电子科技大学电机与拖动基础

三相异步电动机的起动方法
• 电阻减压或电抗减压起动，Tst与电压的平方成正比减小， • 因此这些方法一般用于轻载起动的场合
笼型异步电动机电阻 减压起动的原理图
笼型异步电动机电抗 减压起动的原理图
三相异步电动机的起动方法
2、自耦补偿起动 自耦补偿起动方法就
异步电动机自耦补偿 起动的原理线路图
是利用三相自耦变
三相异步电动机的起动方法
（三）软起动方法——应用自动控制线路组成的软启动器实现 笼式异步电动机的无级平滑调速
1．限流或恒持恒定的起动电流，主要用于轻载软起动
2．斜坡电压起动法。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
I1st KI a Tst Kst b
I '1st aI
T 'st aT
三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算
起动时s=1,忽略I0，有I1=I2’。得到a2 b
有关系式：
Ux
a
Ux
(R1 R2 ')2 ( X1 X '2 )2
(R1 R2 ' Rst )2 ( X1 X '2 )2
电子科技大学电机与拖动基础
三相异步电动机的起动及起动设备的计算
异步电动机定子绕组接入电网后，转子从静止状态到稳定 运行状态的过程，称为异步电动机的起动。
在电力拖动系统中，通常要求电动机应具有足够大的起动 转矩，以拖动负载较快地达到稳定运行状态
起动电流不要太大，以免引起电网电压波动过大，而影响 电网上其它负载的正常工作。 因此，衡量异步电动机起动 性能的主要指标是起动转矩倍数KT=Tst/TN和起动电流倍 数KI=Ist/IN
三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算
例：一笼型异步电动机，U1N 380V , I1N 13.6A, KI 4.4, Kst 3 试就下列二种情况，求定子串接电阻Rst
起动电流减小到直接起动时的一半
起动转矩减小到直接起动时的一半
解：定子星型接法时Z ： U1N
380
3.67
三相绕组联结成延边三角形时，绕组的相电压低于电源电压， 且降低值与绕组的中间引出端的抽头比例有关。因此在起动 过程中，将定子绕组联结成延边三角形，可使定子绕组的电 压降低，也能减小起动电流
延边三角形起动具有体积小、质量轻、允许经常起动等优点， 而且采用不同的抽头比例，可以得到延边三角形联结法的不 同相电压，其值比星形-三角形换接起动时星形联结法的电压 值高，因此其起动转矩比星形-三角形换接起动时大，它能用 于重载起动。
三相异步电动机的起动方法
（二）转子串联频敏变阻器起动
当电动机起动时，转子频率较高，频敏变阻器内的与频率平方
成正比的涡流损耗较大，Rm值也因之较大，起限制起动电
流及增大起动转矩的作用。随着转速的上升，转子频率不
断下降，频敏变阻器铁心的涡流损耗及Rm值跟着下降，使
电动机起动平滑
频敏变阻器的结构
频敏变阻器 的等效电路
笼型异步电动机采用自耦变压器起动，要选择与电动机的 额定电压和功率相当功率的自耦变压器
自耦变压器容量PTA(KV·A)的计算式: 式中
PTA
Pd KI (UTA %)2 nt tst
Pd——电动机额定容量(KV·A)
KI——电动机起动电流的倍数
UTA%——自耦变压器的抽头电压，以额定电压百分数表 示
设： R1 R2 ' R X1 X '2 X 得到 Rst (a2 1) X 2 a2R2 R
或 Rst (b 1) X 2 bR2 R
按一般电动机的平均数，可令 R (0.25 0.4)Z
Z U1N U1N
3I st
3KI I1N
三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算
三相异步电动机的起动方法
二、双笼型异步电动机 这种异步电动机的转子上有两套导条，如图示的上笼与下笼，
两笼间由狭长的缝隙隔开。上笼通常用电阻系数较大的黄 铜或铝青铜制成，且导条截面较小，故电阻较大；下笼截 面较大，用紫铜等电阻系数较小的材料制成，故电阻较小
双笼型转子的 结构与漏磁通
三相异步电动机的起动方法
合成特性曲线为T
三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算
定子串联电阻可以在电动机起动时，减少起动电流。 串入的电阻为Rst
在电源电压全部加到电动机上，电动机的起动电流为 I1st,起动转矩为Tst
电动机串入电阻Rst，起动电流变为I’1st，起动转矩 变为T’st
则有： I1st KI I1N Tst KstTN I '1st aI I1N T 'st aTTN
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
K1
I1st I1N
≤
1 4
3
电源总容量kV A 起动电动机容量kV A
三相异步电动机的起动方法
如果不能满足要求，则必须采用减压起动的方法 （二）减压起动——减压起动可以有四种方式 1．电阻减压或电抗减压起动 串电阻或电抗起动，即起动时，在电动机定子电路中串接
起动时，转子电流频率较高，下笼漏抗大，电流小，转子 电流大部流过上笼，集肤作用显著。
上笼电阻大，流过电流又大，则产生较大的起动转矩
上笼称为起动笼
双笼异步电动
对应机械特性曲线T机1的机械特性
起动结束，电动机进入正常运行
转子频率很小，二笼的漏抗很小，
电流在二笼间的分配主要决定于
电阻。又机械特性曲线T2
普通的异步电动机 如果不采取任何措施 而直接接入电网 起动时，往往起动电流Ist 很大，而起动转矩Tst 不足。
三相异步电动机的起动及起动设备的计算
电动机机械特性物理表达式 T CTJ mI2 'cos2 '
而 I2 '
E2 ' (R2 '/ s)2 X 2 '2
cos2 '
R2 '/ s
电阻或电抗，待电动机转速基本稳定时再将其从定子电路 中切除。由于起动时，在串接电阻或电抗上降掉了一部分 电压，所以加在电动机定子绕组上的电压就降低了，相应 地起动电流也减小了 该起动方法的优点是起动电流冲击小，运行可靠，起动设 备构造简单；缺点是起动时电能损耗较多 笼式异步电动机定子串接电阻（抗）降压起动时，串接电 阻的大小应根据电动机的参数及起动要求来选择计算
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
4．转矩加脉冲突跳控制起动法。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
压器降低加到电动
机定子绕组的电压，
以减小起动电流的
起动方法
自耦变压器的 减压原理图
三相异步电动机的起动方法
采用自耦变压器降压起动时，自耦变压器的一次侧（高
压边）接电网，二次侧（低压边）接到电动机的定子绕
组上，待其转速基本稳定时，再把电动机直接接到电网
上，同时将自耦变压器从电网上切除
由变压器原理，有： U x N 2 I 1 N 2 U N1 I x N1
定子绕组为星型联结
Z U1N U1N
3I st
3KI I1N
定子绕组为三角型联结 Z 3U1N 3U1N
而
I st
KI I1N
X Z 2 R2 (0.91 0.97)Z
定子串入对称电阻，电动机减少了起动电流，同时更多减 少了起动转矩
为使电动机能够起动起来，电动机降低的起动转矩必须大 于负载转矩T’st>Tz
=
(R2 '/ s)2 X 2 '2
R2 ' R2 '2 (sX 2 ')2
在起动初始，异步电动机转速为n = 0，转差率s = 1，转 子电流的频率f2=sf1，转子绕组的电动势sE2，比正常运 行时（s=0.01～0.05）的电动势值大20倍以上，此时转 子电流I2’很大，定子电流的负载分量也随之急剧增大， 使得定子电流（即起动电流）很大；其次，由于转子频率 很高（f2=sf1≈50Hz），转子漏磁sX2>>R2，使得转子 内的功率因数cosφ2很小，所以尽管起动时转子电流I2很 大，但其有功分量I2cosφ2并不大，而且，由于起动电流 很大，定子绕组的漏阻抗压降增大，使得感应电势E2和与
一、深槽异步电动机 这种电动机是靠适当改变转子的槽形，充分利用电动机起
动过程中转子导条内的“集肤效应”，以达到既改善起动 性能又不降低正常运行效率的目的
三相异步电动机的起动方法
结构上，电动机的槽形窄而深。槽深与槽宽比值为10－12 使用中转子频率愈高，槽高愈大，集肤效应愈强。当起动
完毕，频率f2仅为1～3Hz，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
笼型异步电动机定子三相 绕组连接成延边三角形
三相异步电动机的起动方法
图示为正常运行时为三角形联结的电动机（380/660V）的定 子三相绕组，每相绕组的中间引出一个出线端，故定子三相 绕组共有9个出线端。如起动时将绕组的1、2、3三个出线端 接电源；4、5、6三个出线端分别与三个中间出线端8、9、7 相连，如图所示，即成了所谓的延边三角形联结法
3KI I1N 3 4.4 13.6
R 0.4Z 0.4 3.67 1.47 X 0.91Z 0.91 3.67 3.34
(1) a 2 R st (a2 1) X 2 a2R2 R 5
(2) b 2 R st (b 1) X 2 bR2 R 2.46
三相笼型电动机起动自耦变压器的计算
三相异步电动机的起动方法
三相异步电动机的起动方法
笼式异步电动机起动转矩小，起动电流大。为了改善电动 机的起动性能，通过改进其内部的结构，可以获得有较好 起动性能的特殊型式的笼型异步电动机，主要有高转差率 笼型异步电动机、深槽式异步电动机、双笼型异步电动机 等。这些特殊形式的笼型异步电动机的共同特点是起动转 矩较大
笼型异步电动机星形三角 形起动的原理线路图
三相异步电动机的起动方法
QK11
Y-△起动器
运行
QK22
停止
起动
IstY Us
Y-起动
Us 3
Us Ist
Us / Zs
Δ-起动
a)
b)
图9-5 Y-Δ换接起动接线原理图 a) 接线图 b) 原理图
三相异步电动机的起动方法
4、延边三角形起动
引出9个出线端的 定子三相绕组
5．电压控制起动法。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
三相异步电动机的起动方法
二、三相绕线式转子异步电动机的起动方法 方法有：转子串电阻和转子串频敏变阻器二种方案 （一）转子串联电阻起动
电动机起动时，变阻器应调 在最大电阻位置，然后将定 子接通电源，电动机开始转 动。随着电动机转速的增加， 均匀地减小电阻，直到将电 阻完全切除。待转速稳定后， 将集电环短接，同时举起电 刷
n——起动次数
• 电t动—机—起起动动时一，次自的耦时变间压器的起动功率为PTAst
PTAst Pd KI (UTA %)2
三相笼型电动机起动自耦变压器的计算
起动电流关系：Ix U x I x N 2
Ist U
Ist N1
2
I1 I st
N2 N1
2
通过自耦变压器，从电网吸取的电流降低为
I1
N2 N1
I st
自耦变压器补偿起动适用容量较大的低压电动机减压起 动
三相异步电动机的起动方法
3、星型－三角（Y－Δ）起动
在起动时，先将三相定子绕组 联结成星形，待转速接近稳 定时再改联结成三角形。这 样，起动时联结成星形的定 子绕组电压与电流都只有三 角形联结时的 1，/ 由3 于三角 形联结时绕组内的电流是线 路电流的 ，1而/ 星3 形联结 时两者则是相等的。因此， 联结成星形起动时的线路电 流只有联结成三角形直接起 动时线路电流的1/3
之成正比的主磁通m减小，因此起动转矩Tst并不大
三相异步电动机的起动方法
一、三相笼式异步电动机的起动方法
三相笼式异步电动机有直接起动、减压起动和软起动三种
（一）直接起动
起动时，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，显然，这时起动电流较大， 可达额定电流的4～7倍，根据对国产电动机实际测量，某 些笼型异步电动机甚至可达8～12倍