项目五 任务4三相绕线转子异步电动机的启动控制

项目五：电镀行车电动机的起动控制三相异步电动机的软起动623三相笼型异步电动机的Y/△降压起动三相笼型异步电动机的自耦变压器降压起动4三相绕线转子异步电动机的起动控制1三相笼型异步电动机的起动控制方案电镀行车电动机的起动控制电路设计53.在三相绕线转子异步电动机转子回路串联适当阻值的电阻，既能限制起动电流Ist，又能增大起动转矩Tst，适用于要求电动机重载起动的场合。1.三相笼型异步电动机直接起动时，起动电流Ist大，起动转矩Tst并不大。一、笼型与绕线型异步电动机起动方法比较2.三相笼型异步电动机降压起动时，由于电磁转矩与电压的平方成正比，所以起动转矩Tst随电压的降低而大幅度减小，只能用于空载或轻载起动。结论：1）无需重载起动时，应选用三相笼型异步电动机；2）需要重载起动的场合，应选用三相绕线转子异步电动机。二、复习：三相绕线转子异步电动机的结构三相绕线转子异步电动机的转子绕组和定子绕组一样，是由导线做成的三相对称绕组。绕线型转子结构示意图绕线转子外加变阻器接线示意图转子三相绕组一端接成星形，另一端由三相引出线分别接到转轴的三个集电环上，通过滑环和电刷连接外电路。在电刷与外电路连接处，可串接电阻或电动势来改善电动机的运行性能。电动机转子串电阻人为机械特性的线性段的斜率增大。带同样的负载稳定运行时，转子所串的电阻值越大，电动机的转速n就降得越低，稳定性就变得越差。1.转子串电阻时关键参数的变化n1和Tm不变。2.转子串电阻对运行性能的影响sm随外接电阻的增大而增大。在一定范围内增大转子电阻，可增大起动转矩Tst。当所串电阻使sm的数值增大到1时，起动转矩达最大值：Tst=Tm。此后，若继续增大转子电阻，起动转矩Tst反而会减小。三、复习：转子串电阻人为机械特性TL在绕线转子异步电动机的三相转子绕组中串入多级对称电阻。起动时，接入全部起动电阻；起动过程中随着转速的升高，逐级切除起动电阻；起动结束，起动电阻全部被切除，电动机进入额定运行状态。转子串电阻起动原理接线图短接电阻有平衡短接法和不平衡短接法。采用凸轮控制器短接起动电阻时，一般采用不平衡短接法。因为凸轮控制器的触头数量有限，采用平衡短接法时不够用。1.起动原理采用接触器控制短接起动电阻时，均采用平衡短接法。2)不平衡短接法是依次轮流短接各相电阻。1)平衡短接法是依次同时短接三相电阻。四、转子回路串对称电阻分级起动绕线转子电动机转子串电阻起动的机械特性2.起动过程a点为三级起动电阻全部串入时的起动点，在对应的人为机械特性上。因为机械惯性，起动过程逐级切除起动电阻时，电动机的转速n不能突变。电力拖动系统运动方程：起动过程中，电动机的运行点沿机械特性曲线上的a→b→c→d→e

→f→g→h的轨迹移动。起动结束，电动机在固有机械特性上的h点稳定运行。四、转子回路串对称电阻分级起动起动过程中，当转矩下降到T2时，就切除一级起动电阻，使转矩跃变为最大起动转矩T1，以加速起动过程。T1>T2>TL3.转矩关系绕线转子电动机转子串电阻起动的机械特性TL为负载转矩。T1为起动转矩，又称为最大起动转矩或上切换转矩。T2称为切换转矩或下切换转矩。四、转子回路串对称电阻分级起动时间原则控制的转子串电阻起动电气原理图4.起动控制电路KM1为接入电源的接触器KM2、KM3、KM4为短接起动电阻接触器KT1、KT2、KT3为短接起动电阻时间继电器起动结束，正常运行时，只有KM1、KM4两个接触器通电，其它的接触器和时间继电器都断电退出运行。多条件启动四、转子回路串对称电阻分级起动用于要求重载起动或频繁起动的场合，若同时有调速要求则更为可取。5.特点及应用1）电阻值的选择要特别注意，因为当所串联的电阻超过一定数值后，起动转矩反而会减小。2）电阻值的计算较麻烦。3）起动过程中逐级切除起动电阻时，转子电流和电磁转矩都突然增大，会产生电气冲击和机械冲击。4）控制线路比较复杂。1）既能减小起动电流，又能增加起动转矩。2）当串入的电阻值适当时，起动转矩接近最大转矩。3）正常运行时，可以利用分级电阻来调速。

优点：

缺点：应用：四、转子回路串对称电阻分级起动转子串分级电阻起动的过程中，每短接一次起动电阻，电动机的转子电流和电磁转矩都会突然增大一次，从而产生电气冲击和机械冲击，容易损坏电动机。五、转子回路串频敏变阻器起动用一个频敏变阻器代替多级起动电阻，是优化绕线转子异步电动机起动性能的最佳方案！增加起动电阻的级数，能够获得更加平稳的起动特性。起动电阻的级数越多，其电气控制电路就越复杂。利用增加起动电阻的级数来换取起动过程的平滑性，并不可取！频敏变阻器是一个铁心损耗很大的三相电抗器。各相等效电路与变压器空载运行的等效电路一致。R2为转子绕组电阻，数值较小sX2为转子绕组电抗RP为频敏变阻器每相绕组电阻，数值不大sXmP为频敏变阻器的每相电抗RmP为反映频敏变阻器铁心损耗的等效电阻铁心做成三柱式，由较厚的钢板叠成。每柱上绕一个线圈，三个线圈一端联结成星形，另一端串接到转子绕组上。频敏变阻器结构与接线转子等效电路五、转子回路串频敏变阻器起动转子回路串频敏变阻器起动原理频敏变阻器的铁损与转子电流的频率f2的平方成正比，即：f2越大频敏变阻器的铁损越大，其等效电阻RmP就越大。起动过程中，随着转速n的上升，转子电流频率f2自动减小，等效电阻RmP随之自动减小，相当于平滑地切除了转子电阻。由于f2

=sf1，起动之初，n=0，s=1，转子电流频率f2

=f1，频敏变阻器的等效电阻RmP很大，而此时每相电抗sXmP也很大，相当于在转子回路串入了大电阻，限制了Ist，增大了Tst。起动瞬间，电动机转子回路串入频敏变阻器。当n接近nN时，sXmP和RmP都很小，相当于起动电阻被切除。此时，将频敏变阻器短接，电动机的运行点便回到固有机械特性上，电动机就能正常地稳定运行了。而且，随着转速n的不断上升，转差率s的值从1逐渐减小到0.01~0.07，频敏变阻器的每相电抗sXmP也随之减小了许多。起动过程中，过电流继电器KA3的线圈被中间继电器KA2的常闭触头短路，起动电流不经过KA3的线圈，可避免因起动电流大而造成KA3误动作。转子回路串接频敏变阻器起动控制电流互感器频敏变阻器过电流继电器红色电源指示灯绿色正常运行指示灯中间继电器中间继电器KA3为过电流继电器KA1、KA2为中间继电器为确保起动完全结束后，再切除频敏变阻器，KT1的延时时间一般要比电动机的实际起动时间多2~3s。转子回路串接频敏变阻器起动控制多条件起动KT2确保频敏变阻器被切除，即：起动完全结束，起动电流消失后，才让过电流继电器KA3投入运行，