起动相关问题笼型转子异步电机起动绕线转子异步电机起动

1、三相异步电动机的起动第九章 三相异步电动机的电力拖动 一、三相异步电动机的起动二、三相异步电动机的调速三、三相异步电动机的制动四、三相异步电动机四象限运行一、三相异步电动机的起动相关问题二、鼠笼式三相异步电动机的起动方法三、绕线式三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动 一、三相异步电动机的起动相关问题1、电机起动 电机从不工作状态到正常工作状态的过程。电机从不工作状态到正常工作状态的过程。2、起动要求起动电流小（起动电流小（ IstTz。（2）自耦降压起动st2ststTst11IkkIIkIIkUU st:变变压压器器原原边边电电流流优点：起动定子绕组电源电压可调优点：起动定子绕组电源

2、电压可调缺点：起动转矩相应下降。缺点：起动转矩相应下降。2Iku st22stststTkIITTst )(2Tku （变压器自耦变压器降压起动）设直接起动时起动线电流为Ist起动转矩为Tst使用变压器时降压变比为k自耦变压器降压起动具体过程自耦变压器降压起动具体过程TA 3 UNS1 FUS2M 3自耦变压器降压起动具体过程自耦变压器降压起动具体过程3 UNS1 FUS2TA M 3起动起动自耦变压器降压起动具体过程自耦变压器降压起动具体过程TA 3 UNS1 FUS2M 3运行运行自耦变压器降压起动参数分析：自耦变压器降压起动参数分析：3 UNS1 FUS2TA M 3起动起动U降压比降压

3、比 定子线电压比定子线电压比 U1L U1LU UN= k 定子相电压比定子相电压比 U1 U1= kU1L U1L 定子相电流比定子相电流比 I1 I1= kU1 U1自耦变压器降压起动参数分析自耦变压器降压起动参数分析TA M 33 UNS1 FUS2起动起动IstkIst 起动电流比起动电流比Ist Ist I1 I1 = k 电源电流比电源电流比IstT Ist kIst Ist= k2 起动转矩比起动转矩比= k2 Tst TstU1 U1 =( )2 自耦变压器减压起动的起动电流 自耦变压器减压起动的起动转矩IstT = k2Ist Tst = k2Tst 降压比 k 可调 QJ2

4、 型三相自耦变压器： kA = 0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦变压器： kA = 0.4、0.6、0.8 (1) IstImax （线路中允许的最大电流）。 (2) TstTL 否则不能采用此法。 自耦变压器降压比的选择方法自耦变压器减压起动的使用条件 k2 Ist Imax k2 Tst TL k2 TL Tst Imax Istn优点：优点：电压抽头可供不同负载起动时选择n缺点：缺点：体积大，质量大，价格高，需维护检修n适用范围：适用范围：n容量较大的低压电动机起动用，有手动及自动控制线路。（3）星-三角（Y-）降压起动：A1A1A2A2B1B1B2B2C1C1C2C2b

5、) b) 联接联接 Is I A1A1A2A2B1B1B2B2C1C1C2C2a) Y a) Y 联接联接IsysyI IynY- 起动 对正常运行采用正常运行采用接法接法的电机，在起动时改接成Y接法进行起动，起动完成后还原成接法正常运行。3TIITT3I33I3III3II3UUst2stYstststYstststYststYstYst1Y1/)(/ ，优点优点 :UIIN3；缺点缺点 :UstTN3q设接法直接起动时起动线电流为Ist起动转矩为Tst适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。 3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2星形三角形减压起动（星形三角

6、形减压起动（Y Y 起动）具体过程起动）具体过程适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。 星形三角形减压起动（星形三角形减压起动（Y Y 起动）具体过程起动）具体过程3 UNS1 FUS2U1U2V1V2W1W2Y 起动起动适用于：正常运行为适用于：正常运行为联结的电动机。联结的电动机。 星形三角形减压起动（星形三角形减压起动（Y Y 起动）具体过程起动）具体过程 运行运行S23 UNS1 FUU1U2V1V2W1W2 定子相电压比定子相电压比 U1Y U1UN 3 UN =1 3 定子相电流比定子相电流比 I1Y I1U1Y U1 =1 3 起动电流比起动电流比Ist

7、Y IstI1Y 3 I1 =1 3 Y Y 型型起动的起动电流起动的起动电流 IstY = Ist1 3 起动转矩比起动转矩比 TstY TstU1Y U1 =1 3( )2TstY = Tst1 3 Y Y型型起动的起动转矩起动的起动转矩 (1) IstYImax （线路中允许的最大电流）； (2) TstYTL 。 否则不能采用此法。 Y Y 起动的使用条件起动的使用条件 n优点：体积小、重量轻、价廉物美、运行可靠、检修方便n缺点：起动电压只能降到1/3。n适用范围：正常运转时定子绕组为接电动机（4）延边三角形降压起动：n由星形-三角形起动演变而来n起动特性接近星形-三角形起动n兼有自耦

8、变压器降压起动和星形-三角形起动的优点n在中间抽头时，即抽头比例是1：1时，相电压约为264V，起动电流和起动转矩大约为直接起动时的一半，兼顾了电网负担和电机负载两方面。nY联接法的绕组比例越大，起动时的相电压就越低，起动电流就越低。n延边三角形起动n优点：n体积小、质量小、允许经常起动、节省有色金属与黑色金属，可进一步推广取代自耦补偿n缺点：n电机内部接线较为复杂【例例 】 一台一台 Y250M6 型三相笼型异步电动机，型三相笼型异步电动机，UN = 380 V，联结，联结，PN = 37 kW， nN = 985 r/min，IN = 72 A，Tst = 1.8， Ist = 6.5。如

9、果要求电动机起动时，。如果要求电动机起动时， 起动转矩必须大于起动转矩必须大于 250 Nm，从电源取用的电流必须小于从电源取用的电流必须小于 360A。 试问：试问：(1) 能否直接起动？能否直接起动？(2) 能否采用能否采用 Y 起动？起动？ (3) 能否采用能否采用 K = 0.8 的自耦变压器起动？的自耦变压器起动？ 解：解： (1) 能否直接起动能否直接起动60 2 TN =PN nN = Nm = 359 Nm 60 23.14 37103 985直接起动时起动转矩和起动电流为直接起动时起动转矩和起动电流为 Tst = Tst TN = 1.8359 Nm = 646 Nm Ist

10、 = Ist IN = 6.572 A = 468 A 虽然虽然 Tst 250 Nm，但是但是 Ist 360 A，所以所以 不能采用直接起动。不能采用直接起动。 (2) 能否采用能否采用 Y 起动起动 TstY = Tst13= 646 Nm = 215 Nm13IstY = Ist13= 468 A = 156 A13 虽然虽然 IstY360 A，但是但是 TstY250 Nm，所以所以 不能采用不能采用 Y 起动。起动。 (3) 能否采用能否采用 KA = 0.8 的自耦变压器起动的自耦变压器起动 Tsta = K2Tst = 0.82646 Nm = 413 Nm Ista = K

11、2Ist = 0.82468 A = 300 A 由于由于 Tsta 250 Nm，而且而且 Ista360 A，所以所以 能采用能采用 KA = 0.8 的自耦变压器起动。的自耦变压器起动。2.改变转子结构的起动方法n采用电阻率高的转子绕组导条 转子电阻增加，起动转矩增大；转差功率也增大。n深槽n双笼型集肤效应（趋表效应）集肤效应（趋表效应）n集肤效应：起动：起动：s=1,f=50 起动有效电阻大起动有效电阻大运行：运行：s ,f很小很小 有效电阻有效电阻 (1) 深槽异步电动机 槽深 h 与槽宽 b 之比为： h / b = 8 12 漏电抗小漏电抗小 漏电抗大漏电抗大增大增大 电流密度电

12、流密度 起动时，起动时，f f2 2 高，高， 漏电抗大，电流的集 肤效应使导条的等效面积减小，即 R2 ，使 Tst 。 运行时， f2 很低， 漏电抗很小，集肤效应消失，R2 。(2)双笼型异步电动机电阻大电阻大 漏抗小漏抗小 电阻小电阻小 漏抗大漏抗大上笼上笼 （外笼）（外笼） 下笼下笼 （内笼）（内笼） 起动时，起动时， f f2 2 高，高， 漏抗X内大，R外起主要作用， I2 主要集中在外笼， 外笼 R2 大 Tst 大。 外笼 起动笼。 运行时，运行时， f f2 2 很低很低 ， 漏抗X内很小，R内起主要作用， I2 主要集中在内笼。 内笼 工作笼。深槽型和双笼型异步电机：n转

13、子漏抗较大，额定功率因数及最大转矩稍低，且用铜量多，制造工艺复杂，价格较高。（三）变频变压起动n通过改变电动机电源的电压和频率，也 可以改变电动机的起动性能。n具体的做法是：电压和频率同步下降 由此由此：气隙磁通没有变化； 感应电动势下降了； 电阻不变，而漏阻抗下降了，相 当于电阻增加； 结论结论：电流下降，转矩下降不多绕线式三相异步电动机的起动方法n绕线式三相异步电动机的起动，前述的方法仍然有效。不过绕线式三相异步电动机的应用往往是在鼠笼式三相异步电动机受电源容量和最小起动转矩 Tmin 的限制条件不能使用的场合来应用。n绕线式三相异电动机的起动方法，一般只讲转子串电阻起动。n1、电源容量限

14、制条件：taastRRUI 1(kVA)34(kVA)stIstNII电源总容量起动电动机容量三、绕线式三相异步电动机的起动方法 2、转子串电阻的作用： 1221212stUIr rXX212st 22121232()()U rpTfrrXX21max22111234UpTfrrXX222112mrsrXX增大起动转矩：增大起动转矩：减小起动电流：减小起动电流：最大电磁转矩转子绕组电阻大小无关：最大电磁转矩转子绕组电阻大小无关：临界转差率转子绕组电阻成正比：临界转差率转子绕组电阻成正比： 3、结论： 如果能在转子回路串入附加电阻使临界转差率为1，则可达到既减小起动电流又获得最大起动转矩的目的

15、。T Tn0 0TstTstS Sm0m0TmaxTmaxS Sm1m1S Sm2m2R R2 2增加增加，I I2s2s减小，减小，S Sm m增大，增大，T Tmaxmax不变不变S10 4、实现方法： 1）逐级切除附加起动电阻的起动法：U UV VW WU1U1V1V1W1W1M M3 3 KM1KM1R1R1R2R2KM3KM3KM2KM2R3R3KM4KM40 0n0n0n ns sh hf fd db bc ce eg gi ia aT TT TT TT T0 01 1L LB BA AI IS SN NS1S1S2S2S3S3N NT TV VIVIVIIIIIIIIIIn nN

16、 N1.81.82.0T2.0TN N1.11.11.21.21 1、铭牌计算、铭牌计算2 2、选、选3 3、连、连4 4、连、连S4=1S4=1起动电阻确定方法的依据：max2emmNmmTTssssss一般：2mtrR转矩一定时：smax2emmTTss2tsRR图解法确定起动电阻的方法：n由于转矩一定时，转差率与转子电阻成正比;n所以，对额定转矩，有:212122122123n34tttNtttrRrRRrsssrRRRRsss4=12tsrR2222223NNfNNs EZrjs XrI 额定状态时，额定转差率SN 很小。有： 起动时，RnX2，所以有223NnstERI图解法确定起动

17、电阻的步骤：n 绘出固有机械特性：n 取：n 电阻切除时，转速不变。据此绘出相应的 人工机械特性；n 确定的级数 m 符合要求；n 读取 时的转差率值 (见图)；n 据此转差率值，可确定各分级电阻；max0.85(1.11.2)ABNTTTTisATTn图示：0 0n0n0n ns sh hf fd db bc ce eg gi ia aT TT TT TT T0 01 1L LB BA AI IS SN NS1S1S2S2S3S3N NT TV VIVIVIIIIIIIIIIn nN NS4S41 1解析法确定起动电阻的方法：n由于转矩一定时，转差率与转子电阻成正比;n所以，s一定即转速一定

18、时，电磁转矩和转子电阻成反比，有:C21emstTrRmax2emmTTss2tsrR2mtsrRn由于惯性，n在切换时不能突变，有sb=sc，sd=se，sf=sgn由于TA不变，由0 0n0n0n ns sh hf fd db bc ce eg gi ia aT TT TT T0 01 1L LB BA AI IS SN NS1S1S2S2S3S3N NT TV VIVIVIIIIIIIIIIn nN NS4S41 1得32212gfecaRrrRRsssss121221232123;ttttttRrRRrRRRrRRR得12eAfBsRTrsTn依此，有：n 可令：21212212322

19、1212312212ttttttABtttrRrRRrRRRTTrrRrRRRRR rRRTTBA n若起动分为m级，则有： 122mmRr ,R r1NNmmNANBTTSTST222222233NmstNNmmmmNNNstNANERIITs Ers Is TI22222,33NNNmNsts EErRII2lg ()lg ()lglgNnNATRsTrm则分段电阻为：112(1)12(1)122(2)2221211122()().()(1)mmtmmmt mmmt mmmt mtttRRRrRRRRrRRRRrRRRrrn若起动级未确定，则有： 转子串电阻调速：n优点：起动电流变小，起动

20、转矩较大n缺点：电阻逐段变化，有级调速，转矩变化较大，机械冲击较大，控制设备庞大，维修不变2）转子绕组串频敏变阻器起动方法 n频敏变阻器原理： fBKpmfeFe 0012nnn50s50sff 一定的工艺，使变阻器的铁磁损耗值，做的比一定的工艺，使变阻器的铁磁损耗值，做的比 较大；较大； 三相异步电动机的转子频率：三相异步电动机的转子频率：起动：起动：n=0,s=1,f=50；起动过程中：起动过程中：n ,s ,f 。 频敏变阻器频敏变阻器 频率高：损耗大，电阻大。频率高：损耗大，电阻大。 频率低：损耗小，电阻小。频率低：损耗小，电阻小。 转子电路起动时转子电路起动时 f2 高，电阻大，高，

21、电阻大， Tst 大，大， Ist 小。小。 转子电路正常运行时转子电路正常运行时 f2 低，电阻小，低，电阻小， 自动切除变阻器。自动切除变阻器。 频敏变阻器频敏变阻器 频敏变阻器一相等效电路转子串频敏变阻器起动的接线与机械特性 (a)接线 （b）机械特性n绕线式转子串联频敏变阻器：n优点：结构简单、价格便宜、制造容易、运行可靠、维护方便、能自动操作n缺点：需要增加设备、体积大 【例例 】 JR414 型三相绕线型异步电动机拖动型三相绕线型异步电动机拖动 某生产机械。已知电动机的某生产机械。已知电动机的 PN = 40 kW，nN = 1 435 r/min， T = 2.6， U2N = 290 V， I2N = 86 A。已知起动时的负载转。已知起动时的负载转 矩矩 TL = 200 Nm ，采用转子电路串电阻起动。起动级数初步，采用转子电路串