5.2三相感应电动机的起动

（1）定子回路串三相对称电抗启动（P167）
串电抗启动电路如教材P160图5-4。设启动时需降低电 流倍数为，则
U1 I1Q
U1 I1Q
串电抗启动转矩为：
TQ TQ
(U1 )2 U1
1
2
未串电抗时启动电流：
5
§5-2 三相感应电动机的起动
I1Q
U1
(r1
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r2' )2
( X1
X
' 2
)2
T
2Tm
S Sm
考虑到：Sb=Sc， Sd=Se ， Sf=Sg 而且
Smi Ri 所以有：
T1
RR223Tm
RR12SSmc2Rr21
T1
STm21
R3
T2
2Tm
Sb Sm1
Sm2
R2
22
关系推导：
§5-2 三相感应电动机的起动
r2 R1 r2 sg se s f
R1 se T1
1 1.67
0.6
能满足要求，但：
TQ TQ / 2 660 /1.672 236.7Nm Tz
故不能用60％抽头。当选用80％抽头时：
14
§5-2 三相感应电动机的起动
1 1.25
0.8
I1Q I1Q / 2 1200 /1.252 768A 800A TQ TQ / 2 660 /1.252 422.4Nm Tz
n
0 n n1
n
n s 2
s I2'
arc
tan
X2 r2'
'
s
cos2
起 动 转 矩 倍 数:
KM
TQ TN
3
§5-2 三相感应电动机的起动
二、笼型感应电动机的起动方法
1、 直接起动 7.5千瓦以下的感应电动机，一般采用直接起动。
对于7.5千瓦以上的感应电动机，则须按下列经验公 式进行校核：
Tz 0.5TN 660 0.5 330Nm
故不能用定子串电抗启动
13
§5-2 三相感应电动机的起动
3）Y-△启动
TQ TQ / 3 660 / 3 220Nm Tz
故不能用Y-△启动
4）自耦变压器启动
QJ3系列共有40％、60％、80％三档电压抽头，要求限流
倍数为1.5。抽头为60％时：
设启动电阻全部接入时的转子启动电流为I2Q， 且此时的转子回路总电阻Rm>>x2，而额定运行时 r2>>SN· x2，则根据：
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§5-2 三相感应电动机的起动
E2S I2S (r2 jSX 2 ) 得：
T
PM 1
m1I
' 2
2
1
r2' S
r2 (SN E2N ) / 3I2N 额定运行时电阻
r2 s f T2 同理：
R3 R2 R1 T1
R2 R1 r2 T2
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§5-2 三相感应电动机的起动
R1 r2 R2 R1 2 r2 R3 R2 3 r2 Rm m r2
R1 R1 r2 ( 1)r2 R2 R2 R1 R1 ( 1)r2 R3 R3 R2 R2 2 ( 1)r2
p
Rm E2N / 3I2Q 起动时电阻
Rm I 2N r 2 SN I2Q
考虑到在线性段： T I2 得：
Rm TN r 2 S NT1
因此： m Rm m TN
TN T1
I2N 2
r2 sN
I 2Q 2
Rm 1
I2N 2 I 2Q 2
1 sN
sN I2Q I2N
I2N I2Q
例【5-5】P173
6
§5-2 三相感应电动机的起动
Zk U1 / I1Q UN /( 3KI IN ) （Y接法）。 或 Zk U1 / I1Q 3UN /(KI IN ) （△接法）。 rk (0.25 ~ 0.4)Zk xk Zk2 rk2 (0.97 ~ 0.91)Zk
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§5-2 三相感应电动机的起动
（3）星－三角（Ｙ-Δ）降压起动
U1 N
IQ
Z A I1Q
C Y
BX
直接起动
A
U1 N
IQYZ X I1QY
C
Y
B
Ｙ-Δ起动
9
关系推导：
§5-2 三相感应电动机的起动
UL
IQY I1QY
3 Z
IQ
3I1Q
3UL Z
UL
IQY
3 1
IQ
3U L 3
TQ' (U1' )2 1 TQ U1 3
12
§5-2 三相感应电动机的起动
解：1）直接启动
I1Q KI I1N 6.5 184.6 1200 A 800 A
故不能直接启动
2）定子串电抗启动
I1Q 1200 1.5
I1Q 800
TQ
KM TN
KM
9.55 PN nN
9550 100 1447
660Nm
TQ TQ / 2 660 /1.52 293Nm
X
' 2
)2 ]
串入电阻RΩ时的起动相电流为：
I1Q
I
' 2Q
U1
(r1
r2'
R' )2
( X1
X
' 2
)2
U1
(rk
R'
)2
X
2 k
TQ
2
m1 pU12 (r2' R' ) f1[(rk R' )2 Xk 2 ]
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§5-2 三相感应电动机的起动
定子
RΩ
RΩ RΩ
转子回路
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§5-2 三相感应电动机的起动
r2 R1=r2+RΩ1
R2=r2+RΩ1 +RΩ2
T
Tm
R3=r2+RΩ1 +RΩ2 +RΩ3
转子串电阻分级起动过程
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§5-2 三相感应电动机的起动
与直流电机相同，切换转矩应为：
T2=(1.1~1.2)TN 或：
T2=(1.1~1.2)Tzmax (Tzmax为启动最大负载转矩）。
启动时的各人为特性均可以用直线来近似：
10
总结：
§5-2 三相感应电动机的起动
1、星-三角起动要求正常运行时为三角形接法 的三相笼形感应电动机；
2、仅适合于空载或轻载起动。
11
§5-2 三相感应电动机的起动
（4）降压起动方法比较
【例5-4】P170 【补例5-1】三相异步电动机，PN=100kW，nN=1447r/min， U1N=380V，定子△连接。I1N=184.6，启动电流倍数KI=6.5， 启动转矩倍数KM=1.0。带50%额定负载启动，要求把启动电 流降低到800A以内，试选择适当的启动方法。（自耦变压 器为QJ3系列。）
大，约为额定电流IN的4~7倍。
起 动 电 流 倍 数:
KI
IQ IN
1
§5-2 三相感应电动机的起动
r1
r2'
Q
Q
rm
r2'
U
' 2
起动初瞬（堵转）等值电路
2
§5-2 三相感应电动机的起动
起动电流的影响：
频繁起动时造成热量积累
造成电动机过热；
大电流使电网电压降低 影响其他负载的正常工作。
另一方面，虽然起动电流很大，但起动时cosφ2很 小，而Φm也较小，因此，起动初瞬的电磁转矩（即起 动转矩TQ）却不大，一般仅为额定转矩的0.8~1.8倍。
U1 U1 rk2 xk2 Zk
串电抗时启动电流：
I1Q
U1
(r1
r2' )2
( X1
X
' 2
xQ )2
U1 rk2 (xk xQ )2
即：
I1Q
I1Q
rk2 (xk xQ )2 rk2 xk2
得到： xQ ( 2 1)rk2 2xk2 xk
其中短路阻抗可以用短路试验测出，也可以估算得到：
r2
S NT1
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（2）自耦变压器降压起动
设自耦变压器的变比为k，则：
I1Q 直接起动电流；
I1Q2 降压起动二次侧电流；
I1Q1 降压起动一次侧电流；
I1Q1 1 ,
I1Q 2
k
I1Q 2 U 2 1 ,
I1Q
U1 k
I1Q1 I1Q
1 k2
TQ' TQ
(U 2 )2 U1
1 k2
8
§5-2 三相感应电动机的起动
故可用80％抽头启动。
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§5-2 三相感应电动机的起动
三、对绕于线需式要感重应载I电1起Q 动动I或2机Q频的繁起(起r1动停r方2的' )2法电U(力1X1拖 动X系2' 统)2，
U1 Zk
必1、须绕采线用式绕感线应式电感动应机电转动子机T回Q。路2串f对1[(r称1 电rm2'阻)12p起U(动12Xr21'
KI
IQ IN
3
SH
4 4PN
若IQ满足上式，则允许直接起动；否则，必须采取
措施限制起动电流。
其中SH为供电电源总容量。 【例5-3】P167
4
§5-2 三相感应电动机的起动
2、 降压起动
降低定子端电压，可以减小起动电流；但TQ也 随U1成平方关系下降。故，降压起动只能用于轻载或
空载起动的场合。
§5-2 三相感应电动机的起动
一、感应电动机的固有起动特性
固有起动特性：电动机按额定按法，定转子回路不 串任何阻抗，接通额定电压、额定频率的电网——直 接起动。
由起动初瞬的等值电路，可得直接起动时的定子
相电流为： I1Q I2Q
U1
U1
(r1
r2' )2
( X1
X
' 2
)2
Zk
因为Zk很小，故直接起动的起动电流 IQ（线电流）很
r1
r2'
Q
Q
rm
r'
R'2
U
' 2
转子回路串电阻起动的等值电路
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§5-2 三相感应电动机的起动
定子
RΩ1 RΩ2 RΩ3
RΩ1 RΩ2 RΩ3 RΩ1 RΩ2 RΩ3
转子回路
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§5-2 三相感应电动机的起动
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§5-2 三相感应电动机的起动
n
n1 h
f
S
d
b
1
T2
0 TZ
g e c
T1 TQ