诸星秀树电力拖动基础第9讲

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。对电动机的起动性能要求：起动转矩足够大；起动电流不能太大；起动设备简单、经济，操作简便。3.2.7三相笼型异步电动机起动方法的比较起动方法优缺点直接起动111起动简单，起动电流大，起动转矩小，适于小容量电动机电阻降压或电抗降压起动起动设备简单，起动转矩小，适于轻载或空载起动自耦变压器起动起动转矩较大，有3种抽头可选，可起动较大负载，但设备复杂Y－△起动起动设备简单，起动转矩小，适于轻载或空载起动，只用于正常运行为△联结的电动机延边三角形起动（匝比1：1）0.710.50.5起动设备简单，起动转矩较大，内部接线复杂

【例3-4】一台笼型三相异步电动机，PN=30kW，U1N=380V，I1N=57A，cosj=0.87，nN=1470r/min，KI=7，KT=1.2，供电变压器限制该电动机最大启动电流为165A。若拖动的负载TL=73.5N.m恒转矩负载。试选择一种合适的起动方法，写出必要的计算数据。

解：电动机的额定转矩为正常起动时，要求起动转矩不小于Tst1，而（1）校核是否能直接起动

因为Ist>165A，线路不能承受这样大的冲击电流，所以不能采用直接启动。（2）校核是否能采用Y-Δ起动Y-Δ起动时的起动电流为Y-Δ起动时的起动转矩为因为，故不能采用Y-Δ起动。（2）校核能否采用自耦变压器减压起动。设选用QJ2型自耦变压器，抽头由55%、64%、73%三种。抽头为55%时，起动电流与起动转矩分别为抽头为64%时，起动电流与起动转矩分别为因为，故不能采用55%的抽头。可以采用64%的抽头。抽头为73%时，起动电流与起动转矩分别为因为，故不能采用73%的抽头。

前面所介绍的几种三相异步电动机减压起动方法，主要目的都是减小起动电流，但是电动机的起动转矩也跟着减小。因此，只适合空载或轻载起动。对于重载启动，即不仅要求起动电流小，而且要求起动转矩大的场合，就应考虑采用起动性能好的绕线转子三相异步电动机。3.2.8绕线转子异步电动机转子回路串电阻起动图3-15绕线转子三相异步电动机的起动

绕线转子三相异步电动机的转子上有对称的三相绕组，正常运行时，转子三相绕组通过集电环短接。起动时，可以在转子回路中串入起动电阻Rst，如图3-15所。

起动结束后，可以切除外串电阻，电动机的效率不受影响。转子电路内串联对称电阻时的人为机械特性转子串电阻分级起动是指：在绕线式异步电机转子回路串多级电阻，启动时逐级切除转子串接电阻的起动过程，如图3-15a)所示。图3-15a)绕线式三相异步电动机转子串三级电阻的分级起的接线图

为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩，绕线转子三相异步电动机可以采用逐级切除转子起动电阻的分级起动。

在开始起动时，将起动电阻全部接入，以减小起动电流，保持较高的起动转矩；随着起动过程的进行，起动电阻应逐段切除；起动完毕时，起动电阻全部切除，电动机在额定转速下运行。1.转子回路串电阻起动过程分析图3-15b)绕线式三相异步电动机转子串三级电阻的分级起的机械特性T1为最大起动转矩，T2为最小起动转矩（或称切换转矩）；Tmax为电动机的最大转矩。

电动机由a点开始起动，经b→c→d→e→f→g→h→

j，完成起动过程。起动过程:上述启动过程中，转子回路外串电阻分三级切除，故称为三级起动。适用场合：适用于功率较大重载起动的电动机。为简化计算，异步电动机的机械特性可视为直线2.图解法计算各级起动电阻

当转子电路串接电阻时，最大转矩Tmax保持不变，而临界转差率sm则与转子回路总电阻Rz成正比，即sm∝Rz。由式（3-22）可见，当转矩一定时，由于最大转矩Tmax是一个常数，故即sm∝s；又因为即sm∝Rz，所以在转矩一定时，转差率s与转子电路每相的总电阻Rz成正比。即(3-46)

式(3-46)为图解法计算各级起动电阻的依据。它表明，在转矩为恒值的条件下，转差率与转子回路的总电阻成正比。

三相异步电动机转子电路串电阻分级起动机械特性的绘制方法与他励直流电动机电枢回路串电阻分级起动相同，以三级起动（其机械特性见图3-16b)）为例，图解法步骤如下1）画固有机械特性：找出理想空载运行点：Te=0，n=ns；额定工作点：n=nN，Te=TN=9550PN/nN，然后连成直线。2）确定最大起动转矩T1及切换转矩T2.考虑到电压可能向下波动，取T1=0.85Tmax，T2≥（1.1~1.2）TL.3)以T1与横坐标交点a为起动点，连接a点与理想空载点ns画直线作为第一级起动机械特性曲线。4）以T2与第一级起动机械特性曲线的交点b作为切换点，过b点作水平线交T1为c点，连接c点与理想空载点ns画直线，作为第二级起动机械特性曲线。三相异步电动机转子电路串电阻分级起动机械特性的绘制6）以T2与第三级起动机械特性曲线的交点f作为切换点，过f点作水平线交T1为g点。若g点在固有机械特性上，则作图完成。若g点不在固有机械特性上，则需调整T1或T2的大小，使g点落在固有机械特性上为止。5）以T2与第二级起动机械特性曲线的交点d作为切换点，过d点作水平线交T1为e点，连接e点与理想空载点ns画直线，作为第三级起动机械特性曲线。图解法计算各起动电阻值的方法根据转差率s与转子电路每相的总电阻成正比，可写出从图3-16可得则式中，R2为转子Y联结时的每相电阻式中，Z2s为额定运行时的转子实际阻抗，Z2s

=R2+jX2s=R2+jsNX2(3-51)(3-50)(3-49)(3-48)(3-47)（2）解析法计算各级起动电阻

首先将三相异步电动机的机械特性线性化，其线性化的机械特性方程式为式（3-22），即

由上式可知，三相异步电动机转子回路串电阻后，其机械特性具有以下特点：1）在同一条机械特性上，sm与Tmax一定，则2）在转子回路串电阻后，对不同阻值的机械特外形，其Tmax为常数。考虑到当s=常数时，则由以上两个比例关系，可推导出各级起动电阻的计算方法。

在转子回路中串入不同电阻所对应的机械特性曲线上，根据s=常数时由图3-16b）可知有如下关系(3-52)当T=T1时，如图3-16b)所示，可得到(3-53)在固有机械特性上，(3-54)由式（3-52）得或(3-55)(3-56)各起动电阻的计算设a为起动转矩比，则式中，TN为电动机的额定转矩；sN为电动机的额定转差率；m为起动级数；T1为最大起动转矩；T2为最小起动转矩（或称为切换转矩)。各级起动时转子回路每相的总电阻为各级起动时每相转子起动电阻为绕组中串入的例如，已知起动级数m，当给定T1时，计算起动电阻的步骤为1）计算起动转矩比2）校核是否T2≥(1.1~1.2)TL，不合适则需修改T1，甚至修改起动级数m；并重新计算a，直至T2大小合适为止。3）根据每相转子绕组的电阻R2重新计算出起动转矩比a，计算各级起动电阻。

如果已知起动级数m，当给定T2时，计算步骤与上述步骤相似，先计算起动转矩比2）校核是否

(1.1~1.2)TL≤T1≤0.85Tmax，若不合适，则需修改T2，甚至修改起动级数m，并重新计算a，直至T1大小合适为止。然后再重新根据计算出的起动转矩比a和转子电阻R2，计算各级起动电阻。

若已知的是T1和T2

，则应先计算起动转矩比a=T1/T2再计算起动级数一般情况下，计算出的m往往不是整数，应取接近的整数，然后再根据取定的m，再校核T2（或T1），直到合适为止。最后再根据重新计算出的起动转矩a和转子电阻R2，计算各级起动电阻。例3-5某生产机械用绕线转子异步电动机拖动，其有关技术数据为：电动机的级数2p=4，额定电压UN=380V，额定频率fN=50Hz，额定功率PN=30kW，额定转速nN=1460r/min，转子开路电压E2N=255V，转子额定电流I2N=76A，电动机的过载倍数lm=Tmax/TN=2.6。起动时负载转矩为TL=0.75TN。采用转子串电阻三级起动，求各级起动电阻。解：电动机的同步转速为额定转差率为转子每相电阻为最大转矩为起动时负载转矩为因为所以起动转矩比为以下校核切换转矩因为所以T2合适。各级起动时，每相转子绕组中串入的起动电阻为各级起动时转子回路每相的总电阻为