第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
三相异步电动机星三角形起动及带能耗制动控制线路的设计及调试
三相异步电动机星三角形起动及带能耗制动控制线路的设计及调试一、引言异步电动机广泛应用于工业领域中。
在启动和制动阶段，设计和调试一个可靠且高效的控制线路是至关重要的。
本文将详细探讨三相异步电动机的星三角形起动和带能耗制动控制的设计和调试方法。
二、三相异步电动机的基本原理异步电动机是一种常用的电动机类型，它通过电磁感应原理将电能转换为机械能。
其中，三相异步电动机是最常见的一种类型。
其基本原理是根据三相电源的旋转磁场，感应转子上的电流，产生电磁转矩，从而驱动机械负载。
三、星三角形起动控制线路的设计3.1 控制线路的基本原理星三角形起动是一种常用的起动方法，其基本原理是在起动阶段降低起动电流，减小对电网的冲击。
具体而言，起动时，电动机的定子绕组接成星形，电动机启动后，通过切换线圈的连接方式，将定子绕组切换为三角形形式，实现正常运行。
3.2 控制线路的设计步骤1.计算电动机的额定电压和额定电流。
2.根据额定电流选择适当的起动器件和控制元件，如继电器和接触器。
3.设计控制电路，包括输入电源、控制按钮和起动器件的连接方式。
4.绘制电路图并进行仿真验证。
5.制作实际电路并进行调试。
3.3 实际控制线路的调试方法1.首先，检查电路连接是否正确，并确保所有的接线牢固可靠。
2.使用万用表等仪器测量电路的电压和电流，确保与设计参数一致。
3.通过模拟控制按钮的按下和松开来模拟实际的起动和停止过程，观察电动机的运行情况。
4.如果电动机无法正常启动，检查电路中的每个元件的工作状态，并逐个排除可能的故障。
5.调整起动器件的参数，如继电器的释放电压和接触器的触点压力，以达到最佳的起动效果。
四、带能耗制动控制线路的设计与调试4.1 控制线路的基本原理能耗制动是一种通过将电动机的转子回路接入到外部负载电阻来实现制动的方法。
根据负载电阻的大小和电动机的惯性，可以实现较快的制动过程，并将制动能量耗散掉。
4.2 控制线路的设计步骤1.根据电动机的参数计算制动电阻的阻值。
三相异步电动机的起动与调速实验报告
三相异步电动机的起动与调速实验报告实验报告：三相异步电动机的起动与调速一、实验目的1.学会使用三相异步电动机进行起动和调速实验；2.理解三相异步电动机的工作原理和特性；3.掌握控制电源频率和电压对电动机起动和调速的影响。
二、实验原理1.三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动可以分为直接起动、通过降压启动器起动和通过自耦变压器起动等几种方式。
实验中我们采用的是直接起动方式。
直接起动是将三相电源直接接到电动机的定子绕组上，通过电源的三相电流激励定子绕组产生磁场，使得电动机启动转矩产生，从而实现电机的起动。
2.三相异步电动机的调速三、实验装置和仪器1.三相异步电动机：用于实现起动和调速实验。
2.控制电源：用于提供三相交流电源，调整电源频率和电压。
3.电压表和电流表：用于测量电源电压和电流。
4.转速计：用于测量电动机转速。
5.手动控制开关。
四、实验步骤1.连接实验电路：将三相异步电动机与控制电源、电压表和转速计连接起来，根据电路图正确接线。
2.起动实验：将控制电源调至合适的频率和电压，打开电源开关，记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
3.调速实验：保持电动机运行状态，通过改变控制电源的频率和电压，逐渐增大或减小转速，同时记录相应的电源频率和电压。
五、实验结果与分析1.起动实验结果：记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
2.调速实验结果：通过改变控制电源的频率和电压，记录相应的转速和电源频率和电压，并绘制转速和电源频率、电压的关系图。
六、实验结论通过实验我们可以得到以下结论：1.三相异步电动机可以通过改变电源频率和电压来实现起动和调速；2.电源频率和电压对电动机起动和调速有直接的影响；3.控制电源的频率和电压可以调整电动机的转速；七、实验总结通过本次实验，我深入了解了三相异步电动机的起动和调速原理和特性。
在实验中，我掌握了使用三相异步电动机进行起动和调速的操作方法，并学会了通过改变电源频率和电压来调整电动机的转速。
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析
关于三相异步电动机的启动与制动问题的分析摘要现阶段，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。
本文就三相异步电动机的启动、制动等技术问题进行分析。
关键词三相异步电动机；启动；制动；分析1 三相异步电动机的启动电动机接上电源，转速由零开始增大，直至稳定运转状态的过程，称为启动过程。
对电动机启动的要求是：启动电流小，启动转矩大，启动时间短。
当异步电动机刚接上电源，转子尚未旋转瞬间（n=0），定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大，于是转子绕组感应电动势和电流也最大，则定子的感应电流也最大，它往往可达额定电流的5-7倍。
笼型异步电动机的启动方法有直接启动（全压启动）和降压启动两种。
1.1 直接启动直接启动也称全压启动。
启动时，电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。
这是一种最简单的启动方法，不需要复杂的启动设备，但是，它的启动性能恰好与所要求的相反，即：1）启动电流I大。
对于普通笼型异步电动机，启动电流是额定电流的4—7倍。
启动电流大的原因是：启动时n＝0，s＝1，转子电动势很大，所以转子电流很大，根据磁通势平衡关系，定子电流也必然很大。
2）启动转矩TST不大。
对于普通笼型异步电动机，启动转矩倍数KST＝1-2。
由上可见，笼型异步电动机直接启动时，启动电流大，而启动转矩不大，这样的启动性能是不理想的。
过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响，因此，直接启动一般只在小容量电动机中使用，如：7.5kW以下的电动机可采用直接启动。
如果电网容量很大，就可允许容量较大的电动机直接启动。
若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式：则电动机便可直接启动，否则应采用下面介绍的降压启动方法。
1.2 降压启动降压启动的目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。
启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定工作。
三相异步电动机的启动原理
三相异步电动机的启动原理
具体而言，三相异步电动机启动过程可以分为起动转矩产生、加速、对齐和同步转矩提供四个阶段。
1.起动转矩产生阶段：
在三相异步电动机启动时，通常会采用星角转子或星角绕组方法。
旋转磁场与转子磁场作用，产生转子运动起始力矩，使转子开始转动。
在这个阶段，电动机通常会受到较大的电流冲击，因此需要配置较大的起动转矩。
2.加速阶段：
在起动转矩产生后，电动机开始加速。
当电动机转速较低时，通过启动电路提供较大的电流，加快转子转速的提高。
随着转子转速的增加，电动机的转矩逐渐减小，启动电路逐渐停止供电。
3.对齐阶段：
当电动机转速接近同步速度时，由于旋转磁场的作用，转子始终保持在旋转磁场的磁通线方向上，形成一个稳定的运动状态。
此时，电动机与旋转磁场的转速差称为滑差。
4.同步转矩提供阶段：
在对齐后，电动机与旋转磁场的转速差逐渐减小，直至完全消失。
此时，电动机达到同步速度，与旋转磁场同频运行。
在此状态下，电动机可以提供额定转矩，并将旋转磁场的功率传递到负载上，实现正常的工作。
要保障三相异步电动机的启动过程顺利进行，通常需要采取一些辅助
启动装置，如电阻起动、星角转子起动等。
这些装置能够提供额外的起动
转矩，并在启动过程中控制电动机的各项参数，使其达到理想的工作状态。
总之，三相异步电动机的启动原理是利用交流电的旋转磁场与定子线
圈的磁场相互作用，从而产生转动力矩，使电动机逐渐加速并达到与旋转
磁场同频运行的状态。
而在启动过程中，通过适当的起动装置来确保电动
机的启动过程平稳和可靠。
三相异步电动机的起动与调速_2
三相异步电动机的起动与调速一、实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二、预习要点1、异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2、异步电动机的调速方法。
三、实验项目1、直接起动2、三相鼠笼异步电动机调压调速。
3、三相鼠笼异步电动机变频调速。
四、实验方法1、实验设备THHDZ-3型电机技术实验装置机组一三相鼠笼式异步电动机+直流发电机数字转速表2、三相鼠笼式异步电机直接起动试验图1 异步电动机直接起动（1）按图1接线。
电机绕组为Y接法。
异步电动机直接与测速发电机同轴联接，电流、电压表用仪表主面板上的任一只数模双显真有效值交流电流、电压表（按下模拟档）。
（2）把交流调压器退到零位，开启电源总开关，按下“启动”按钮，接通三相交流电源。
（3）调节调压器，使输出电压慢慢地升至220伏，使电机起动旋转，记录正常运转电流于表1(如电机旋转方向不符合要求需调整相序时，必须按下“停止”按钮，切断三相交流电源)。
（4）再按下“停止”按钮，断开三相交流电源，待电动机停止旋转后，按下“启动”按钮，接通三相交流电源，使电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值(按指针式电流表偏转的最大位置所对应的读数值记录电流于表1中)。
表1220V正常运转电流220V直接启动电流3、自耦调压器调压调速（1）按图1接线。
自耦调压器用控制屏上的三相自耦调压输出，电机绕组为Y接法。
三相调压器退到零位。
（2）合上电源开关，调节调压器使输出电压达1.1倍电机额定电压（380V），然后降低输出电压至0，在此过程中读取对应电压下的电机转速、电流8-9组。
测完数据后按下“停止”按钮。
（3）额定电压380V点必测，将数据记录于表2中。
表2序列 1 2 3 4 5 6 7 8 9UnI4、变频调速图2 三相鼠笼式异步电动机变频调速（1）启动控制屏，调节三相交流电源调节旋钮，使三相交流输出为380V，按下“停止”按钮。
（2）按图2正确接线，确认无误后，合上电源，准备设置变频器各参数。
三相异步电动机的起动与调速实验原理
三相异步电动机的起动与调速实验原理三相异步电动机是工业和家庭使用中最普遍的电动机。
其结构简单、性能稳定、故障率低、使用寿命长、维护成本低等优点，使得其被广泛应用于各种机械设备、压缩机、水泵、风扇等领域。
起动和调速是三相异步电动机运行的两个重要参数。
起动是指当电动机停止工作后重新启动的过程，调速是指根据工况需要改变电动机转速的过程。
本实验旨在探究三相异步电动机的起动和调速原理，并提供相关实验过程和数据分析。
一、起动实验原理三相异步电动机旋转时，电机产生的磁通量与旋转的同步速度不同。
当电动机停止后，转子上的磁通量与定子绕组中的磁通量存在差异。
这种差异会产生感应电动势，从而产生电流，这个过程被称为转子电动势或者诱导电动势。
在起动过程中，需要通过外部直流电源加上励磁电流，与转子电动势产生作用，使转子开始旋转。
起动时，电源的直流电压加到电动机定子绕组上，电动机的转子开始旋转，开始产生诱导电动势。
当转子旋转速度接近同步速度时，电动机称为同步运行。
在起动期间，由于初始转矩低，转子转速较慢，同步速度不易达到。
这时候，为了防止电动机过载，需要启动电动机保护器，保护器中的热继电器会自动切断电源，从而保护电动机。
二、实验过程1. 实验设备准备：三相异步电动机、电源电缆、电池、保护器、电流表、万用表、转速表、电阻箱等。
2. 接线并设定电流值：将电动机与电源电缆接入，接线过程中需要注意接线正确。
设定适当的电流值，并开始记录数据。
3. 启动电动机：通过保护器开关启动电动机，等待电动机开始旋转。
4. 记录数据：记录电动机转速、电流和电压值，同时获得电动机启动时间和转矩。
5. 重复实验：重复上述步骤，多次进行实验并记录数据，以便进行平均数计算和结果验证。
三、数据分析在起动实验中，需要记录的数据包括电动机启动时间、电流、电压和转速值。
在多次实验后，根据数据计算出平均值，并进行结果分析。
启动时间：启动时间是电动机开始运转到转子开始旋转的时间间隔。
第三单元三相异步电动机的启动与反转
第三单元 三相异步电动机的启动与反转三、课堂探析 （一）探析问题【问题一】 三相异步电动机启动与负载转矩有哪些关系？是否负载越大，启动电流越大？【解题思路】：（1）根据启动转子电流的公式22022202Xr E I st +=可知，转子启动电流与负载大小无关，它只与E 20、r 2和X 20这几个量有关，E 20的大小决定于电源电压、r 2和X 20决定于电动机本身参数。
（2）根据电动机磁动势平衡方程式102211N I N I N I ∙∙∙=+可以得到I 1st ，从而得到电动机启动电流的大小是由电机本身参数、电源电压大小决定而与负载大小无关。
【解题过程】：启动电流是指n =0时的定子电流，它与电机本身参数、电源电压大小有关，与负载大小无关。
负载大小对启动的影响表现在如负载转矩大于电机的启动转矩，电机将无法启动，此时n =0，定转子长时间承受很大的启动电流，很快烧坏电机； 如果电机带重负载启动，虽然电机启动转矩比负载转矩大一些，但电机加速过程慢，启动时间长，会引起电机过热。
【归纳总结】：（1）启动电流不是转子启动电流而是定子启动电流；（2）定子启动电流的分析必须要通过先分析转子启动电流，再通过电动机磁动势平衡方程式才能得到。
【问题二】 三相异步电动机在轻载启动和重载启动时，启动转矩是否相等？为什么？【解题思路】：根据电动机的机械特性曲线，可以看出起动转矩的大小与负载的大小无关，启动转矩只于电源电压、电动机的结构、转子的起动电流和转子启动瞬间的功率因数有关。
【解题过程】：启动转矩相等。
在启动瞬间转子启动电流和转子绕组的功率因数是相等的，由起动转矩公式st st m T st I C T 22cos ϕφ=可知启动转矩也是相等的，起动转矩与负载大小无关。
【归纳总结】：既可以用机械特性解题，也可以用转矩公式来解题，两种方法何以相互验证。
【问题三】 若三相异步电动机在额定电压下启动，其启动电流是额定电流的6倍，问启动时的电磁转矩是否也为额定电磁转矩的6倍？为什么？【解题思路】：起动转矩与启动电流不成正比关系。
一、3三相异步电动机直接启动控制(点动和长动)
数控机床电气控制
2. 长动控制线路
数控机床电气控制 原理：
接通电源开关QS →按下起动按钮SB2 → 接触器KM吸合→接触器KM辅助常开触点 闭合→电动机M运行→松开按钮SB2 → M 继续运行。 按下停止按钮SB1 → KM线圈断电， 接触器所有触点断开→ M停转。
自锁（自保）：依靠接触器自身的辅助触点 来使其线圈保持通电。
数控机床电气控制 第三节 三相异步电动机的起动 一、直接起动
点动：按下按钮，电动机工作，松开按钮， 电动机停。 长动：按下按钮，： 接通电源开关QS→ 按下起动按钮SB → 接触器线圈KM通电， 开主触点闭合→电动 机M接通。松开SB →线圈KM断电→M 停止。
三相异步电动机启动方法
三相异步电动机启动方法1.直接启动法直接启动法是最简单的一种启动方法，直接将电动机连接到电源上，通过启动按钮将电源连接到电动机的定子上。
该方法的优点是结构简单，投资低，但启动电流大，对电网负荷大，容易造成电网压降，同时对电动机和负载有一定冲击。
2.自耦变压器启动法自耦变压器启动法是利用变压器来降低启动电动机的电流和电压的一种方法。
该方法先将电动机连接到较低电压绕组上，通过启动开关在低电压状态下启动电动机。
启动后，将电源切换到较高电压绕组上，使电动机正常运行。
该方法能够有效降低启动电流，减少电网压降，但需要额外的变压器设备，投资较高。
3.带电阻启动法带电阻启动法是通过在电动机的转子电路中串联电阻来限制启动电流的一种方法。
启动时，电动机的转子电路中串联电阻，通过启动按钮将电源连接到电动机的定子上。
待电动机达到一定转速后，电阻逐渐减少，直至完全断开，电动机进入正常工作状态。
该方法能够有效降低启动电流，减少对电网的冲击，但需要额外的电阻设备，且需要手动控制电阻的切换。
4.星-三角起动法星-三角起动法是通过改变电动机的连接方式来降低启动电流的一种方法。
首先将电动机的定子绕组连接成星形，通过启动按钮将电源连接到电动机的定子上，实现星形启动。
待电动机达到一定转速后，切换为三角形连接，电动机进入正常工作状态。
该方法适用于小容量的电动机，能够有效降低启动电流，减少对电网的冲击。
5.频率变换法频率变换法是通过变频器将电源频率变换为适合电动机启动的频率的一种方法。
变频器通过改变输入电源的频率和电压，使电动机能够在较低频率下启动，并逐渐提高频率到额定频率。
该方法能够实现启动电流平滑调整，减少对电网的冲击，但设备投资较高。
以上是一些常见的三相异步电动机启动方法，每种方法都有其适用的情况和优劣势。
在选择启动方法时，需要根据电动机的容量、负载特性和电网条件等因素进行综合考虑，选择最合适的启动方法。
三相异步电动机的启动、调速和制动
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调
速三
和相
制异 三
动步 电
相 异
动 机 的
步 电 动 机
启的
动启
、动
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1 笼型异步电动机的启动
（2）降压启动
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步 电 动 机
启的
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1 笼型异步电动机的启动
（2）降压启动
① Y–Δ降压启动 这种方法适用于正常运转时定子绕组进 行三角形连接的电动机。在启动时，可先 将定子绕组连接成星形，启动结束时再连 接成三角形。这样，启动时定子绕组上的
电压就降为了额定电压的1/ 3 。
启动时，将开关扳到“启动”位置，自耦变压 器一次侧接电源，二次侧接电动机定子绕组，实现 降压启动。当转速接近额定值时，再将开关扳向 “运行”位置，切除自耦变压器，使电动机直接接 电源运行。
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因自耦变压器的一、二次电压之比等于一、二次绕组的匝数 之比，以及启动电流与启动电压成正比，可得出引入自耦变压 器前后启动电流的关系为：
电 工 电 子 技 术
自耦变压器备有多个抽头，可根据所要求的启动转矩来选择不同的电压 （如电源电压的73%、64%、55%）。但这种启动方法的设备费用高，不宜频 繁启动。
三相异步电动机的启动方式(直接起动和降压起动)
三相异步电动机的启动方式(直接起动和降压起动)
※ 直接起动
直接起动就是用开关或接触器把电机的定子绕组直接接到额定电压的电网上，直接起动是三相异步电动机应用最多的一种，也是起动方式中最简单、直接的一种，一般7.5kw以下电机允许直接起动，对小电机来说直接启动占有绝对优势。
其特点是：电机端子少（一般为三端子电极），可带载起动，设备简易。
※ 降压起动
降压启动时，起动转矩与电压平方成正比例关系下降，故只适用于空载或轻载起动，其方式有以下两种：
（1）Y—
换接起动
定子绕组为连接的电动机，起动时接成Y，速度接近额定转速时转为运行，采用这种方式起动时，每相定子绕组降低到电源电压的58％，起动电流为直接起动时的33％，启动转矩为直接起动时的33％。
起动电流小，起动转矩小。
Y—降压起动的优点是不需要添置启动设备，有起动开关或交流接触器等控制设备就可以实现，缺点是只能用于△连接的电动机，大型异步电机不能重载启动。
起动电流小，但二次冲击电流大，其动转矩较小，允许起动次数较高，设备价格较低，适用于钉子绕组为三角形接线的6个引出端子的中小型电机，如Y2和Y系列电动机。
（2）自耦降压起动
自耦降压起动适合于容量较大的或正常运行时连成Y形不能采用Y—
换接起动的笼型异步电动机。
三相异步电动机的启动
三相异步电动机的起动1、在额定负载下起动，电动机转速从零开始逐渐增加一直到额定转速，然后进去稳定运行阶段。
一般异步电动机的起动电流可达额定电流的4~7倍，而起动转矩却只有额定转矩的1~2倍。
2、若异步电动机空载运行，转子速度将接近旋转磁场的转速（又称同步转速），这时转子电流很小，定子绕组的电流很小。
通常空载电流（电动机空载运行时定子绕组的电流）为额定电流的20%~50%。
鼠笼式三相异步电动机的起动方法1、直接起动利用刀闸开关或接触器将电动机直接接到具有额定电压的电源上。
这种起动方法由于起动电流较大，将使线路电压下降，影响负载正常工作。
二三十千瓦以下的异步电动机一般都是采用直接起动的。
2、降压起动在起动时降低加在定子绕组上的电压，以减小起动电流。
鼠笼式电动机的降压起动常用下面几种方法。
（1）星行——三角形换接起动如果电动机在工作时其定子绕组是联成三角形的，那么在起动时可把它联成星形，等到转速接近额定值时再换接成三角形。
这种换接起动可用星三角起动器来实现，它体积小，成本低，寿命长，动作可靠。
目前4~100KW的异步电动机都已设计为380V三角形联结，因此星三角起动器得到了广泛的应用。
（2）自耦降压起动自耦降压起动是利用三相自耦变压器将电动机在起动过程中的端电压降低。
起动时将开关扳到起动位置，当转速接近额定值时，将开关扳向工作位置，切除自耦变压器。
自耦变压器备有抽头，以便得到不同的电压，根据对起动转矩的要求而选用。
采用自耦降压起动，也同时能使起动电流和起动转矩减小。
自耦降压适用于容量较大的或正常运行时联成星形不能采用星三角起动器的鼠笼异步电动机。
(3)串电阻启动（可用水电阻）。
绕线式三相异步电动机的起动只要在转子电路中接入大小适当的起动电阻Rst，就可以达到减小起动电流的目的，同时起动转矩也提高了。
所以它常用于要求起动转矩较大的生产机械上，例如卷扬机、锻压机、起重机及转炉等。
起动后，随着转速的上升将起动电阻逐段切除。
三相异步电动机的启动方式
三相异步电动机的启动方式1. 引言三相异步电动机是最常用的电动机类型之一，广泛应用于工业、商业和家庭领域。
在使用电动机之前，我们需要了解电动机的启动方式，以确保电动机能够安全、高效地启动，并满足不同工作负载的要求。
本文将介绍三相异步电动机的启动方式，包括直接启动、星角启动、自耦启动、电阻启动、变频启动等。
我们将对每种启动方式进行详细阐述，包括原理、特点、适用范围和操作注意事项等。
2. 启动方式2.1 直接启动直接启动是三相异步电动机最简单、常用的启动方式之一。
它的原理是将电动机的三相综合电源直接连接到电源上，通过开关将电流导通，使电动机旋转起来。
直接启动方式的特点包括：•结构简单，成本低；•启动过程简单、直接，启动时间短；•适用于小功率电动机和轻负载工作。
直接启动方式的操作注意事项包括：•启动时应确保电源电压稳定，避免电动机过载或损坏；•电动机启动后应检查电流是否正常，防止过大电流对电动机和电源造成损害。
2.2 星角启动星角启动是一种常用的三相异步电动机启动方式，它的原理是通过切换电动机的绕组连接方式，改变电动机的转矩和启动电流。
星角启动方式的特点包括：•启动电流较小，减少了对电网的冲击；•启动过程平稳，适用于较大功率电动机和重负载工作；•无需额外的启动设备。
星角启动方式的操作注意事项包括：•启动时应先将电动机与电源断开，然后切换绕组连接方式；•启动后应检查电流和转矩是否正常，防止过大电流或转矩对电动机和负载造成损害。
2.3 自耦启动自耦启动是一种通过自耦变压器改变电动机绕组电压比例的启动方式。
它的原理是通过自耦变压器将起动电流限制在一定范围内，减少对电网的冲击。
自耦启动方式的特点包括：•启动电流较小，减少了对电网的冲击；•启动过程平稳，适用于中小功率电动机和负载；•需要自耦变压器作为启动设备。
自耦启动方式的操作注意事项包括：•启动时应先将电动机与电源断开，然后连接自耦变压器；•启动后应检查电流和转矩是否正常，防止过大电流或转矩对电动机和负载造成损害。
三相异步电动机启动时间计算公式
三相异步电动机启动时间计算公式
三相异步电动机的启动时间计算是电力系统中一个重要的问题。
启动时间是指从电动机开始启动到达额定转速所需的时间。
在实际
应用中，计算启动时间可以帮助工程师确定电动机的性能和可靠性，并且对电网的稳定运行也有重要影响。
三相异步电动机的启动时间可以通过以下公式计算：
T = K (1 / (f (1 s)))。
其中，T是启动时间，K是一个常数，f是电网的频率，s是滑
差（即额定转速与同步转速的差值）。
在实际应用中，常数K的值
取决于电动机的设计和特性。
这个公式的推导是基于电动机的等效电路模型和转矩方程。
在
启动过程中，电动机的转矩与滑差之间存在一定的关系，通过转矩
方程和运动方程的分析，可以得到上述启动时间的计算公式。
在实际工程中，电动机的启动时间是一个重要的设计参数。
较
长的启动时间可能会导致电网的不稳定，而较短的启动时间可能会
对电动机本身造成过大的电流冲击。
因此，工程师需要根据具体的应用场景和要求，合理地计算和调整电动机的启动时间。
除了上述的启动时间计算公式外，还有一些其他因素也会影响电动机的启动时间，如电动机的负载情况、起动设备的性能和电网的稳定性等。
因此，在实际工程中，需要综合考虑这些因素，才能准确地计算电动机的启动时间，并确保其安全可靠地运行。
总之，三相异步电动机的启动时间计算是一个复杂而重要的问题，需要综合考虑电动机本身的特性和外部环境的影响。
合理计算启动时间可以帮助工程师设计和运行电动机系统，确保其安全可靠地运行。
三相异步电动机的顺序启动控制原理图解
三相异步电动机的顺序启动控制原理图解
在机床掌握电路中，常常要求电动机有挨次地起动，如某些机床主轴必需在油泵工作后才能工作；龙门饱床工作台移动时，导轨内必需有充分的润滑油；铣床的主轴旋转后，工作台方可移动等等，都要求电机有挨次地启动。
常用的挨次掌握电路有两种，一种是主电路的挨次掌握，一种是掌握电路的挨次掌握。
一、主电路的挨次掌握
主电路挨次起动掌握电路如下图所示。
主电路实现挨次掌握电路
只有当KM1闭合，电动机M1起动运转后，KM2才能使M2得电起动，满意电动机M1、M2挨次起动的要求。
二、掌握电路的挨次掌握
掌握电路来实现电动机挨次启动掌握又分为手动挨次和自动延时挨次掌握。
图2.23a)为两台电动机手动挨次启动掌握电路。
接触器KM1掌握油泵电机的起、停，爱护油泵电机的热继电器是FR1。
KM2及FR2掌握主轴电机的起动、停车与过载爱护。
由图
可知，只有KM1得电，油泵电机起动后，KM2接触器才有可能得电，使主轴电动机起动。
停车时，主轴电机可单独停止（按下SB3），但若油泵电机停车时，则主轴电机马上停车。
图2.23b)为两台电动机挨次延时启动掌握电路。
其工作原理是：按下SB2后，KM1得电自保，电动机M1启动，同时，时间继电器KT得电，到达KT的整定时间后，KT的常开触点闭合，KM2得电自保，同时KM2的常闭触点断开，使时间继电器KT复位。
按SB3电机M2停车，按SB1则电机M1、M2同时停车。
图中利用接触器KM1的动合触点实现挨次掌握。
电力拖动基础第三章
U 1 为外施电压，保持不变，故 E1 近似不变，所以Φ保持
不变。
S增大，负载大于额定负载，S↑→IL↑→ ILr1↑→E1↓→Φ↓ （2）I2与S的关系
I2
E2 r2 2 x 2 s
2
S较小时，r2’/S>>X2’, I2’∝S S较大 时，考虑X2’, I2’增大缓慢。
第三章
三相异步电动机的机械特性、起动和制动
3.1 三相异步电动机的机械特性 一、机械特性表达式
1.物理表达式 式中：
cos T CTm I 2 2
CT pm1 N1kw1 2
异步机的转矩系数:
:转子功率因数 cos 2
m :异步机每极磁通
I2
:转子电流
（1）每极磁通Φ与转差率s之间的关系
补充： 异步电动机固有机械特性的计算与绘制
已知：额定功率PN, 额定转速nN,额定电压UN，额定电流IN，过 载能力λT，额定效率ηN，额定功率因数cosψN等。
T Tmax s 2 sm sm s
（1）求Tmax Tmax= λT TN （2）求Sm 将额定点：s=sN,
PN TN 9550 ( N m ) PN ( kW ) nN
得异步电动机的机械特性参数表达式 2 r2 2 r2 U1 m1 pU1 m1 s s T 2 2 1 r2 2 r 2 2 2f1 r1 x1 x2 r1 x1 x2 s s
(3) 转子功率因数cosψ2与转差率S的关系
cos 2 r2 / s (r2 / s) x
2 2 2
三相异步电动机起动电流和空载电流计算
三相异步电动机的起动电流：
要是直接启动,起动电流是额定电流的5-7倍,要是降压启动Y-△,起动电流是额定电流的2-3倍或者说是直起的三分之一;
中小型的与电机的之间,存在一定的关系;
一般2极电机的为的20～30%;
4极电机的为的20～40%;
6、8极电机的空载电流为额定电流的30～50%;
空载电流没有绝对值,只有如下经验值
功率 2KW 10KW 50KW 100KW
极数以下以下以下以下以下以下以下
2 70--95% 45--70% 40--55% 30--45% 23--45% 18--30%
4 80--96% 65--85% 45--60% 35--55% 35--55% 20--30%
6 85--98% 70--90% 50--65% 35--65% 35--65% 22--33%
8 90--98% 75--90% 50--70% 37--70% 37--70% 25--35%
三相异步电动机的转子电流计算
Y型接法时与线电流一样,三角接法时为线电流的根号3分之一
星形接法相电流等于线电流,线电压是相电压的根号3倍;
三角形连接,线电压等于相电压,线电流是相电流的根号3倍;
三角形接法功率大,起动电流也大
星形接法功率小,起动电流也小
采用运转,随著电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%以下根据机种不同,为125%~200%;用电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击;采用传动可以平滑地起动起动时间变长;起动电流为的~倍,为70%~120%额定；对於带有自动增强功能的,为100%以上,可以带全负载起动;。
三相异步电动机启动方法
三相异步电机的启动方法三相异步电动机的起动方法主要有直接起动、传统减压启动和软启动三种启动方法。
下面就分别做详细介绍。
2.2.1直接起动直接起动，也叫全压起动。
起动时通过一些直接起动设备，将全部电源电压（即全压）直接加到异步电动机的定子绕组，使电动机在额定电压下进行起动。
一般情况下，直接起动时起动电流为额定电流的3〜8倍，起动转矩为额定转矩的1〜2倍。
根据对国产电动机实际测量，某些笼型异步电动机起动电流甚至可以达到8〜12倍。
直接起动的起动线路是最简单的，如图2-2所示。
然而这种起动方法有诸多不足。
对于需要频繁起动的电动机，过大的起动电流会造成电动机的发热，缩短电动机的使用寿命；同时电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能引起短路进而烧毁电动机；另外过大的起动电流，会使线路电压降增大，造成电网电压的显著下降，从而影响同一电网的其他设备的正常工作，有时甚至使它们停下来或无法带负载起动。
这是因为Ts及Tm均与电网电压的平方成正比，电网电压的显著下降，可使Ts及Tm均下降到低于Tz0一般情况下，异步电动机的功率小于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，能符合下式要求的话，电动机也可允许直接起动。
I1st1：电源总容量（kv八）1K3I1N4起动电动总功率（kw）如果不能满足上式的要求，则必须采用减压启动的方法，通过减压，把启动电流Ist限制到允许的数值。
图2-2直接启动原理图2.2.2传统减压起动减压起动是在起动时先降低定子绕组上的电压，待起动后，再把电压恢复到额定值。
减压起动虽然可以减小起动电流，但是同时起动转矩也会减小。
因此，减压起动方法一般只适用于轻载或空载情况。
传统减压起动的具体方法很多，这里介绍以下三种减压起动的方法：(1)定子用接电阻或电抗起动定子绕组用电阻或电抗相当于降低定子绕组的外加电压。
由三相异步电动机的等效电路可知：起动电流正比于定子绕组的电压，因而定子绕组用电阻或电抗可以达到减小起动电流的目的。
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第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
3.1 异步电动机的电磁转矩与机械特性
一、三相异步电动机的电磁转矩
转子中各载流导体在旋转磁场的作用下,受到 电磁力所形成的转矩之总和。
F Bl i
T Φ , I 2 , cos 2
T CT ΦI 2 cos 2
常数，与电 机结构有关
〕
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算 起动方法：
(1) 直接起动 二、三十千瓦以下的异步电动机一般都采用 直接起动。 定子串电抗器起动 (2) 降压起动： 星形-三角形(Y－ ) 换接起动 自耦降压起动 （适用于鼠笼式电动机） (3) 转子串电阻起动 （适用于绕线式电动机）
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
2I s
KAIs KA UN Ul′ KAIs
▲ 自耦变压器降压起动 的起动转 矩为： T = K 2T
sa A s
M 3~
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
(2) 自耦变压器减压起动 降压比为: 定子电压： 定子电流： KA Is 线路电流： KA2Is Isa = KA2Is
S2
S1 FU 3 ~ UN
UN
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
2. 转子回路串对称电阻时的人为机械特性 串电阻后，机械特性线性段斜率变大，特性变软。 串电阻后, n、Tm 不变，s m 增大。
s n
在一定范围内增加电阻，可以 增加 Tst。当 sm 1时 Tst Tm ，若 T 再增加电阻， st 减小。 除了上述特性外，还有 改变电源频率、极对数等人 为机械特性。 0 sm
T 1.8 ~ 2.2
工作时必须使TL <Tm ，否则电机将停转。
I 2 I1 电机严重过热而烧坏。
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算 n0 n
3. 起动转矩 Tst 电动机起动时的转矩。
2 1
sR2U T KT 2 2 R2 (sX 20 ) 起动时n= 0 时，s =1 O Tst 2 T R2U1 Tst KT 2 Tst体现了电动机带 2 R2 X 20 载起动的能力。 2 (1) Tst U1 , U1 Tst 若 Tst > T2电机能起
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第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
转矩特性: 异步机的 T 与 s 之间的关系 T = f (s) 机械特性: 异步机 n 与 T 之间的关系 n = f (T)
固有特性: 在额定电压、额定频率，定子和 转子电路不外串参数时的 T = f (s) 和 n = f (T)
人为特性: 在改变电压、频率及定子电路、 转子电路参数时的 T = f (s) 和 n = f (T)
T
0
TN Tst
Tmax
正常情况下，电动机都工作在特性曲线的 ab 段，当负载转矩增加时，电动机转速要降低，但 对应的电磁转矩却要增加，因为 ab 段比较平坦， 所以电动机的转速变化不大。这种特征称为硬的 机械特性。
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算 n 2.最大转矩 Tm n0
电机带动最大负载的能力。
(1 ) Tm U , U 1 Tm
2 1
当 U1 一定时，Tm为定值
U Tm KT 2 X 20
2 1
(2) sm与 R2 有关， R2 sm n 。绕线式电 机改变转子附加电阻R´2 可实现调速。 过载系数(能力)
T
一般三相异步电动机的过载系数为
Tm TN
T
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
综上所述， 三相交流异步电动机有如下主要特
点： 异步电动机有较硬的机械特性，即随着负载的
变化而转速变化较小； 异步电动机有较大的过载能 力和起动能力；电源电压的波动对异步电动机的工 作影响较大。
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
三、人为机械特性 人为机械特性是指人为改变电源参数或电动机参数而得到的机 械特性。 sR2U12 T KT 2 R2 (sX 20 ) 2 1. 降压时的人为机械特性
2 sR2U1 KT 2 f1[R2＋(sX2) 2]
T=
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
电磁转矩公式
sR2 2 T K 2 U1 2 R2 ( sX 20 )
' T
由公式可知
2 1. T 与定子每相绕组电压 U 1 成正比。U 1 T
2. 当电源电压 U1 一定时，T 是 s 的函数。
U 1下降后, Tm 和 Tst 均下降, 但 sm不变, T 和 k st 减少。
s n n
0
1
TL
如果电机在定额负载下运 行,U 1下降后, n 下降, s 增大, sm E 转子电流因 2 s sE2 增大而增 大,导致电机过载。长期欠压 过载运行将使电机过热，减 10 少使用寿命。
0.8UN
sR2 TK 2 U12 R2 ( sX 20 ) 2
dT 令： 0 求得 dS
R2 s sm X 20
Tmax 将sm代入转矩公式，可得
2 1
O
T
临界转差率
U Tm KT 2 X 20
转子轴上机械负载转矩TL 不能大于Tm ，否则将 造成堵转(停车)。
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
S N Sm
1S
TN Tst Tmax T
异步电动机的转矩曲线
异步电动机的机械特性曲线
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算 三个特征转矩：TN、Tm、Tst n n 0 nN 1.额定转矩TN
电机在额定电压下，以额定转 速nN 运行，输出额定功率PN 时，电机转轴上输出的转矩。 额定转矩
PN (千瓦) TN 9550 nN (转 / 分)
▲ 自耦变压器降压起动 的起动转 矩为： T = K 2T
sa A s
起动
M 3~ TA
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
(2) 自耦变压器减压起动 降压比为: 定子电压： 定子电流： KA Is 线路电流： KA2Is Isa = KA2Is
S2
S1 FU 3 ~ UN
运行
▲ 自耦变压器降压起动 的起动转 矩为： T = K 2T
(2) Tst与 R2 有关， 适当使 R2 Tst 。对绕线式 电机改变转子附加电阻 R´2 , 可使Tst =Tm 。 动，否则不能起动。 Tst 起动能力 K st TN
一般 Kst=1.0~2.2。
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算 n
4. 电动机的运行分析 TL >T TL n s T 达到新的平衡 T =TL
[例3.2.1] 某三相异步电动机，额定功率 PN = 45 kW，额 定转速 nN = 2 970 r/min， KM = 2.2 ，KS = 2.0。 若 TL = 200 N· m，试问能否带此负载：(1) 长期运行; (2) 短期运行; (3) 直接起动。 解： (1) 电动机的额定转矩 60 PN 60 45×103 N· = 145 N· TN = = × m m 2 nN 2 970 2×3.14 由于TN < TL，故不能带此负载长期运行。 (2) 电动机的最大转矩 TM = KMTN = 2.2×145 N· = 319 N· m m 由于TM > TL，故可以带此负载短时运行。 (3) 电动机的起动转矩 TS = KSTN = 2.0×145 N· = 290 N· m m 由于TS > TL，故可以带此负载直接运行。
n0
稳定区
n
TL T´L 电动机的电磁转矩可以随负载的变化而自动调 整，这种能力称为自适应负载能力。
自适应负载能力是电动机区别于其它动力机械 的重要特点（如：柴油机当负载增加时，必须由 操作者加大油门，才能带动新的负载） 。
此过程中， n 、sE2 , I2 I1 O 电源提供的功率自动增加。
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
不利影响 ① 大的 Ist 使电网电压降低，影响自身及其他负载 工作。
② 频繁起动时造成热量积累，易使电动机过热。
笼型异步电动机的直接起动
(1) 小容量的电动机（PN ≤7.5kW） (2) 电动机容量满足如下要求：
Ist sc = IN
1 电源总容量(kV· A) ≤ 〔3 + 电动机容量(kW) 4
旋转磁场 每极磁通
转子电流
转子电路的 功率因数
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
T CT Φ I 2 cos 2
I2
由电机分析知：cos 2
sE 20 2 2 R2 ( sX 20 )
R2
2 R2 ( sX 20 ) 2
U 1 4.44 f1 N 1Φm
由此得电磁转矩公式
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
3.2.2. 笼型异步电动机的减压起动
(1) 定子串联电阻或电抗减压起动 3~ 3~
S1 FU S1 FU
RS
S2
XS
S2
M 3~
起动 运行
M 3~
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
(2) 自耦变压器减压起动 Ul′ KA= U 降压比为: N 定子电压： Ul′= KAUN 定子电流： KA Is 线路电流： KA2Is Isa = KA
第三章 三相异步电动机的起动及起动设备的计算
3.2.1 三相异步电动机的起动
电动机的起动指标
(1) 起动转矩足够大 Tst ＞TL Tst ≥(1.1 ~ 1.2) TL (2) 起动电流不超过允许范围。 异步电动机的实际起动情况 起动电流大：Ist = (5.5～7) IN 起动转矩小：Tst = (1.6～2.2) TN