第十一章 三相异步电动机起动及起动设备计算

1、重庆大学自动化学院,电机学及拖动基础,2,第十一章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算,3,主要内容,第一节 三相异步电动机的起动方法 第二节 改善起动性能的三相异步电动机,4,三相异步电动机的起动性能 起动电流倍数Ist/IN 起动转矩倍数Tst/TN 起动时间 起动时消耗的能量 起动设备的简单和可靠,第一节 三相异步电动机的起动方法,5,一、三相笼型异步电动机的起动方法,（一）直接起动,三相笼型异步电动机的起动方法 直接起动 减压起动 软起动,实现方法 通过一些直接起动设备，把全部电源电压（即全压）直接加到电动机的定子绕组,6,存在的问题 起动时，s=1，起动电流大，可达额定电流的47倍

2、，某些笼型异步电动机甚至可达812倍 f2=f1， 接近于90o， 很小 ，起动转矩小,一般规定：异步电动机的功率低于7.5kW时允许直接起动。如果功率大于7.5kW，而电源总容量较大，能符合下式要求者，电动机也可允许直接起动。 如果不能满足要求，则必须采用减压起动的方法 。,7,（二）减压起动,1电阻减压或电抗减压起动,实现方法： 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

3、，只适用于轻载起动的场合 起动时能量损耗较多，实际应用少,8,实现方法： 利用自耦变压器降低加到电动机 定子绕组的电压，减小起动电流。 U，I1一次侧相电压和电流 Ux，Ix二次侧相电压和电流 N1，N2一、二次绕组匝数 Ist全压U起动时的起动电流,2自耦减压起动,9,通过自耦变压器，从电网吸取的电流降低为 电压Ux降低为(N2/N1)U 起动转矩为 Tst全压U起动时的起动转矩 起动转矩和起动电流降低同样的倍数 优点：电压抽头可供不同负载起动时选择 缺点：体积大，质量大，价格高需要维护检修 适用范围：容量较大的低压电动机起动,10,3星形三角形（Y）起动,实现方法： 起动时，将定子绕组联结

4、成星形 转速接近稳定时改联结成三角形 起动电压变化情况 起动电流变化情况 起动转矩变化情况 优点：体积小、重量轻、价廉物美、运行可靠、检修方便 缺点：起动电压只能降到 ，不能根据不同的负载选择不同的起动电压,11,（三）软起动方法,1限流或恒流起动方法,2斜坡电压起动法,用电子软起动器实现起动时限制电动机起动电流或保持恒定的起动电流，主要用于轻载软起动。,用电子软起动实现电动机起动时定子电压由小到大斜坡线性上升，主要用于重载软起动。,3转矩控制起动法,用电子软起动实现电动机起动时起动转矩由小到大线性上升，起动的平滑性好，能够降低起动时对电网的冲击，是较好的重载软起动方法。,12,4转矩加脉冲突

5、跳控制起动法,5电压控制起动法,此方法与转矩控制起动法类似，其差别在于：起动瞬间加脉冲突跳转矩以克服电动机的负载转矩，然后转矩平滑上升。此法也适用于重载软起动。,用电子软起动器控制电压以保证电动机起动时产生较大的起动转矩，是较好的轻载软起动方法。,13,二、绕线转子异步电动机的起动方法,（一）转子串联电阻起动,实现方法： 起动时，调在最大电阻位置 随着转速的上升，均匀地减小电阻，直到完全切除 转速稳定后，将集电环短接，同时举起电刷 优点：可限制起动时的定、转子电流、增大起动转矩、减少起动时间 适用范围：功率较大的重载起动,14,（二）转子串联频敏变阻器起动,实现方法： 起动时，转子频率较高，变

6、阻器内涡流损耗较大，RF也较大 随着转速的上升，转子频率不断下降，涡流损耗及RF跟着下降，电动机平滑起动 起动结束，短接集电环，切除频敏变阻器 优点：结构简单、价格便宜、制造容易、运行可靠、维护方便、能自动操作 适用范围：功率较大的重载起动,15,第二节 改善起动性能的 三相异步电动机,笼型异步电动机起动问题：起动转矩小、起动电流大 解决办法：从转子槽形着手，利用集肤效应，使起动时转子电阻增大，以增大起动转矩，并减小起动电流，正常运行时转子电阻又能自动变小。 两种能改善起动性能的笼型异步电动机 深槽异步电动机 双笼型异步电动机,16,一、深槽异步电动机,结构特点： 槽形窄而深，通常h/b=10

7、12 沿h方向转子导条由许多根小的股线并联而成 电流分布： 下面的小股线所交链的漏磁通比上部的股线要多，因此槽底比槽口股线的漏电抗大,起动时，转子频率较高，漏电流较大，称为楼阻抗中的主要成分，导条中电流密度j的分布从上到下逐步减小，相当于减小了导体的有效高度和截面 转子频率愈高，槽高愈大，集肤效应愈强。当起动完毕，频率f2仅为13Hz，集肤效应基本消失，转子导条内的电流均匀分布，导条电阻变为较小的直流电阻,17,二、双笼型异步电动机,结构特点： 分为上笼和下笼，中间由狭长的缝隙隔开 上笼用电阻系数较大的材料制成，导条截面小，电阻较大 下笼截面较大，用电阻系数较小的材料制成，电阻较小,18,电流分布： 起动时，转子电流频率较高，下笼漏抗大，电流大部分流过上笼，集肤效应显著。上笼电阻大，流过电流较大，产生较大的起动转矩，起主要作用，称起动笼。 起动结束，转子频率很小，两笼的漏抗都很小，电流在两笼间的分配主要决定于电阻，电流主要经过电阻较小的下笼，在运行时起主要作用，称为运行笼。 机械特性： 上笼机械特性为