起動相關(guān)問題籠型轉(zhuǎn)子異步電機起動繞線轉(zhuǎn)子異步電機起動

三相異步電動機的起動第九章

三相異步電動機的電力拖動

一、三相異步電動機的起動二、三相異步電動機的調(diào)速三、三相異步電動機的制動四、三相異步電動機四象限運行一、三相異步電動機的起動相關(guān)問題二、鼠籠式三相異步電動機的起動方法三、繞線式三相異步電動機的起動方法三相異步電動機的起動一、三相異步電動機的起動相關(guān)問題1、電機起動

電機從不工作狀態(tài)到正常工作狀態(tài)的過程。2、起動要求起動電流?。↖st<電機容許最大電流）；起動轉(zhuǎn)矩大（Tst≥1.1TN）；起動時間短。3、電動機的起動指標(biāo)1)起動電流倍數(shù)(直流電機5－20，感應(yīng)電機4－7)起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)(感應(yīng)電機0.9－1.3)3)起動電流降低倍數(shù)注：前兩個指標(biāo)用于衡量起動性能，后兩個指標(biāo)用于衡量各種起動方法的特點。4)起動轉(zhuǎn)矩降低倍數(shù)4、電動機的直接起動分析直接起動：電機在靜止?fàn)顟B(tài)下直接施加額定電壓實施的起動過程。直流他勵電機的起動起動電流Ist＝UN/Ra起動轉(zhuǎn)矩Tst=CTΦIst三相感應(yīng)電機的起動5、電動機的直接起動相關(guān)說明小功率三相籠型允許直接全壓起動；起動電流很大，可達額定電流的4－7倍；定子繞組漏抗壓降增大，每極氣隙磁通下降；轉(zhuǎn)子側(cè)功率因數(shù)低；起動轉(zhuǎn)矩不大；直接起動適用范圍：非頻繁、負(fù)載較輕、電源相對電機容量足夠大。

6、三相異步電動機的起動方法降低電源電壓起動；繞線式感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子串電阻起動；特殊起動方式：繞線式轉(zhuǎn)子串頻敏電阻起動（屬轉(zhuǎn)子串電阻起動）深槽和雙鼠籠電機的起動（屬轉(zhuǎn)子串電阻起動）Y-Δ起動（屬降低電壓起動）定子串電抗器起動（屬降低電壓起動）鼠籠式三相異步電動機的起動方法二、三相籠型轉(zhuǎn)子異步電動機的起動（一）直接起動：直接起動特點：電流大、起動轉(zhuǎn)矩不大?；\型轉(zhuǎn)子不能在轉(zhuǎn)子繞組中串電阻或電抗。（二）改善起動性能的方法為：1.降壓起動2.改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)3.變頻變壓起動

1.降壓起動

sm因為：

電磁轉(zhuǎn)矩、起動轉(zhuǎn)矩均與電壓U1的平方成正比關(guān)系減少，而臨界轉(zhuǎn)差率與U1無關(guān)。所以：

降壓起動僅適合空載、輕載起動。

（1）定子繞組串電阻、串電抗降壓起動：起動轉(zhuǎn)矩下降，功耗大。定子串聯(lián)電阻或電抗降壓起動具體過程M3~3~RSS1FUS2M3~XSS1FUS23~定子串聯(lián)電阻或電抗降壓起動具體過程M3~3~RSS1FUS2起動M3~XSS1FUS23~定子串聯(lián)電阻或電抗降壓起動具體過程M3~3~RSS1FUS2運行M3~XSS1FU3~S2優(yōu)點：起動平穩(wěn)、運行可靠、結(jié)構(gòu)簡單。電阻降壓時，起動階段功率因數(shù)較高。缺點：Tst隨電壓平方成正比減小。適用范圍：用于輕載起動；電抗減壓起動用于高壓電動機；電阻減壓起動一般用于低壓電動機。定子串聯(lián)對稱電阻Rst的計算方法：Ist，Tst為直接起動電流和轉(zhuǎn)矩I’st，T’st為定子串聯(lián)電阻后起動電流和轉(zhuǎn)矩起動時，s=1，I1≈I2，Tst∝U12∝I2sta2=b令得或其中，a,b由生產(chǎn)機械要求決定，必須保證減壓起動時，T’st>Tz。（2）自耦降壓起動優(yōu)點：起動定子繞組電源電壓可調(diào)缺點：起動轉(zhuǎn)矩相應(yīng)下降。（變壓器——自耦變壓器降壓起動）設(shè)直接起動時起動線電流為Ist起動轉(zhuǎn)矩為Tst使用變壓器時降壓變比為k自耦變壓器降壓起動具體過程TA

3~UNS1FUS2M3~自耦變壓器降壓起動具體過程3~UNS1FUS2TA

M3~起動自耦變壓器降壓起動具體過程TA

3~UNS1FUS2M3~運行自耦變壓器降壓起動參數(shù)分析：3~UNS1FUS2TA

M3~起動U降壓比

定子線電壓比U’1L

U1LU’

UN==k

定子相電壓比U’1φ

U1φ==kU’1L

U1L

定子相電流比I’1Φ

I1Φ==kU’1φ

U1Φ自耦變壓器降壓起動參數(shù)分析TA

M3~3~UNS1FUS2起動IstkIst

起動電流比I’st

Ist

I’1Φ

I1Φ

==k

電源電流比IstT

IstkI’stIst==k2

起動轉(zhuǎn)矩比=k2T’st

TstU’1Φ

U1Φ

=()2

自耦變壓器減壓起動的起動電流

自耦變壓器減壓起動的起動轉(zhuǎn)矩IstT=k2IstT’st=k2Tst

降壓比k

可調(diào)

QJ2型三相自耦變壓器：

kA=0.55、0.64、0.73

QJ3型三相自耦變壓器：

kA=0.4、0.6、0.8(1)Ist＜Imax（線路中允許的最大電流）。(2)Tst＞TL

否則不能采用此法。自耦變壓器降壓比的選擇方法自耦變壓器減壓起動的使用條件

k2Ist＜Imaxk2Tst＞TL＜k2＜TLTst

Imax

Ist優(yōu)點：電壓抽頭可供不同負(fù)載起動時選擇缺點：體積大，質(zhì)量大，價格高，需維護檢修適用范圍：容量較大的低壓電動機起動用，有手動及自動控制線路。（3）星-三角（Y-Δ）降壓起動：A1A2B1B2C1C2b)聯(lián)接Δ

IsΔ

IΔ

A1A2B1B2C1C2a)Y聯(lián)接IsyIyY-Δ起動對正常運行采用Δ接法的電機，在起動時改接成Y接法進行起動，起動完成后還原成Δ接法正常運行。優(yōu)點

:UI＝IN／3；缺點

:Ust＝TN／3設(shè)Δ接法直接起動時起動線電流為IstΔ起動轉(zhuǎn)矩為TstΔ適用于：正常運行為△聯(lián)結(jié)的電動機。

3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2星形－三角形減壓起動（Y－起動）具體過程適用于：正常運行為△聯(lián)結(jié)的電動機。

星形－三角形減壓起動（Y－起動）具體過程3~UNS1FUS2U1U2V1V2W1W2Y起動適用于：正常運行為△聯(lián)結(jié)的電動機。

星形－三角形減壓起動（Y－起動）具體過程運行S23~UNS1FUU1U2V1V2W1W2

定子相電壓比U1ΦY

U1Φ△UN

3UN

==13

定子相電流比I1ΦY

I1Φ△U1ΦY

U1Φ△

==13

起動電流比IstY

Ist△I1ΦY

3I1Φ△

==13

Y型起動的起動電流

IstY=Ist13

起動轉(zhuǎn)矩比TstY

Tst△U1ΦY

U1Φ△

==13()2TstY=Tst13

Y型起動的起動轉(zhuǎn)矩

(1)IstY＜Imax（線路中允許的最大電流）；(2)TstY＞TL。否則不能采用此法。

Y－起動的使用條件優(yōu)點：體積小、重量輕、價廉物美、運行可靠、檢修方便缺點：起動電壓只能降到1/√3。適用范圍：正常運轉(zhuǎn)時定子繞組為Δ接電動機（4）延邊三角形降壓起動：由星形-三角形起動演變而來起動特性接近星形-三角形起動兼有自耦變壓器降壓起動和星形-三角形起動的優(yōu)點在中間抽頭時，即抽頭比例是1：1時，相電壓約為264V，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩大約為直接起動時的一半，兼顧了電網(wǎng)負(fù)擔(dān)和電機負(fù)載兩方面。Y聯(lián)接法的繞組比例越大，起動時的相電壓就越低，起動電流就越低。延邊三角形起動優(yōu)點：體積小、質(zhì)量小、允許經(jīng)常起動、節(jié)省有色金屬與黑色金屬，可進一步推廣取代自耦補償缺點：電機內(nèi)部接線較為復(fù)雜【例

】

一臺

Y250M－6型三相籠型異步電動機，UN=380V，聯(lián)結(jié)，PN=37kW，

nN=985r/min，IN=72A，λTst

=1.8，λIst

=6.5。如果要求電動機起動時，起動轉(zhuǎn)矩必須大于250N·m，從電源取用的電流必須小于360A。試問：(1)能否直接起動？(2)能否采用Y－

起動？(3)能否采用K

=0.8的自耦變壓器起動？解：(1)能否直接起動60

2

TN=PN

nN

=×N·m=359N·m602×3.14

37×103985直接起動時起動轉(zhuǎn)矩和起動電流為Tst=λTstTN=

1.8×359N·m=646N·mIst=λIstIN

=

6.5×72A=468A雖然Tst＞250N·m，但是

Ist＞360A，所以不能采用直接起動。(2)能否采用Y－

起動TstY=Tst13=×646

N·m=215N·m13IstY=Ist13=×468

A=156A13雖然IstY＜360A，但是

TstY＜250N·m，所以不能采用Y－

起動。(3)能否采用KA=0.8的自耦變壓器起動

Tsta=K2Tst

=

0.82×646N·m=413N·mIsta=K2Ist

=

0.82×468A=300A由于Tsta＞250N·m，而且

Ista＜360A，所以能采用

KA=0.8

的自耦變壓器起動。2.改變轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的起動方法采用電阻率高的轉(zhuǎn)子繞組導(dǎo)條轉(zhuǎn)子電阻增加，起動轉(zhuǎn)矩增大；轉(zhuǎn)差功率也增大。深槽雙籠型集膚效應(yīng)（趨表效應(yīng)）集膚效應(yīng)：起動：s=1,f=50起動有效電阻大運行：s,f很小

有效電阻(1)深槽異步電動機

槽深h與槽寬b之比為：

h/b=8~12

漏電抗小↑漏電抗大增大↑電流密度

起動時，f2高，

漏電抗大，電流的集膚效應(yīng)使導(dǎo)條的等效面積減小，即R2

，使Tst

。

運行時，f2很低，

漏電抗很小，集膚效應(yīng)消失，R2→

。(2)雙籠型異步電動機電阻大漏抗小電阻小漏抗大上籠（外籠）下籠（內(nèi)籠）

起動時，f2高，

漏抗X內(nèi)大，R外起主要作用，

I2主要集中在外籠，外籠R2大→Tst

大。外籠——起動籠。

運行時，f2很低，

漏抗X內(nèi)很小，R內(nèi)起主要作用，

I2主要集中在內(nèi)籠。內(nèi)籠——工作籠。深槽型和雙籠型異步電機：轉(zhuǎn)子漏抗較大，額定功率因數(shù)及最大轉(zhuǎn)矩稍低，且用銅量多，制造工藝復(fù)雜，價格較高。（三）變頻變壓起動

通過改變電動機電源的電壓和頻率，也可以改變電動機的起動性能。具體的做法是：電壓和頻率同步下降

由此：氣隙磁通沒有變化；感應(yīng)電動勢下降了；電阻不變，而漏阻抗下降了，相當(dāng)于電阻增加；

結(jié)論：電流下降，轉(zhuǎn)矩下降不多繞線式三相異步電動機的起動方法繞線式三相異步電動機的起動，前述的方法仍然有效。不過繞線式三相異步電動機的應(yīng)用往往是在鼠籠式三相異步電動機受電源容量和最小起動轉(zhuǎn)矩Tmin的限制條件不能使用的場合來應(yīng)用。繞線式三相異電動機的起動方法，一般只講轉(zhuǎn)子串電阻起動。1、電源容量限制條件：三、繞線式三相異步電動機的起動方法2、轉(zhuǎn)子串電阻的作用：

增大起動轉(zhuǎn)矩：減小起動電流：最大電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)子繞組電阻大小無關(guān)：臨界轉(zhuǎn)差率轉(zhuǎn)子繞組電阻成正比：3、結(jié)論：如果能在轉(zhuǎn)子回路串入附加電阻使臨界轉(zhuǎn)差率為1，則可達到既減小起動電流又獲得最大起動轉(zhuǎn)矩的目的。Tn0TstSm0TmaxSm1Sm2R2增加，I2s減小，Sm增大，Tmax不變S104、實現(xiàn)方法：1）逐級切除附加起動電阻的起動法：UVWU1V1W1M3~KM1R1R2KM3KM2R3KM40n0nshfdbcegiaTTTT01LBAISNS1S2S3NTVIVIIIIInN1.8～2.0TN1.1～1.21、銘牌計算2、選3、連4、連S4=1①起動電阻確定方法的依據(jù)：②圖解法確定起動電阻的方法：由于轉(zhuǎn)矩一定時，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比;所以，對額定轉(zhuǎn)矩，有:s4=1額定狀態(tài)時，額定轉(zhuǎn)差率SN很小。有：起動時，Rn>>X2，所以有③圖解法確定起動電阻的步驟：繪出固有機械特性：取：電阻切除時，轉(zhuǎn)速不變。據(jù)此繪出相應(yīng)的人工機械特性；確定的級數(shù)m符合要求；讀取時的轉(zhuǎn)差率值(見圖)；據(jù)此轉(zhuǎn)差率值，可確定各分級電阻；圖示：0n0nshfdbcegiaTTTT01LBAISNS1S2S3NTVIVIIIIInNS4＝1④解析法確定起動電阻的方法：由于轉(zhuǎn)矩一定時，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電阻成正比;所以，s一定即轉(zhuǎn)速一定時，電磁轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)子電阻成反比，有:由于慣性，n在切換時不能突變，有sb=sc，sd=se，sf=sg由于TA不變，由0n0nshfdbcegiaTTTT01LBAISNS1S2S3NTVIVIIIIInNS4＝1得得依此，有：可令：若起動分為m級，則有：

則分段電阻為：若起動級未確定，則有：

轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速：優(yōu)點：起動電流變小，起動轉(zhuǎn)矩較大缺點：電阻逐段變化，有級調(diào)速，轉(zhuǎn)矩變化較大，機械沖擊較大，控制設(shè)備龐大，維修不變2）轉(zhuǎn)子繞組串頻敏變阻器起動方法

頻敏變阻器原理：一定的工藝，使變阻器的鐵磁損耗值，做的比較大；三相異步電動機的轉(zhuǎn)子頻率：起動：n=0,s=1,f=50；起動過程中：n,s,f。

頻敏變阻器頻率高：損耗大，電阻大。頻率低：損耗小，電阻小。

轉(zhuǎn)子電路起動時

f2高，電阻大，

Tst'大，Ist'小。

轉(zhuǎn)子電路正常運行時

f2低，電阻小，自動切除變阻器。頻敏變阻器頻敏變阻器一相等效電路轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動的接線與機械特性(a)接線（b）機械特性繞線式轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、制造容易、運行可靠、維護方便、能自動操作缺點：需要增加設(shè)備、體積大

【例

】

JR41－4型三相繞線型異步電動機拖動某生產(chǎn)機械。已知電動機的PN=40kW，nN=1435r/min，λT=2.6，U2N=290V，I2N=86A。已知起動時的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL=

200N·m，采用轉(zhuǎn)子電路串電阻起動。起動級數(shù)初步定為三級。求各級應(yīng)串聯(lián)的起動電阻。解：(1)選擇起動轉(zhuǎn)矩T160

2

TN=PN

nN

=×N·m=266.32N·m602×3.14

40×1031435Tmax=λTTN=

2.6×266.32N·m=692.43N·mT1=(0.8~0.9)Tmax

=

(553.94~623.19)N·m取T