第11章三相异步电动机的起动及起动设备的计算

1、11.1 三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动方法 11.1.1 电动机的起动指标电动机的起动指标11.1.2 三相异步电动机直接起动存在的问题三相异步电动机直接起动存在的问题11.1.3 三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动方法11.2 改善起动性能的三相笼型异步电动机改善起动性能的三相笼型异步电动机第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 11.1 三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动方法 11.1.1 电动机的起动指标电动机的起动指标(1) 起动转矩足够大起动转矩足够大 Tst (1.1 1.2) TZ(2) 起动电

2、流不超过允许范围。起动电流不超过允许范围。第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页 起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运起动指电动机接通电源后由静止状态加速到稳定运行状态的过程。行状态的过程。对电动机的起动性能要求：起动电流小对电动机的起动性能要求：起动电流小, ,起动转矩大。起动转矩大。第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页（1 1）起动电流大）起动电流大 起动时，起动时，n=0，s=1，转子感应电动势大，使转子电，转子感应电动势大，使转子电流大，

3、根据磁动势平衡关系，定子电流必然增大。流大，根据磁动势平衡关系，定子电流必然增大。（2 2）起动转矩不大）起动转矩不大 起动时，起动时，s=1，远大于运行时的，远大于运行时的s，转子漏抗，转子漏抗X2s=sX2很大很大, cos2很低，尽管很低，尽管I2很大，但很大，但I2 cos2并不大。并不大。因此，起动转矩不大。因此，起动转矩不大。11.1.2 三相异步电动机直接起动存在的问题三相异步电动机直接起动存在的问题 三相异步电动机直接起动是指电动机直接加额定电压，三相异步电动机直接起动是指电动机直接加额定电压，定、转子回路不串任何电器元件时的起动。定、转子回路不串任何电器元件时的起动。第第11

4、 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 异步电动机的实际起动情况异步电动机的实际起动情况 起动电流：起动电流：Ist = K KI IN = (5.57) IN 起动转矩：起动转矩：Tst = K KstTN = (1.62.2) TN 返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页结论结论异步电动机起动应考虑：异步电动机起动应考虑：限制起动电流；限制起动电流；足够的起动转矩，满足足够的起动转矩，满足Tst(1.1-1.2)TZ条件；条件；起动的经济性，包括设备简单、操作

5、方便和低起动的经济性，包括设备简单、操作方便和低起动损耗。起动损耗。第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页返回目录页返回目录页11.1.3 三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动方法 三相笼型异步电动机的起动方法有：三相笼型异步电动机的起动方法有：直接起动、减直接起动、减压起动与软起动压起动与软起动三种方法。三种方法。 三相绕线转子异步电动机的起动方法：三相绕线转子异步电动机的起动方法：转子串联电转子串联电阻及转子串联频敏变阻器阻及转子串联频敏变阻器两种起动方法。两种起动方法。1 1 三相笼型异步电动机的起动方法三相笼

6、型异步电动机的起动方法1)1)直接起动直接起动 起动时，通过一些直接起动设备，把全部电源电压直起动时，通过一些直接起动设备，把全部电源电压直接加到电动机的定子绕组，显然，这时起动电流较大接加到电动机的定子绕组，显然，这时起动电流较大，可达额定电流的，可达额定电流的4 47 7倍，根据对国产电动机实际测倍，根据对国产电动机实际测量，某些笼型异步电动机甚至可达量，某些笼型异步电动机甚至可达8 81212倍。倍。第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页 一般规定，异步电动机的功率低于一般规定，异步电动机的功率低于7.5kW7.5kW

7、时允许直接时允许直接起动。如果功率大于起动。如果功率大于7.5kW7.5kW，而电源总容量较大，能，而电源总容量较大，能符合下式要求的，电动机也可允许直接起动。符合下式要求的，电动机也可允许直接起动。起动电动机容量电源总容量341N11IIIKst 如果不能满足上述要求，必须采用降压起动。如果不能满足上述要求，必须采用降压起动。第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页M33 RSS1 FUS2起动起动运行运行M3XSS1 FUS23 2 2）三相笼型异步电动机的三相笼型异步电动机的降压起动降压起动(1) 定子串接电抗器或电阻降

8、压起动定子串接电抗器或电阻降压起动第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页 特点特点： 起动平稳、运行可靠、结构简单。起动平稳、运行可靠、结构简单。 电压减压后，起动转矩与电压的成平方比例地减电压减压后，起动转矩与电压的成平方比例地减小。小。 电抗起动用于高压电动机，电阻起动用于低压电电抗起动用于高压电动机，电阻起动用于低压电动机。动机。 成本较高，实际应用较少。成本较高，实际应用较少。(2) 自耦自耦减压减压起动起动TA3 UNS1 FUS2M3返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步

9、电动机的起动及起动设备的计算起动起动第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算返回目录页返回目录页3 UNS1 FUS2TAM3运行运行 自耦减压起动是指利用自耦变压器降低加到电动自耦减压起动是指利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组上的电压，以减小起动电流。机定子绕组上的电压，以减小起动电流。 自耦变压器减压原理如下自耦变压器减压原理如下,图中图中U及及I1分别表示自分别表示自耦变压器一次侧相电压和电流；耦变压器一次侧相电压和电流；Ux和和Ix分别表示变压器分别表示变压器的二次侧相电压和电流，也就是电动机定子的相电压的二次侧相电压和电流，也就是电动

10、机定子的相电压和电流；和电流；N1和和N2分别表示变压器的一次绕组及二次绕分别表示变压器的一次绕组及二次绕组匝数。组匝数。返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 由变压器原理，得由变压器原理，得返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算12NNUUx 设设Ix为当定子电压为为当定子电压为Ux时的起动电流，时的起动电流，Ist则为全则为全压压U时的起动电流，则时的起动电流，则12NNUUIIxstx 再由变压器原理，得再由变压器原理，得121NNIIx 从而得到

11、从而得到st21212121INNINNIIST 另外，由于另外，由于Ux=(N2/N1) U ，TU2 ，故起动转矩，故起动转矩了降低为了降低为(N2/N1) 2Tst 。起。起动转矩与起动电流降低同动转矩与起动电流降低同样的倍数。样的倍数。 自耦变压器自耦变压器减压减压起动的起动电流起动的起动电流 自耦变压器自耦变压器减压减压起动的起动转矩起动的起动转矩I1 = (N2/N1)2Ist Tsta = (N2/N1)2Tst 降压比降压比(N2/N1)可调可调 QJ2 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器： KA = 0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦变压器：型三相自耦变压器：

12、KA = 0.4、0.6、0.8 返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算适用于：正常运行为联结的电动机。适用于：正常运行为联结的电动机。(3) 星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）3 UNS1 FUS2AXBYCZ返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算适用于：正常运行为联结的电动机。适用于：正常运行为联结的电动机。(3) 星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动）3 UNS1 FUS2AXBYCZY 起动起动返回目录页返回

13、目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算适用于：正常运行为联结的电动机。适用于：正常运行为联结的电动机。(3) 星形星形三角形三角形减压减压起动（起动（Y 起动）起动） 运行运行S23 UNS1 FUAXBYCZ 定子相电压比定子相电压比 U1PYU1PUN 3UN=1 3 定子相电流比定子相电流比 I1PYI1PU1PYU1P=1 3 起动电流比起动电流比I1YI1I1PY 3 I1P=13返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 Y 型型起动的起动电流起动的起动电流 I

14、1Y = Ist13 起动转矩比起动转矩比 TstYTstU1PYU1P=13( )2TstY = Tst13 Y型型起动的起动转矩起动的起动转矩 返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算IstYImax （线路中允许的最大电流）；（线路中允许的最大电流）；TstYTZ 。 否则不能采用此法。否则不能采用此法。 Y 起动的使用条件起动的使用条件 返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 优点：体积小、重量轻、价廉物美、运行可靠；缺优点：体积小、重量轻、价廉物美

15、、运行可靠；缺点：起动电压只能降到点：起动电压只能降到1/ 。3 星形星形/三角形（三角形（Y/D）降压起动只适用于空载或轻载）降压起动只适用于空载或轻载起动；起动； 星形星形/三角形（三角形（Y/D）降压起动只适用于正常运行为）降压起动只适用于正常运行为三角形接法的电动机；三角形接法的电动机； 【例例 11.1 】 一台一台 Y250M6 型三相笼型异步电动型三相笼型异步电动机，机，UN = 380 V， 联结，联结，PN = 37 kW， nN = 985 r/min，IN = 72 A，Kst = 1.8，KI = 6.5。如果要求电动机起动时，。如果要求电动机起动时， 起起动转矩必须大

16、于动转矩必须大于 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 KA = 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602 TN =PN nN= Nm = 359 Nm 6023.1437103985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 = Kst TN = 1.8359 Nm = 646 Nm Ist = KI IN = 6.572 A = 468 A返回目录页返回目

17、录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 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 = KA2Tst = 0.82646

18、Nm = 413 Nm Ista = KA2Ist = 0.82468 A = 300 A返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 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。返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算R1R23 M3S1 S2S(1) 起动过程起动过程1）绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 串联串联 R1 和和

19、 R2 起动（特性起动（特性 a） 总电阻总电阻 RT2 = R2 + R1+ R2nSTnOa (RT2)TZT2a1a2T1切除切除 R2返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算2 三相绕线转子异步电动机的起动方法三相绕线转子异步电动机的起动方法(1) 起动过程起动过程b (RT1)nsTnOa (RT2)T2 T1a1a2TZb1b2 合上合上 S2 ，切除，切除 R2（特性（特性 b） 总电阻总电阻 RT1 = R2+ R11）绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 3 M3S1 S2

20、R1R2S切除切除 R1返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 合上合上 S1 ，切除，切除 R1（特性（特性 c） 总电阻总电阻: R21) 绕线型异步电动机绕线型异步电动机转子电路串联电阻起动转子电路串联电阻起动 c (R2)b (RT1)nSTnOa (RT2)T2 T1a1a2TZb1b2c1c2(1) 起动过程起动过程p3 M3S1 S2 R1R2S返回目录页返回目录页第第11 章章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算三相异步电动机的起动及起动设备的计算 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，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。3) 绕线型异步电动机转子电路串联频敏变阻器起动绕