华北电力大学 电机学 87讲 教案PDF18 第十八章 异步电动机的起动.pdf

第十八章 异步电动机的起动 §18—1 异步电动机的起动性能 起动性能指标有：1 起动电流倍数,2 起动转矩倍数 3 起动时间,4 起动过程中的功率损耗及起动设备 的简单性和可靠性 (1) 起动电流倍数 N st I I 1 =4~7 (2) 起动转矩倍数2 . 1~1 . 1= N st T T (3) 起动时间越短越好 (4) 设备简单,操作方便 (5) 损耗小 一. 起动电流 st I 2 ) ' 21 2' 21 1 ()(xxrr U Ist +++ = 较大的起动电流会使供电电压降增大,引起电网电压波动,影响同一电网的其它负载正常工做,如照 明灯变暗,正在工作的电动机速度下降甚至拖不动负载而停车.而对电动机本身来说,虽然起动电流大,但 持续时间不长,温度来不及增加到过热温度,损害不是很大. 二. 起动转矩 st T 2 2' 12 '2') 1212 3 2[()( st PU r T ]frrxxπ = +++ 一般要求:起动转矩愈大起动时间愈短最好要求有较大的起动转矩倍数 §18—2 笼型异步电动机的起动 两种起动方法： （1）全压起动 （2）降压起动 一、全压起动（直接起动） 启动电流倍数 N st I I 1 =4~7, 启动转矩倍数2 . 1~1 . 1= N st T T 即启动电流较大而启动转矩倍数 不大。

二、降压起动：目的是限制起动电流 1、 串电抗器起动 1 2 1n ' 11 1/ Ns Uk UK U=×= 图 18-1 电抗器降压启动原理图 若 ) 1( 1 11 ' 1 图 18-2 自藕变压器起动原理图 1 Z U I N st = NsN A st UkU R U== 1 二次侧 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ == Z U kZ U I N A st st 1 ' 一次侧 ' st I st A st A I k I k 2 ' 11 ==（一次侧绕组加全压，二次侧绕组加降压后） 若直接起动 st I N U Z = 电流下降了 2 1 A k 倍，起动转矩也为 2 1 A k 倍 所以采用自耦降压 stAst TkT '' = 起动的电源，起动电源降为直起动电流 2 1 A k 起动转矩也降了 2 1 A k 倍与定子串电坑相比若起动转矩相同， 则自耦降起动的电流小，或者说电网限制的起动电流相同是 ，用自耦降压起动获得较大的起动转矩 3．Y——起动 Δ 起动时 Y 接，正常运行时 接，只适合于电机正常运行时为ΔΔ接的电动机。

380/220 V Y/ 表示电源是 380V 为 Y 接 220V 时为ΔΔ接 （a) (b) 图 18-3 星—三角起动原理图 （1）相电压 相电流 NN UU= ϕ k N k N Z U Z U = ϕ 线电流 K N st Z U I3= Δ 起动转矩 Δst T （2） 3 N N U U= ϕ k N k N Z U Z U 3 = ϕ K N st Z U I 3 = Υ ΔΥ = stst TT 3 1 则 3 1 3 3 == Δ Υ K N K N st st Z U Z U I I 可见采用 Y—降电压起动，起动电流降为原来的Δ 3 1 ，限流效果好，但转矩也为原来的 3 1 ，所以 只适应于空载和轻载起动 优点：设备较简单，成本低，运行较可靠三相笼行异步电动机都是Δ联结，已便使用 Y/Δ起动 缺点：只适用于正常运行时定子绕组是联接的电动机，并只有一种固定的降压比 Δ 4．延边起动是从 Y—起动演变而来 ΔΔ 3 （a） （b） 图 18-4 “延边三角型”启动原理图 起动：一部分接成，一部分接成 Y,正常运行是为ΔΔ,通过转换开关控制、 ，它实际上是把 Y 和按结合再 一起。

所以每相绕组承受的相电压大于 Y 接，又小于 Δ Δ接，界于二者之间，究竟多大，取决于系数 比 2：1，1：1 1：2 延边三角形起动可以获得延边三角形起动可以获得比 Y—Δ起动更大的起动转矩 前面介绍的几种鼠笼型异步电动机降压起动方法，其主要目的都是减少起动电流，但同时又程度不同 的降低了启动转矩因此，只适合空载或轻载起动对重载起动为了增加起动转矩一般是设法增加鼠笼转子 电阻法 §18—3 绕线式异步电动机的起动 一、转子串电阻起动 图 18-5 绕线转子异步电机转子回路中串电阻启动 2 rTst∝ 所以转子中串入电阻可以提高起动的转矩，同时限制了起动电流若电阻串的合适，使起动 转矩达最大转矩 st T ' 21 ' 21 xx rr Sm + + = 4 图 18-6 转子回路串电阻起动过程 为了缩短起动过程，所串电阻分级切除,一开始↓ − =↑= n nn STTst 1 max,η 当时，切除一级电 阻，沿 2 走分级切除控制较复杂，每切一级会产生电流和转矩的冲击，对电坑和生产机械不利，为克服这 一缺点在转子回路串入频敏变阻器 minS T 二、串频敏变阻器 频敏变阻器—其电阻和电坑值随频率而变化的装置。

（a) (b) 图 18-7 频敏电阻器及其等效电路 （a)结构示意图 (b)等效电路 变电流交变磁通铁耗→→8 . 1,=∝βfPFe 在设计时，磁路高压饱和让起主要作用 m r 起动时 n=0,s=1,频率大，铁耗大，大随转速自动减小，相 当于再启动过程中逐级切除转子电路串入电阻当=1~3Hz 小，相当于自动切除变阻器它具有减 少启动电流又增大启动转矩的优点，起动平滑性好得到广泛应用 112 fsff== m r st T mm rrfsn↓↓↓↑,,, 2 2 f m r 5 §18-4 具有高启动转矩的笼型异步电动机 一、深槽式 当转子导体有电流时，其产生的漏磁通，底部的漏磁通比槽口处的要多 图 18-8 深槽型转子导条中电流的集肤效应的槽漏磁分布 起动时,n=0,s 大, 大漏抗 s大，漏抗与电阻相比起主要作用因此转子导体中的电流分布 主要决定于漏抗的大小，使得电流再上面分布，即把电流挤在槽口处，这种现象称“集肤效应” ，这样想当 于减少了导体的有效截面，从而使增加，从而增加了起动转矩，限制了起动电流 12 sff = 2 x ' 2 r 正常运行时小导体中电流分布主要取决于电阻， 电流可均匀分布集肤效应消失， 为正 常时的转子电阻，整个过程的变化是自动完成的。

22 ,,,sxfsn↓↓↑ 2 r 二、双笼型异步电动机 图 18-9 双笼型电动机的转子槽部剖面 起动时，内笼漏抗比外笼大 ，电流挤到外笼，即主要从外笼流过，截面减少增大所以 外笼称起动笼，正常运行时内笼电阻小，为正常电阻值电流大部分从内笼流过所以称运行笼 ' 2 r↑ st T ↓↑ 2 , fn 6 。