特性直接影响着起动电流和起动转矩。 电机定子结构影响额定转速时的性能。 电机转子的结构影响起动转矩，转子齿槽的外形、材料、以及安装位置均对起动电流、起动转矩影响巨大。电机特性电机特性异步电机起动原理异步电机起动原理电机的机械特性电机的机械特性低滑差低滑差段段和全部滑差和全部滑差段段l当使用一个交流电机时，最重要的是电机在低滑差阶段的特性。l与之相反，当使用软起动器时，最重要的是电机在全部阶段的特性。0501001

2、50200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩转矩 (%)0100200300400500600700FULL LOAD CURRENT (%)InverterSoft Start异步电机起动原理异步电机起动原理neFLCLRCLRT% FL转矩电机(rpm)(A)(%FLC) (%FLT)Eff,3xFLCA1470 1916002639365.8B1475547.5C1475 1915701509241.6D1480539.2E1470 1855501209236F1470 1

3、916701509330.1G1480 1907802009429.6H1475527.4I1480 1906701209424110 kW电机典型技术数据9550 x P ( kW )ne ( rpm )( Nm )电机的主要技术数据电机的主要技术数据电机的起动性能，可以通过这个电机典型技术数据表查到。额定转速ne (RPM) 满载电流FLC (A) 堵转电流LRC (A) = (610) x FLC 堵转转矩LRT (Nm) 满载效率 (%) 额定转矩T (Nm)T = 异步电机起动原理异步电机起动原理neFLCLRCLRT% FL转矩电机(rpm)(A)(%FL

4、C) (%FLT)Eff,3xFLCA1470 1916002639365.8B1475547.5C1475 1915701509241.6D1480539.2E1470 1855501209236F1470 1916701509330.1G1480 1907802009429.6H1475527.4I1480 1906701209424110 kW电机典型技术数据电机起动电流电机起动电流全压起动时的最大电流取决于电机的堵转电流LRC。 不同的电机，堵转电流往往差异很大。 在例子中的电机H起动电流比电机E大55。异步

5、电机起动原理异步电机起动原理neFLCLRCLRT% FL转矩电机(rpm)(A)(%FLC) (%FLT)Eff,3xFLCA1470 1916002639365.8B1475547.5C1475 1915701509241.6D1480539.2E1470 1855501209236F1470 1916701509330.1G1480 1907802009429.6H1475527.4I1480 1906701209424110 kW电机典型技术数据电机起动转矩电机起动转矩电机起动转矩取决于电机的堵转转矩LRT。

6、 不同的电机，堵转转矩往往差异很大。 在例子中的电机A起动转矩比电动机I大两倍多。异步电机起动原理异步电机起动原理neFLCLRCLRT% FL转矩电机(rpm)(A)(%FLC) (%FLT)Eff,3xFLCA1470 1916002639365.8B1475547.5C1475 1915701509241.6D1480539.2E1470 1855501209236F1470 1916701509330.1G1480 1907802009429.6H1475527.4I1480 1906701209424110

7、 kW电机典型技术数据LRC & LRTl 堵转电流LRC和堵转转矩LRT共同决定了电机的起动性能。l 在例子中的这些电机是按照3倍额定电流时的转矩值排序。050100150200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩转矩 (%)0100200300400500600700FULL LOAD CURRENT (%)LRCLRT异步电机起动原理异步电机起动原理neFLCLRCLRT% FL转矩电机(rpm)(A)(%FLC) (%FLT)Eff,3xFLCA1470 1916002639365.8B1475 1846001909

8、3.547.5C1475 1915701509241.6D1480539.2E1470 1855501209236F1470 1916701509330.1G1480 1907802009429.6H1475527.4I1480 1906701209424110 kW电机典型技术数据降低电压起动时，电机的不同降低电压起动时，电机的不同特性特性l电机的转矩按电机电流的平方 下降。l在额定电压下，电机 B和G 几乎有相同的转矩。l但在3倍额定电流时电机B转矩时要比电机G高出60以上。异步电机起动原理异步电机起动原理异步电机的降压起动异步电机的降压

9、起动降压起动转矩降压起动转矩 = 堵转转矩堵转转矩 LRT x( )2起动电流起动电流堵转电流堵转电流 LRC电流、转矩电流、转矩0电压电压100100电压与电流并非线性关系电压与电流并非线性关系l转矩与电流的平方成正比l降压起动的电流通常限定在3 - 4 倍的额定电流以內.特点特点:异步电机起动原理异步电机起动原理 电机电机LRCLRT转矩转矩 (%FLC) (%FLT) 3 X FLCA60026365.8B60019047.5C57015041.5D66019039.3起动转矩 = LRT x( )起动电流LRC2( )2300%600%65.8%= x263%起动转矩的计算起动转矩的计

10、算按计算举例（电机） ，计算电机乙，丙，丁在第3倍额定电流时的起动转矩。 小结：实际应用时，选择低堵转电流（LRC） ，高堵转转矩（FLT）的电机，将有助于减小起动电流、增加起动转矩、降低软起动器成本。异步电机起动原理异步电机起动原理全电压起动全电压起动l电流迅速上升为堵转电流LRC，该电流将对电网形成冲击。随着电机转速的增加，电流将逐渐下降。 电机负荷只影响电机起动时间，而不会影响电机起动电流。 l转矩瞬间上升到堵转转矩LRT，该转矩可能会对机械系统形成危害。 转矩将随转速发生变化。转矩首先从LRT下降至最小转矩，随后增加至最大转矩。然后转速达到额定转速。050100150200250300

11、100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)電流曲線轉矩曲線异步电机起动原理异步电机起动原理全电压起动的限制全电压起动的限制1、起动电流2、最大电流3、起动转矩4、最大转矩 降低电压开始试图克服这些局限性，运用电压逐渐升高。 降压起动的目的是通过降低起动电压方法来避免上述冲击。0501001502002503001009080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)1243异步

12、电机起动原理异步电机起动原理050100150200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)IST=LRT xTSTLRC()2降压起动降压起动l 降低起动电流。 l 起动转矩按起动电流的平方下降。 l 电流的减少必须满足负载转矩的要求，否则电机将发生堵转。負載曲線异步电机起动原理异步电机起动原理050100150200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)01002003004005006007

13、00CURRENT (%)Small Reductionat 50% speedLarge Reductionat 95% speed 降压起动降压起动l通常，降压起动设备总是使电机加速到额定转速的90 时，才给电机提供额定电压。在该转速以下时，始终保持起动时的电流。 异步电机起动原理异步电机起动原理降降压起动器压起动器l 机电式装置l 耦变压器 (Auto transformer)l 定子串电阻起动 (Primary Resistance)l 星/三角起动 (Star/Delta)l 电子式装置l 软起动器l (SoftStarter)异步电机起动原理异步电机起动原理Thermal过载保护3

14、 Phase自耦变压器(B)Start接触器(A)Start接触器Run接触器M自耦变压器自耦变压器l此起动器主要是使用自耦变压器在起动时降低电压。异步电机起动原理异步电机起动原理050100150200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)自耦变压器自耦变压器60%额定电压时各参量的变化线额定电压时各参量的变化线存在的问题： 1、有限的电压抽头数2、有限的起动次数3、全转速范围内转矩下降4、成本高异步电机起动原理异步电机起动原理0501001502002503

15、00100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)自耦变压器自耦变压器50%抽头抽头l起动电压由抽头变比决定，并由计时器控制切除时间。如果预置起动电压太低，或者起动时间不合适，则向电网过渡时会由于电机转速低于额定转速而产生电流冲击和转矩冲击。异步电机起动原理异步电机起动原理RUN接触器电机过载保护STARTRESISTORSLINE接触器M定子串定子串电阻起动电阻起动l将电阻串于隔离接触器和电机之间，以达到降低电压、限制电流和转矩的目的。异步电机起动原理异步电机起动原理050100

16、150200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)设定为设定为4x FLC的起动电流时存的起动电流时存在的问题：在的问题：l阻值难以改变l产生大量热量l不允许频繁起动l不同的电阻温度会产生不同的起动特性l不适于大惯量系统的起动异步电机起动原理异步电机起动原理050100150200250300100 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%) 设定设定3

17、.5 x FLC的起动电流时的起动电流时l 起动电压取决于所使用的电阻。如果电阻值过大，则无法向电机提供足够的起动转矩以达至额定转速。l 起动电阻是由计时器控制运行的。如果定时时间太短，则当起动电阻被旁路时，电机仍未达到额定转速而形成冲击。异步电机起动原理异步电机起动原理电机3Thermal过载保护Star接触器Delta接触器Main接触器星星/三角起动三角起动l在起动时，电机先接成星形，经过预置定时间后，再接成三角形运行。 l星形连接时，其起动电流和转矩仅是三角形连接时的1/3。l星/三角起动器由于价格低廉而被广泛使用。异步电机起动原理异步电机起动原理0501001502002503001

18、00 9080706050403020100SLIP (%)FULL LOAD 转矩 (%)0100200300400500600700CURRENT (%)星星/三角起动三角起动l 星形连接时加速转矩较低。 l 问题：l 不可调节l 星三角转换时会产生冲击电流和冲击转矩.l 但其起动时产生的电流冲击和转矩冲击会对机械电气系统造成巨大损害。异步电机起动原理异步电机起动原理断开转断开转换开关换开关 星三角起动系统在切换至公平电网时，进过了以下几个过程： 1 连接到降压电路; 2 断开降压电路; 3 连接到工频电压。 当进行电压转换的时候，会瞬间造成电流和转矩上的巨大变化，对电气设备和机械装置带来的危害比全压起动更大。 当这个电机在运行时，突然断开电闸，那么这个电机就处于发电机模式， 其输出电压等于输入电压。 这个时候在电机的端子上有很高的电压。 当再次合上电闸的时候， 电机所产生的电压和电源电源除了相序不同，电压完全相同。这个时候就相当于给电机两倍电压。 其结果就是使电机产生两倍的电流和四倍的转矩异步电机起动原理异步电机起动原理软起动器软起动器（SoftStarter）电机电机过载保护过载保护交流开关交流开关接触器接触器M3 软起动器是通过SCR对电机进行降压起动。异步电机起动原理异步电机起动原理软起动器的优点：l 最小的起动电