第21章 三相异步电动机的起动

1、21-1 三相异步电动机的直接启动三相异步电动机的直接启动21-2 三相鼠笼型异步电动机降压启动三相鼠笼型异步电动机降压启动21-3 高启动转矩的三相鼠笼型异步电动机高启动转矩的三相鼠笼型异步电动机21-4 三相绕线型异步电动机的启动三相绕线型异步电动机的启动第二十一章 三相异步电动机的启动 基本要求：基本要求：1.了解三相异步电动机直接启动的特点了解三相异步电动机直接启动的特点2.掌握三相异步电动机降压启动的方法及其特点掌握三相异步电动机降压启动的方法及其特点 3.掌握绕线型异步电动机转子串电阻启动的原理掌握绕线型异步电动机转子串电阻启动的原理4.了解深槽式或双鼠笼型三相异步电动机的工作原理

2、了解深槽式或双鼠笼型三相异步电动机的工作原理第二十一章 三相异步电动机的启动21-1 三相异步电动机的直接启动 对异步电动机启动的要求：对异步电动机启动的要求：（1）启动转矩足够大；）启动转矩足够大；Ts 1.1 TL（2）启动电流不超过允许范围；）启动电流不超过允许范围；（3）启动设备简单，成本低，便于操作和维修。）启动设备简单，成本低，便于操作和维修。 直接启动：直接启动：将三相异步电动机的定子绕组直接接到额定电将三相异步电动机的定子绕组直接接到额定电压的电网上启动。压的电网上启动。1.三相异步电动机直接启动的特点（1）启动电流大；）启动电流大； （2）启动转矩并不大。启动转矩并不大。普通

3、鼠笼型三相异步电动机，普通鼠笼型三相异步电动机，4 7sNII0.9 1.3sNTT 三相异步电动机直接启动时三相异步电动机直接启动时的机械特性和电流特性的机械特性和电流特性n1n,T IosTsI0I原因分析：原因分析：启动瞬间，启动瞬间，n=0，s=1，忽略励磁电流，忽略励磁电流，1221212()()sUIRRXX1kUZ1R1jX1U1kI2R2jXmRmjX21EE2I0I转子堵转时的等效电路转子堵转时的等效电路25. 014. 0kZ14 7sNkIIZ启动瞬间，启动瞬间，222222cos0.25 0.4RRX很低()21ZZ1121UE mNm2122cos(0.9 1.3)s

4、TmNTCIT2.直接启动的优点和缺点（1）优点：）优点：启动方法最简单，不需要专门的启动设备，操启动方法最简单，不需要专门的启动设备，操作方便，具有较大的启动转矩，能带额定负载启动。作方便，具有较大的启动转矩，能带额定负载启动。（2）缺点：）缺点：启动电流过大，当供电变压器的容量不是很大启动电流过大，当供电变压器的容量不是很大时，会使供电变压器的输出电压短时大幅度下降，从而影响时，会使供电变压器的输出电压短时大幅度下降，从而影响异步电动机自身的启动和同一线路上其它设备的正常工作。异步电动机自身的启动和同一线路上其它设备的正常工作。4. 减小异步电动机启动电流的方法（1）小容量的电动机（小容量

5、的电动机（PN 7.5kW）；）；（2） 电动机容量满足以下要求：电动机容量满足以下要求：式中，式中，SN为供电变压器的容量；为供电变压器的容量；PN为电动机的额定功率。为电动机的额定功率。(kVA)134(kW)sNINNISkIP启动电流倍数启动电流倍数3.鼠笼型异步电动机的直接启动（1）降低定子电压；）降低定子电压；（2）加大定子侧电阻或电抗；）加大定子侧电阻或电抗；（3）加大转子侧电阻或电抗。）加大转子侧电阻或电抗。21-2 三相鼠笼型异步电动机降压启动 降压启动：降压启动：在启动时降低三相异步电动机的电源电压，等在启动时降低三相异步电动机的电源电压，等到电动机转速升高到接近额定转速后

6、，再将电源电压增加到到电动机转速升高到接近额定转速后，再将电源电压增加到额定电压。额定电压。2212211)()(XXRRUIs211222112122 ()() sm pU RTfRRXX1U21U 三相鼠笼型异步电动机的降压启动方法：三相鼠笼型异步电动机的降压启动方法：（1）定子串接）定子串接电抗器启动；（电抗器启动；（2）Y- 启动；（启动；（3）自耦减压启动。）自耦减压启动。1.定子串接电抗器启动1）启动方法）启动方法启动时，将三相电抗器串入定子回启动时，将三相电抗器串入定子回路中；启动后，切除电抗器，使电路中；启动后，切除电抗器，使电动机在全压下运行。动机在全压下运行。K1M3K22

7、）启动电流和启动转矩的变化）启动电流和启动转矩的变化jXZZUUkk11u2222)(XXRXRkkkk11UUIIssu2u211UUTTss定子串电抗器启动定子串电抗器启动jX1UsIkRkjX1U2. Y- 启动启动当当u值已知时，定子应串的电抗为值已知时，定子应串的电抗为kkkXuXRuX222)1 (1）启动方法）启动方法启动时将定子绕组接成启动时将定子绕组接成Y形接到额定形接到额定电压的电源上；启动后，将其换接电压的电源上；启动后，将其换接成成形作正常运行。形作正常运行。K1K2C A B 123456 运行运行Y启动启动1kuXZu因为因为Xk |Zk|，所以有，所以有2）启动电

8、流和启动转矩的变化）启动电流和启动转矩的变化 定子相电压之比定子相电压之比ABC1UsIXYACBZI 接线启动接线启动Y接线启动接线启动ABC1UsIYIXYZBAC1U 定子相电流之比定子相电流之比 电网供给的启动电流之比电网供给的启动电流之比11113NNUUUU1313Y11IUIU13Y3ssIIII3）Y- 启动的优点和缺点启动的优点和缺点 优点：优点：启动设备简单，价格便宜，操作方便。启动设备简单，价格便宜，操作方便。211UUTTss31 缺点：缺点：启动电压只能降为直接启动时的启动电压只能降为直接启动时的 ，不能调节。，不能调节。13 启动转矩之比启动转矩之比4）Y- 启动的

9、适用对象启动的适用对象正常运行时定子绕组接成正常运行时定子绕组接成形形，且三相绕组首尾六个端子全，且三相绕组首尾六个端子全部引出部引出的三相鼠笼型异步电动机空载或轻载启动。的三相鼠笼型异步电动机空载或轻载启动。3.自耦减压启动1）启动方法）启动方法启动时将定子绕组通过降压自耦变启动时将定子绕组通过降压自耦变压器接至三相电源，当转速接近正压器接至三相电源，当转速接近正常运行转速时，切除自耦变压器，常运行转速时，切除自耦变压器，电动机全压运行。电动机全压运行。自耦减压启动原理图自耦减压启动原理图K1启动启动MA B C运行运行K2K32）启动电流和启动转矩的变化）启动电流和启动转矩的变化11121

10、AUNkUN自耦变压器的电压变比自耦变压器的电压变比 定子相电压之比定子相电压之比1211NNUU11UUIIss Ak1Ak11U1N2N1UsIsI 自耦变压器高压绕组与低压绕组电流之比自耦变压器高压绕组与低压绕组电流之比 定子相电流之比定子相电流之比21ssININAk1电网供给的启动电流之比电网供给的启动电流之比3）自耦减压）自耦减压启动的优点和缺点启动的优点和缺点 优点：优点：电压抽头可供不同负载启动时选择，不受绕组接线电压抽头可供不同负载启动时选择，不受绕组接线方式的限制。方式的限制。 缺点：缺点：自耦变压器体积大，价格高，需维护检修。自耦变压器体积大，价格高，需维护检修。1U1N

11、2N1UsIsI 21Ak1ssAsAsIIkIk I211UUTTss 启动转矩之比启动转矩之比21Ak三相鼠笼型异步电动机降压启动方法的比较三相鼠笼型异步电动机降压启动方法的比较启动方法启动方法启动电压相对值启动电压相对值 (电动机相电压电动机相电压)启动电流相对值启动电流相对值(供电变压器线电流供电变压器线电流)启动转矩启动转矩相对值相对值启动设备启动设备直接启动直接启动111最简单最简单定子串电定子串电抗器启动抗器启动uuu2一般一般Y- 启动启动简单，只用于简单，只用于接接380V电机电机自耦减压自耦减压启动启动较复杂，有三种抽较复杂，有三种抽头可选头可选鼠笼型电动机降压启动主要目的

12、是限制启动电流，但同时鼠笼型电动机降压启动主要目的是限制启动电流，但同时启动转矩也不同程度地降低了，因此只适用于轻空载启动。启动转矩也不同程度地降低了，因此只适用于轻空载启动。313131Ak121Ak21Ak21-3 高启动转矩的三相鼠笼型异步电动机1.转子电阻值较大的鼠笼型异步电动机采用电阻率较高的材料制造鼠笼，采用电阻率较高的材料制造鼠笼，转子电阻较大。转子电阻较大。 优点：优点：可以增大启动转矩，改善可以增大启动转矩，改善启动性能；启动性能； 缺点：缺点：正常运行时正常运行时效率较低，且效率较低，且造价较高。造价较高。LTTn1n0普通鼠笼型异普通鼠笼型异步电动机步电动机高转差率异高转

13、差率异步电动机步电动机起重冶金用起重冶金用异步电动机异步电动机理想的异步电动机：理想的异步电动机：启动时转子电阻大，运行时转子电阻小。启动时转子电阻大，运行时转子电阻小。槽漏磁槽漏磁通分布通分布2. 深槽式三相鼠笼异步电动机1）结构特点）结构特点转子槽形窄而深，槽深转子槽形窄而深，槽深h与槽宽与槽宽b之比之比h/b=10 12。0ih2）原理）原理导条电流导条电流密度分布密度分布刚启动时，转子频率较高，转子刚启动时，转子频率较高，转子导条漏电抗较大，槽电流的分布导条漏电抗较大，槽电流的分布近似与漏电抗成反比。转子导条近似与漏电抗成反比。转子导条电流大部分被挤到槽口部分。电流大部分被挤到槽口部分

14、。集肤效应。集肤效应。集肤效应使导条的有效截面积减集肤效应使导条的有效截面积减小，使转子电阻增加，从而增加小，使转子电阻增加，从而增加了启动转矩，限制了启动电流。了启动转矩，限制了启动电流。导条的导条的有效截面有效截面正常运行时，转子频率很低，集肤效应基本消失，转子电阻正常运行时，转子频率很低，集肤效应基本消失，转子电阻自动减小，不影响电动机的运行效率。自动减小，不影响电动机的运行效率。21122111124mm pUTfRRXX由于槽深而窄，转子漏电抗较普通由于槽深而窄，转子漏电抗较普通鼠笼型转子漏电抗大鼠笼型转子漏电抗大功率因数功率因数及过载能力有所降低。及过载能力有所降低。3）机械特性）

15、机械特性121.普通鼠笼型异步电动机普通鼠笼型异步电动机2.深槽式异步电动机深槽式异步电动机n1nT03. 双鼠笼三相异步电动机1）结构特点）结构特点转子上装有两套并联的鼠笼。外笼导条截转子上装有两套并联的鼠笼。外笼导条截面积小，用电阻率较大的黄铜或铝、青铜面积小，用电阻率较大的黄铜或铝、青铜组成，电阻较大但漏电抗小。组成，电阻较大但漏电抗小。内笼导条截面积大，用紫铜等电阻率较小的材料组成，电阻内笼导条截面积大，用紫铜等电阻率较小的材料组成，电阻小但漏电抗大。小但漏电抗大。2）原理）原理刚启动时，电流主要集中于外笼，可产生较大启动转矩。刚启动时，电流主要集中于外笼，可产生较大启动转矩。正常运行

16、时，电流主要集中于内笼，可保证正常运行时有正常运行时，电流主要集中于内笼，可保证正常运行时有较高的效率。较高的效率。转子槽漏磁通转子槽漏磁通外外笼笼内内笼笼4.深槽式、双鼠笼异步电动机的特点与用途 优点：优点：启动转矩大，启动性能好。启动转矩大，启动性能好。 缺点：缺点：深槽式异步电动机或双鼠笼异深槽式异步电动机或双鼠笼异步电动机与普通异步电动机相比功率步电动机与普通异步电动机相比功率因数和最大电磁转矩有所降低，且用因数和最大电磁转矩有所降低，且用铜量大，制造工艺复杂，价格高。铜量大，制造工艺复杂，价格高。1.外笼外笼 2. 内笼内笼3.双鼠笼型异步电动机双鼠笼型异步电动机n1nT0123 适

17、用场合：适用场合：一般用于要求启动转矩较高的生产机械。一般用于要求启动转矩较高的生产机械。3）机械特性）机械特性为外笼和内笼机械特性的合成。为外笼和内笼机械特性的合成。21-4 绕线型三相异步电动机的启动1.转子回路串电阻启动2212211)()(XXRRRUIss221212XXRRRssmsRsI ，ms 1）启动方法）启动方法启动时，转子经集电环和电刷接入接入启动时，转子经集电环和电刷接入接入启动电阻，随转速的升高逐渐减小启动启动电阻，随转速的升高逐渐减小启动电阻的阻值直至将启动电阻完全切除。电阻的阻值直至将启动电阻完全切除。3M31KM2KM3KMKM1sR2sR3sR要使启动时产生最

18、大转矩，要使启动时产生最大转矩，只要令只要令1221212XXRRRssm222121RkkXXRRies转子回路应串入的电阻转子回路应串入的电阻221RkkXXie2RkkXiek21sRR1ms2Rn1nTo1smTTs00 . 1ms212ssRRR2ms2123sssRRRRLT2sTnabcdefgh绕线型异步电动机三级绕线型异步电动机三级启动时的机械特性启动时的机械特性2）优点和缺点）优点和缺点 优点：优点：启动电流小，启动转矩大，启动设备简单。启动电流小，启动转矩大，启动设备简单。 缺点：缺点：与鼠笼型异步电动机相比结构较复杂，成本高。与鼠笼型异步电动机相比结构较复杂，成本高。3）适用场合）适用场合对启动性能要求较高的场合。对启动性能要求较高的场合。2.转子串频敏变阻器启动1）启动方法）启动方法启动时，转子经集电环和电刷接入频敏变启动时，转子经集电环和