绕线异步电动机串电阻启动

1.电动机

1.1旋转磁场

定子三相对称绕组中通以频率为f

1

的三相对称电流便会产生旋转磁场。旋转磁场的转速由下式确定

n

0=

p

f

1

60

式中，P为电机的极对数。n

又称为同步转速旋转磁场的转向由三相电

流通入三相绕组的相序决定。改变电流相序，旋转磁场的转向随之改变。

1.2异步电动机结构

Y形的电阻，或直接通过短路端环短三相异步电动机主要由静止的和转动的两部分构成，其静止部分称为定子。定子是用硅钢片叠成的圆筒形铁心，其内圆周有槽用来安放三相对称绕组：三相对称绕组每相在空间互差120°，可联接成Y形或Δ形。三相异步电动机转动的部分称为转子，是用硅钢片叠成的圆柱形铁心，与定子铁心共同形成磁路。转子外圆周有槽用以安放转子绕组。转子绕组有鼠笼式和线绕式两种。鼠笼式：将铜条扦入槽内，两端用铜环短接，或直接用熔铝浇铸成短路绕组。线绕式：安放三相对称绕组，其一端接在一起形成Y形，另一端引出连接三个已被接成路。

1.3异步电动机工作原理

转子绕组切割旋转磁场产生感应电势，并在短路的转子绕组中形成转子电流,转子电流与旋转磁场相互作用产生电磁力，形成转动力矩，使转子随旋转磁场以转速n转动并带动机械负载。转子和旋转磁场之间转速差的存在是异步电动机转动的必要条件，转速差以转差率s衡量

S=

0-n n

n ×100% 1.4定子

定子铁芯：导磁和嵌放定子三相绕组：0.5mm 硅钢片冲制涂漆叠压而成；内圆均匀开槽；槽形有半闭口；半开口和开口槽三种：适用于不同的电机

定子绕组：电路；绝缘导线绕制线圈；由若干线圈按一定规律连接成三相对称绕组交流电机的定子绕组称为电枢绕组

机座：支撑和固定作用；铸铁或钢板焊接

1.5转子

转子铁芯：导磁和嵌放转子绕组；0.5mm 硅钢片；外圆开槽 转子绕组：分为笼型和绕线型两种 笼型绕组：电路；铸铝或铜条优缺点

绕线型绕组：对称三相绕组：星接；集电环优缺点 气隙：气隙大小的影响：中小型电机的气隙为0.2mm ～2mm

2.电动机的起动指标

起动是指电动机从静止状态开始转动起来，直至最后达到稳定运行。对于任何一台电动机，在起动时，都有下列两个基本的要求。

2.1起动转矩要足够大

堵转状态时电动机刚接通电源，转子尚未转动时的工作状态，工作点在特性曲线上的S 点。这时的转差s=1,转速n=0,对应的电磁转矩T st 称为起动转矩。

堵转状态说明了电动机的直接起动能力。因为只有在T st >T L <一般要求T st >（1.1～1.2）T L ，电动机才能起动起来。T st 大，电动机才能重载起动；T st

小，电动机只能轻载，甚至空载起动。所以只有T

st ≧T

L

时，电动机才能改变

原来的静止状态，拖动生产机械运转。一般要求T

st >（1.1～1.2）T

L

。T

st

越

大于T

L

，起动过程所需要的时间就越短。

2.2起动电流不要超过允许范围

对三相异步电动机来说，由于起动瞬间s=1，旋转磁场于转子之间的相对运动速度很大，转子电路的感应电动势及电流都很大，所以起动电流远大于额定电流。在电源容量与电动机的额定功率相比不是足够大时，会引起输电线路上电压的增加，造成供电电压的明显下降，不仅影响了同一供电系统中其他负载的工作，而且会延长电动机本身的起动时间。此外在起动过于频繁时，还会引起电动机过热。在这两种情况下，就必须设法减小起动电流。

3.起动过程

绕线型异步电动机的转子串联合适的电阻不但可以减小起动电流，而且还可以增大起动转矩，因而，要求起动转矩大或起动频繁的生产机械常采用绕线型异步电动机拖动。

容量较小的三相绕线型异步电动机可采用转子电路串联起动变阻器的方法起动。起动变阻器通过手柄接成星形。起动先把起动变阻器调到最大值，再合上电源开关S，电动机开始起动。随着转速的升高，逐渐减小起动变阻器的电阻，直到全部切除，使转子绕组短接。

容量较大的绕线型异步电动机一般采用分级起动的方法以保证起动过程中都有较大的起动的转矩和较小的起动电流。现以两级起动为例介绍其起动步骤和起动过。原理电路和机械特性如图1所示。图中机械特性只画出了每

条特性的n

1

M段，并近似用直线代替。起动步骤如下：

3.1串联起动电阻R1st和R2st起动

起动前开关S

1和S

2

断开，使得转子每相串入电阻R″和R′，加上转子

每相绕组自身的电阻R

2

，转子电路每相总电阻为

R

22= R

2

+R″+R′

然后合上电源开关S，这时电动机的机械特性为图中的特性，由于转动

转矩T

st 远大于负载转矩T

L

，电动机拖动生产机械开始起动，工作点沿特性a

由b点向c点移动。

（a）

(a)电路图（b）机械特性

图1

3.2切除起动电阻R

当工作点到达c点，即电磁转矩T等于切换转矩T

2s 时，合上开关S

1

切除

起动电阻R

2

st

转子每相电路的总电阻变为：

R

21=R

2

+R

1

st

这时电动机的机械特性变为特性d。由于切除R

2

st

的瞬间，转速来不及改变，故工作点由特性a上的c点平移到特性d上e点，使这时的电磁转矩仍

等于T

1s

，电动机继续加速，工作点沿特性由e点向f点移动

3.3切除起动电阻R1st

当工作点到达f点，即电磁转矩T等于切换转矩T

2s 时，合上开关S

1

切

除起动电阻R

1

st 。电动机转子电路短接，转子每相电路的总电阻变为：R

20

=R

2

机械特性变为固有特性g，工作点由f点评至h点，使得这时的电磁转矩T仍正好等于T

1S

,电动机继续加速，工作点沿特性g由h向i移动，经过i 点，最后稳定运行在P点.整个起动过程结束。

4．起动级数未定时起动电阻所计算

4.1选择起动转矩T st和切换转矩T2s

一般选择

T

1s =(0.8-0.9)T

M

T

2s =(1.1-1.2)T

L

4.2求出起动转矩比β

β= T

1s / T

2s

4.3求出起动级数m

利用图所示起动过程中的机械特性，根据集合关系推导起动级数m所计算公式如下：由特性2与水平虚线构成的直三角形求得。

T

1s / T

2s

=(n

1

-n

h

)/(n

1

-n

Mg

)

=S

h /S

Mg