《电机技术应用》课件 2.4.1 三相异步电动机的起动

三相异步电动机的起动异步电动机起动性能起动问题：起动电流大，起动转矩不大。一般中小型鼠笼式电机起动电流为额定电流的5~7倍;电动机的起动转矩为额定转矩的(1.0~2.2)倍。问题原因：起动时，n=0，转子导体切割磁力线速度很大起动：

n=0，s=1,接通电源。转子感应电势转子电流定子电流问题后果：

①频繁起动时造成热量积累，使电机过热②大电流使电网电压降低，影响邻近负载的工作①起动转矩要大②起动电流要小③起动设备简单，操作和维护方便④起动过程中能量损耗尽量小1起动要求

起动方法一、直接起动

二、三十千瓦以下的笼型异步电动机一般都采用直接起动。二、降压起动：星形-三角形(Y－)

换接起动自耦变压器降压起动（适用于鼠笼式电动机）三、转子串电阻起动（适用于绕线式电动机）定子回路串电阻或电抗器起动操作：直接合闸，把全部电源电压（即全压）直接加到电动机的定子绕组优点：操作简单，所需设备少，成本低缺点：起动电流倍数大，对电机和电网的冲击大。一、直接启动三相笼型异步电动机的起动≤适用范围：

1、异步电动机的功率在7.5kW以下的小型笼形异步电动机，是小型笼形异步电动机主要采用的启动方法。

2、如电动机功率大于7.5kW，而电源总容量较大，能符合下式要求，电动机也可允许直接起动。

为什么直接起动时起动电流大，起动转矩不大？

起动时刻，电机处于堵转状态（n=0,s=1），在等效电路中，由于Zm>>Z2’可视励磁支路开路，则Im=0，所以I2’=I1，由起动电流公式可知，起动时s=1，起动电流大，可达额定电流的4～7倍，某些笼型异步电动机甚至可达8～12倍，又因为起动转矩：f2=f1，接近于90o，很小，起动转矩小。一、直接启动三相笼型异步电动机的起动二、定子回路串电阻或电抗器起动操作：起动时Q2投向“起动”位置，起动电阻Rst或起动电抗Xst接入定子电路，闭合主开关Q1，电机起动；转速接近于稳定转速时，Q2换接到“运行”位置，电源电压直接加到定子绕组上，电动机起动结束。优点：起动平稳、运行可靠、构造简单。缺点：Tst和电压的二次方成正比减小，起动时能量损耗较多，实际应用少。适用范围：三相笼型异步电动机，只适用于轻载起动的场合。

当电动机的起动电压减少到1/k时，由电网所供给的起动电流也减少到1/k。起动转矩减少到1/k2。这种启动方法不受电动机定子绕组接法形式的限制，但由于启动电阻的存在，将使设备体积增大，电能损耗大，目前已较少采用。二、定子回路串电阻或电抗器起动三、Y-△转换降压起动操作：三角形连接的定子绕组，起动时Y接线，运行时Δ接线。优点：操作、设备简单，可有效降低起动电流倍数。缺点：起动转矩倍数同时减小，只适合轻载起动。适用范围：三相笼型异步电动机，正常运行时定子绕组为Δ接线的电动机。起动转矩:Y-△降压起动设备简单，成本低，但起动转矩降低很多，多用于空载或轻载起动的设备上，适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。Y系列容量在4kW以上的小型三相笼型异步电动机都设计成三角形联结，以便采用星/三角降压起动。起动电流:三、Y-△转换降压起动操作：异步电动机的定子绕组，在起动时通过自耦变压器与电源相连。优点：降压灵活，不受绕组连接方式的限制。缺点：需专用自耦变压器，体积大，设备复杂，价格高。适用范围：三相笼型异步电动机，容量较大的低压电动机起动。四、自耦变压器降压起动通过自耦变压器，起动电流降低为：电压Ux降低为：

起动转矩为：

自耦变压器起动可以降低加到电动机定子绕组的电压，减小起动电流，起动转矩和起动电流降低同样的倍数。这种起动方式不受电动机绕组连接的影响，可以根据需要选择分接头，手动、自动均可控制，应用广泛。四、自耦变压器降压起动起动方法直接起动定子串电抗起动Y－△起动自耦变压器起动起动电压比值起动电流比值起动转矩比值起动设备应用场合111最简单一般简单较复杂电动机容量小于7.5KW任意容量，轻载起动正常运行为△，可频繁起动较大容量电动机，较大负载，不能频繁起动降压启动性能比较三相笼型异步电动机的起动五、转子回路串电阻起动操作：在转子回路中串入多级对称电阻，随着电动机转速的增加，逐渐切除起动电阻。优点：可限制起动时的定、转子电流，可得到最大的起动转矩，减少起动时间，提高功率因数缺点：起动设备复杂，操作维修不便，特别是大容量电动机，转子电流大，切除电阻时，转矩变化大，对机械传动机构冲击大；同时，需要较多的电阻器、开关元件等，设备的投资大。适用范围：三相绕线型异步电动机，大、中容量异步电动机重载起动。

起动过程：电动机由a点始，经b→c→d→e→f→g→h，完成起动过程。

为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路串入多级对称电阻，并随着转速的升高逐渐切除起动电阻。五、转子回路串电阻起动六、转子回路串敏频电阻器起动操作：（1）起动时，调在最大电阻位置（2）随着转速的上升，均匀地减小电阻，直到完全切除（3）转速稳定后，将集电环短接，同时举起电刷优点：减小起动电流、增大起动转矩；等效起动电阻随转速升高自动连续减小；结构简单、价格便宜、运行可靠、维护方便,目前被大量地推广与应用。缺点：电感存在，cosφ较低，启动转矩并不很大，适于绕线式电动机轻载启动。适用范围：三相绕线型异步电动机，绕线式电动机的轻载起动。

频敏变阻器类似只有一次绕组的三相三柱式变压器，其铁芯是有几片或几十片厚钢板叠成，是一个铁损耗很大的三相电抗器，其电阻值随着频率的降低而减小。如果参数选择适当，可以在起动中保持转矩近似不变，使起动过程平稳。绕线式异步电动机转子串频敏变阻器起动优点明显，因此目前获得了十分广泛的应用。六、转子回路串敏频电阻器起动1、某三相异步电动机Tst＝1.4TN，采用Ｙ－△起动，问在下述情况下电动机能否起动？(1)负载转矩为0.5ＴN，(2)负载转矩为0.25ＴN。

答:

(1)Ｙ－△起动时的起动转矩Ｔst'=Ｔst/3=1.4ＴN/3=0.47ＴN，故0.25ＴN<Ｔst'<0.5ＴN。所以当负载转矩为0.5ＴN时，电动机不能起动；当负载转矩为0.25ＴN时，电动机能起动。2、一台Y132-52-4型三相异步电动机，额定数据如下：nN=1450r/min，PN=10kW，△联接，UN=380V，ηN=87.5％，cosφN=0.87，Tst/TN＝1.4，Tmax/TN

＝2.0。试求:(1)接380V电压直接起动时的Tst；(2)采用Ｙ－△降压起动时的Tst’。答：(1)直接起动时TN

＝9.550·PN/nN＝65.86牛·米，起动转矩Tst＝1.4TN

＝92.21牛·米(2)Ｙ－△降压起动时Tst‘＝Tst/3＝30.74牛·米思考与练习3、普通笼型异步电动机在额定电压下起动时，为什么起动电流很大而起动转矩并不大？答：起动时n=0，s=1，旋转磁场以同步速度切割转子，在短路的转子绕组中感应很大的电动势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量急剧增加，以致定子电流很大，可以达到额定电流的4-7倍。根据电磁转矩公式T=CTΦmI2cosφ2，当s=1、f2=f1时，转子漏抗X2σ很大，X2σ>>R2，使转子功率因数角接近900，cosφ2很小，导致I2cosφ2并不大；另外，因起动电流很大，定子绕组漏抗压降大，使感应电动势E1减小，与之成正比的Φm也减小，使得起动转矩并不大。思考与练习4、某三相异步电机，三角形连接，以200KV.A的三相变压器供电。已知：试分析能否：直接起动？星-三角起动？选用变比为0.73的自耦变压器起动？20答：1)2)思考与练习3)5、绕线式感应电动机在转子回路串电阻起动时，为什么既能降低起动电流，又能增大起动转矩？所串电阻是否越大越好？答：从等效电路可以看出，增加转子电阻使总的阻抗增加了，所以起动电流减小。转子电阻增加，使得cosφ2提高；起动电流减小使得定子漏抗电压降低；电势E1增加，使气隙磁通增加。起动转矩与气隙磁通、起动电流、cosφ2成正比，虽然起动电流减小了，但气隙磁通和cosφ2增加，使起动转矩增加了。如果所串电阻太大，使起动电流太小，起动转矩也将减小。思考与练习练习1、某三相异步电动机，其起动能力为1.3，当电源电压下降30％时（即电源电压只有额定电压的70％）时