《电机控制技术》课件-教案 4.4.1笼型异步电动机的起动

淄博职业学院《电机控制技术》课单元教学设计方案教师：序号：4.4.1授课时间授课班级上课地点教学单元名称笼型异步电动机的起动课时数0.5教学目标1.电动机的启动方式2.培养学生分析问题、解决问题的能力。教学重点电动机的启动方式教学难点电动机的启动方式目标群体普专教学环境实训室教学方法项目驱动、讲练结合等时间安排教学过程设计1．直接起动所谓直接起动，就是利用刀开关或接触器将电动机定子绕组直接接到额定电压的电流上，故又称全压起动。直接起动的优点是起动设备和操作都比较简单，其缺点就是起动电流大、起动转矩小。对于小容量异步电动机，因电动机起动电流较小，且体积小、惯性小、起动快，一般说来，对电网、对电动机本身都不会造成影响。因此，可以直接起动，但必须根据电源的容量来限制直接起动电动机的容量。在工程实践中，直接起动可按下列公式核定IQ/IN≤+PN（4-6）式中，IQ为电动机的起动电流；IN为电动机的额定电流；PN为电动机的额定功率（kW）；PH为电源的总容量（kV·A）。如果不能满足上式的要求，则必须采取限制起动电流的方法进行起动。2．三相笼型异步电动机的降压起动对中、大型笼型异步电动机，可采用降压起动方法，以限制起动电流。待电动机起动完毕，再恢复全压工作。但是降压起动的结果，会使起动转矩下降较多，因为TQ与电源电压U1的平方成正比。所以，降压起动只适用于在空载或轻载情况下起动电动机。下面介绍几种常用的降压起动方法。（1）定子电路串接电阻起动在定子电路中串接电阻起动线路如图4-16所示。起动时，先合上电源隔离开关Q1，将Q2扳向“起动”位置，电动机即串入电阻RQ起动。待转速接近稳定值时，将Q2扳向“运行”位置，RQ被切除，使电动机恢复正常工作情况。由于起动时，起动电流在RQ上产生一定的电压降，使得加在定子绕组的电压降低了，因此限制了起动电流。调节电阻RQ的大小可以将起动电流限制在允许的范围内。采用定子串电阻降压起动时，虽然降低了起动电流，但也使起动转矩大大减小。图4-16定子串电阻降压起动线路图假设定子串电阻起动后，定子端电压由U1降低到U/1时，电动机参数保持不变，则起动电流与定子绕组端电压成正比，于是有U1/U/1=I1Q/I′1Q=Ku式中，I1Q为直接起动电流；I′1Q为降压后的起动电流；Ku为起动电压降低的倍数，即电压比，Ku>1。由式（4-3）可知，在电动机参数不变的情况下，起动转矩与定子端电压平方成正比，故有TQ=T′Q=[U1/U/1]²=，显然起动转矩将大大减小。定子串电阻降压起动，只适用于空载和轻载起动。由于采用电阻降压起动时损耗较大，它一般用于低电压电动机起动中。（2）星/三角降压起动对于正常运行时定子绕组规定是三角形联结的三相异步电动机，起动时可以采用星型联结，使电动机每相所承受的电压降低，因而降低了起动电流，待电动机起动完毕，在接成三角形，故称这种起动方式为星/三角降压起动，其接线原理线路如图4-17所示。起动时，先将控制开关SA2投向星型位置，将定子绕组接成星型，然后合上电源控制开关SA1。当转速上升后，再将SA2切换到三角形运行的位置上，电动机便接成三角形在全压下正常工作。下面分析星/三角起动时的起动电流与起动转矩。由图4-18可知，如果三角形联结直接起动，则电动机电压为：UD=UN图4-17星/三角起动的原理线路图图4-18三角形与星型联结时的电压电网供给电动机的线电流为如果采用星型联结降压起动，由图4-31b可知，电动机相电压为电网供给电动机的线电流为I′1Q=IY可见两种情况下的线电流之比为考虑到起动时相电流与相电压成正比，则上式变为由该式可见，采用星/三角降压起动，电网供给的电流下降为三角形联结时的1/3。根据起动转矩与电压成正比的关系，则两种情况下的起动转矩比为以上说明：星-三角起动转矩降低的倍数与电流降低的倍数相同。由于高电压电动机引出六个出线端子有困难，故星/三角起动一般仅用于500V以下的低压电动机，且又限于正常运行时定子绕组作三角联结。常见的额定电压标为380/220V的电动机，其意思是：当电源线电压为380V时用星形联路，线电压为220V时用三角形联结。显然，当电源线电压为380V时，这一类电动机就不能采用星-三角降压起动。星-三角降压起动的优点是起动设备简单，成本低，运行比较可靠，维护方便，所以广为应用。（3）自耦变压器降压起动自耦降压起动是利用自耦变压器将电网电压降低后再加到电动机定子绕组上，待转速接近稳定值时在将电动机直接接到电网上。原理如图4-19所示。起动时，将开关扳到“起动”位置，自耦变压器一次侧接电网，二次侧接电动机定子绕组，实现降压起动。当转速接近额定值时，将开关扳向“运行”位，切除自耦变压器，使电动机直接接入电网全压运行。图4-19自耦压降起动原理图为说明采用自耦变压器降压起动对起动电流的限制和对起动转矩的影响，取自耦变压器一相电路分析即可，如图4-20所示。已知自耦变压器的电压比Ku=N1/N2=U1/U2=I′2Q/I′1Q（U1为电网相电压；U2为加到电动机一相定子绕组上的自耦变压器输出电压，I′1Q为电网相自耦变压器一次侧提供的降压起动电流；I´2Q为自耦变压器二次侧提供给电动机的降压起动电流）。图4-20自耦变压器一相电路设直接起动时，电网提供给电动机的电压起动电流为I1Q，加给定子绕组的相电压为U1。则根据起动电流与定子绕组电压成正比的关系，电动机定子绕组降压前后的电流比为：I′2Q/I1Q=U2/U1=1/Ku（4-7）且I´2Q=KuI´1Q，则I1′Q/I1Q=1/（4-8）可见采取自耦变压器降压起动，当定子端电压降低Ku倍（U2=U1/Ku）时，电网供给的起动电流降低了Ku倍。起动转矩降低了比值有如何呢？由起动转矩与电压平方成正比的关系可知T′Q/TQ=/=1/或TQ′=TQ/（4-9）上式说明，起动转矩降低的倍数与起动电流降低的倍数相同。自耦变压器的二次侧上备有几个不同的电压抽头，以供用户选择电压。例如，QJ型有三个抽头，其输出电压分别是电源电压的55%、64%、73%，相应的电压比分别为1.82、1.56、1.37；QJ3型也有三个抽头，分别为40%、60%、80%。Ku=2.5、1.67、1.25。在电动机容量较大或正常运行时联成星形，并带一定负载起动时，宜采用自耦降压起动，它根据负载的情况，选用合适的变压器抽头，以获得需要的起动电压和起动转矩。此时，起动转矩仍有削弱，但不致降低1/3（与星-三角降压