三相异步电动机启动
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st 2 st1 2 st
I st 2
（3）定子串自耦变压器降压启动 ） 这种方法是利用自耦 变压器将电源电压降低后 再加到电动机定子绕组端， 达到减小启动电流的目的， 如图4.8所示。
设自耦变压器的一 次侧电压U1（即电源 电压），电流为I1，二 次侧电压为U2，电流 为I2，变压比为k，则 ;
图4.10 绕线形异步电 动机转子串电阻启动机 械特性
根据上述分析知：要想获得更加平稳的启动特性，必须增加启动级 数，这就会使设备复杂化。为此采用了在转子上串频敏变阻器的启动方法。 所谓频敏变阻器，是由厚钢板叠成铁心并在铁心柱上绕有线圈的电抗器， 其结构示意图如图4.11所示。它是一个铁损耗很大的三相电抗器，如果忽 略绕组的电阻和漏抗时，其一相的等效电路如图4.12所示。
二、启动的方法：
1、直接启动（全压启动）： （1）什么叫直接启动？ 通过闸刀开关等将定子绕组直接加到电源上， 也就是说在定子绕组上直接加额定电压启动。 （2）直接启动的条件： 不经常启动的小容量电动机，一般是10KW以下或
I s 3 1 供电变压器容量 (kV ⋅ A ) KI = < + × I N 4 4 启动电动机功率 (kW )
' IS = IS
∆
.
3 IY UN / 3 1 1 1 = = × = 3I ∆ 3U N 3 3 3
' 1
=
U
N
电流
I S' = I Y
因此星—三角启动的启动电流是直接启动的 启动转矩： 直接启动时为 TS ，Y— ∆ 为 TS' ,因为启动转矩与电压 的平方成正比，所以
T T
' S S
1 3
制.
（3）电动机定子电路串入电阻或电抗器原理：
三相笼形异步电动机启动时，在电动机定 子电路串入电阻或电抗器，使加到电动机定子绕 组端电压降低，减少了电动机上的启动电流。右 图是三相笼形电动机定子绕组串电阻降压启动的 原理图，其工作情况为：合上刀开关Q，在开始 起动时，KM1主触点闭合，KM2主触点断开，电 动机经电阻接入电源，电动机在低压状态下开始 启动。当电动机的转速接近额定值时，使KM1断 开、KM2接通，切除了电阻，电源电压直接加在 电动机上，启动过程结束。
U N 3 = U N
2
1 = 3
1 3
因此星—三角启动的启动转矩是直接启动的
（3）特点： 1 <1>启动电流是直接启动的 3 1 <2>启动转矩也是直接启动的 3 只适用于轻载或空载启动 <3> <3>受绕组接线方式的限制，只能用于正常运行定子绕组 为 ∆ 接法。 <4>方法简单，应用广。
（4）Y/△降压启动控制线路 合上开关QF后，若要启动 电动机，则交流接触器KM1和 KM2的主触点同时闭合，KM1 将电动机的定子绕组接成Y形， KM2将电源引到电动机定子绕 组端，电动机降压启动。当电 动机的转速接近于稳定值时， KM1先断开而后KM3立即闭合， 将电动机定子绕组的Y形接法解 除而接成△形，进入额定运行 状态。 Y/△降压启动原理图
1．转子串电阻启动
在这种启动方式中， 由于电阻是常数，所以为 了获取较平滑的启动过程， 将启动电阻分为几级，在 启动过程中逐级切除。图 4.9是绕线形异步电动机 转子串电阻启动的原理图， 图4.10是机械特性曲线。
图4.9 绕线形异步电动机 串电阻启动原理图
其工作情况为：合上刀开关Q后，交流 接触器KM1，KM2，KM3的主触点全部断 开，全部电阻均接入电路，对应工作的机械 特性曲线为图5.10中曲线1，从a点开始启 动，转速逐渐升高。当转速升高到b点时， 令KM1闭合，R1被短接，R2, R3仍串入电路， 由于电阻减小而转速不能突变，特性曲线瞬 间过渡到曲线2上的c点并沿曲线2继续加速。 当加速到d点时，令KM2闭合，R1, R2被短 接，R3仍串入电路，由于电阻减小而转速 不能突变，特性曲线瞬间过渡到曲线3上的 3 e点并沿曲线3继续加速。当加速到f点时， 令KM3闭合，R 1, R 2, R3被短接，由于电阻 减小而转速不能突变，特性曲线瞬间过渡到 固有机械特性曲线上的g点并沿固有机械特 性曲线继续加速，直到稳定运行，启动过程 结束。
设备电气控制与维修
焦煤技校教务科 张保太
复习： 1、什么叫生产机械的负载特性？ 2、生产机械的负载特性有那几种？
2.4 三相异步电动机的启动
一、启动的过程及特点：
1、启动过程： 所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 2 2、启动特点： （1）启动电流大，是额定电流的5—8倍； （2）启动转矩小：只能空载启动。 3、存在的问题及危害： （1）启动电流大；启动转矩小。 （2）危害：<1>发热损坏绝缘；<2>冲击点网; <3>不能重载启动。
图4.13 三相绕线形异步电动机串频敏 电阻器启动原理图
（3）直接启动的特点： <1 > 操作简单； < 2 > 启动电流较大； < 3 > 只适用于小容量电动 机 （4）直接启动控制线路 工作原理如下图所示:
2、鼠笼电动机降压启动：
（1）什么叫降压启动？ 降压启动方式是指在启动过程中降低其定子绕组端的 外施电压，启动结束后，再将定子绕组的两端电压恢复到 额定值。 （2）降压启动的特点： <1>启动电流小； <2>启动转矩大大减小； <3>只适用于轻载或空载启动。
课堂练习： 1、鼠笼电动机在启动过程中（ D ）最大。
A、启动电压； B、启动转速； C、启动转矩；D、启动电流。 2、降压启动的优点是（ D ） A、启动转矩小；B、设备复杂； C、适用于重载启动；D、启动电流小
三、 几种常用的降压启动方法 1、定子串电阻或电抗启动：
（1）启动方法：启动时电阻或电抗串入定子电 路；正常运行时切除。 （2）特点：能量损耗大，发热大，实际应用不 多,不受电动机定子绕组接法形式的限
图4.11 频敏变阻器结构示意图
图4.12 频敏变阻器一相等效电路
频敏变阻器启动原理如图4.13 所示。合上开关Q，KM1闭合，电动 机定子绕组接通电源电动机开始启动 时，电动机转子转速很低，故转子频 率较高，f2≈f1，频敏变阻器的铁损很 大，Rm和Xm均很大，且Rm＞Xm，因 此限制了启动电流，增大了启动转矩。 随着电动机转速的升高，转子电流频 率下降，于是Rm、Xm随n减小，这 就相当于启动过程中电阻的无级切除。 当转速上升到接近于稳定值时， KM2闭合将频敏电阻器短接，启动 过程结束。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课堂小结： 1.电动机的启动过程； 直接启动 2.电动机的启动方法 降压启动 作业： P 80 9、10 、11
启动时，经自耦变压器后，加在三相笼形异步电动机定子绕组端的 线电压为U1/k，此时电动机定子绕组上的启动电压为全压启动时的1/k，即
I U1 = st 2 = k U2 I st 1
式中 ——电动机电压为U1/k时的启动电流，即自耦变压器二次侧电流。 I st ——电动机全压启动时的电流。 I st 1 ——电动机电压为U1/k时电网上流经的电流，即自耦变压器一次 侧电流，所以电动机从电网吸取的电流 。由于自耦变压器一次 I 1 I = I = k k 侧的电流小于二次侧的电流，故在相同的启动电压下，自耦变压器降压启 Y/ 动比Y/△降压启动向电源吸取的电流要小。 图5.8的控制原理是合上Q后，令 KM1触点先将自耦变压器做星形连 接，再由KM2接通电源，电动机定子绕组经自耦变压器实现减压启动。当 电动机的转速接近于额定转速时，令KM1、KM2断开而KM3闭合直接将全 电压加在电动机上，启动过程结束，进入全压运行状态。 自耦变压器降压启动的启动性能好，但线路相对较复杂，设备体积大， 目前是三相笼形异步电动机常用的一种降压启动方法。
I st 2 = 1 I st k
图4.8 自耦变压器降压启动
4.2.2 绕线形异步电动机的启动
三相绕线形异步电动机转子中有三相绕组，可以通过 滑环和电刷串接外加电阻。在上一节分析转子串电阻的人为 机械特性时已知：适当增加转子串接电阻，可以减小启动电 流并提高电动机的启动转矩，绕线形异步电动机正是利用了 这一特性。 按照绕线形异步电动机启动过程中转子串接装置的不同， 有串电阻启动和串频敏电阻器启动两种方法。
三相异步电动机定子方串电阻降压启动图
三相异步电动机定子方串电阻降压启动图
2、Y—∆ 启动
（1）启动方法：启动时定子绕组接成Y，运行时定子绕组接成 （2）启动原理： 启动电流 正常运行时： ∆ 接法 相电压 U 1 = U N 相电流为 I ∆ 电源输入线电流 IS = 3I∆ Y启动时：相电压为U 所以
I st 2
（3）定子串自耦变压器降压启动 ） 这种方法是利用自耦 变压器将电源电压降低后 再加到电动机定子绕组端， 达到减小启动电流的目的， 如图4.8所示。
设自耦变压器的一 次侧电压U1（即电源 电压），电流为I1，二 次侧电压为U2，电流 为I2，变压比为k，则 ;
图4.10 绕线形异步电 动机转子串电阻启动机 械特性
根据上述分析知：要想获得更加平稳的启动特性，必须增加启动级 数，这就会使设备复杂化。为此采用了在转子上串频敏变阻器的启动方法。 所谓频敏变阻器，是由厚钢板叠成铁心并在铁心柱上绕有线圈的电抗器， 其结构示意图如图4.11所示。它是一个铁损耗很大的三相电抗器，如果忽 略绕组的电阻和漏抗时，其一相的等效电路如图4.12所示。
二、启动的方法：
1、直接启动（全压启动）： （1）什么叫直接启动？ 通过闸刀开关等将定子绕组直接加到电源上， 也就是说在定子绕组上直接加额定电压启动。 （2）直接启动的条件： 不经常启动的小容量电动机，一般是10KW以下或
I s 3 1 供电变压器容量 (kV ⋅ A ) KI = < + × I N 4 4 启动电动机功率 (kW )
' IS = IS
∆
.
3 IY UN / 3 1 1 1 = = × = 3I ∆ 3U N 3 3 3
' 1
=
U
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电流
I S' = I Y
因此星—三角启动的启动电流是直接启动的 启动转矩： 直接启动时为 TS ，Y— ∆ 为 TS' ,因为启动转矩与电压 的平方成正比，所以
T T
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1 3
制.
（3）电动机定子电路串入电阻或电抗器原理：
三相笼形异步电动机启动时，在电动机定 子电路串入电阻或电抗器，使加到电动机定子绕 组端电压降低，减少了电动机上的启动电流。右 图是三相笼形电动机定子绕组串电阻降压启动的 原理图，其工作情况为：合上刀开关Q，在开始 起动时，KM1主触点闭合，KM2主触点断开，电 动机经电阻接入电源，电动机在低压状态下开始 启动。当电动机的转速接近额定值时，使KM1断 开、KM2接通，切除了电阻，电源电压直接加在 电动机上，启动过程结束。
U N 3 = U N
2
1 = 3
1 3
因此星—三角启动的启动转矩是直接启动的
（3）特点： 1 <1>启动电流是直接启动的 3 1 <2>启动转矩也是直接启动的 3 只适用于轻载或空载启动 <3> <3>受绕组接线方式的限制，只能用于正常运行定子绕组 为 ∆ 接法。 <4>方法简单，应用广。
（4）Y/△降压启动控制线路 合上开关QF后，若要启动 电动机，则交流接触器KM1和 KM2的主触点同时闭合，KM1 将电动机的定子绕组接成Y形， KM2将电源引到电动机定子绕 组端，电动机降压启动。当电 动机的转速接近于稳定值时， KM1先断开而后KM3立即闭合， 将电动机定子绕组的Y形接法解 除而接成△形，进入额定运行 状态。 Y/△降压启动原理图
1．转子串电阻启动
在这种启动方式中， 由于电阻是常数，所以为 了获取较平滑的启动过程， 将启动电阻分为几级，在 启动过程中逐级切除。图 4.9是绕线形异步电动机 转子串电阻启动的原理图， 图4.10是机械特性曲线。
图4.9 绕线形异步电动机 串电阻启动原理图
其工作情况为：合上刀开关Q后，交流 接触器KM1，KM2，KM3的主触点全部断 开，全部电阻均接入电路，对应工作的机械 特性曲线为图5.10中曲线1，从a点开始启 动，转速逐渐升高。当转速升高到b点时， 令KM1闭合，R1被短接，R2, R3仍串入电路， 由于电阻减小而转速不能突变，特性曲线瞬 间过渡到曲线2上的c点并沿曲线2继续加速。 当加速到d点时，令KM2闭合，R1, R2被短 接，R3仍串入电路，由于电阻减小而转速 不能突变，特性曲线瞬间过渡到曲线3上的 3 e点并沿曲线3继续加速。当加速到f点时， 令KM3闭合，R 1, R 2, R3被短接，由于电阻 减小而转速不能突变，特性曲线瞬间过渡到 固有机械特性曲线上的g点并沿固有机械特 性曲线继续加速，直到稳定运行，启动过程 结束。
设备电气控制与维修
焦煤技校教务科 张保太
复习： 1、什么叫生产机械的负载特性？ 2、生产机械的负载特性有那几种？
2.4 三相异步电动机的启动
一、启动的过程及特点：
1、启动过程： 所谓三相异步电动机的启动过程是指三相异步电动机从接入 电网开始转动时起，到达额定转速为止这一段过程。 2 2、启动特点： （1）启动电流大，是额定电流的5—8倍； （2）启动转矩小：只能空载启动。 3、存在的问题及危害： （1）启动电流大；启动转矩小。 （2）危害：<1>发热损坏绝缘；<2>冲击点网; <3>不能重载启动。
图4.13 三相绕线形异步电动机串频敏 电阻器启动原理图
（3）直接启动的特点： <1 > 操作简单； < 2 > 启动电流较大； < 3 > 只适用于小容量电动 机 （4）直接启动控制线路 工作原理如下图所示:
2、鼠笼电动机降压启动：
（1）什么叫降压启动？ 降压启动方式是指在启动过程中降低其定子绕组端的 外施电压，启动结束后，再将定子绕组的两端电压恢复到 额定值。 （2）降压启动的特点： <1>启动电流小； <2>启动转矩大大减小； <3>只适用于轻载或空载启动。
课堂练习： 1、鼠笼电动机在启动过程中（ D ）最大。
A、启动电压； B、启动转速； C、启动转矩；D、启动电流。 2、降压启动的优点是（ D ） A、启动转矩小；B、设备复杂； C、适用于重载启动；D、启动电流小
三、 几种常用的降压启动方法 1、定子串电阻或电抗启动：
（1）启动方法：启动时电阻或电抗串入定子电 路；正常运行时切除。 （2）特点：能量损耗大，发热大，实际应用不 多,不受电动机定子绕组接法形式的限
图4.11 频敏变阻器结构示意图
图4.12 频敏变阻器一相等效电路
频敏变阻器启动原理如图4.13 所示。合上开关Q，KM1闭合，电动 机定子绕组接通电源电动机开始启动 时，电动机转子转速很低，故转子频 率较高，f2≈f1，频敏变阻器的铁损很 大，Rm和Xm均很大，且Rm＞Xm，因 此限制了启动电流，增大了启动转矩。 随着电动机转速的升高，转子电流频 率下降，于是Rm、Xm随n减小，这 就相当于启动过程中电阻的无级切除。 当转速上升到接近于稳定值时， KM2闭合将频敏电阻器短接，启动 过程结束。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课堂小结： 1.电动机的启动过程； 直接启动 2.电动机的启动方法 降压启动 作业： P 80 9、10 、11
启动时，经自耦变压器后，加在三相笼形异步电动机定子绕组端的 线电压为U1/k，此时电动机定子绕组上的启动电压为全压启动时的1/k，即
I U1 = st 2 = k U2 I st 1
式中 ——电动机电压为U1/k时的启动电流，即自耦变压器二次侧电流。 I st ——电动机全压启动时的电流。 I st 1 ——电动机电压为U1/k时电网上流经的电流，即自耦变压器一次 侧电流，所以电动机从电网吸取的电流 。由于自耦变压器一次 I 1 I = I = k k 侧的电流小于二次侧的电流，故在相同的启动电压下，自耦变压器降压启 Y/ 动比Y/△降压启动向电源吸取的电流要小。 图5.8的控制原理是合上Q后，令 KM1触点先将自耦变压器做星形连 接，再由KM2接通电源，电动机定子绕组经自耦变压器实现减压启动。当 电动机的转速接近于额定转速时，令KM1、KM2断开而KM3闭合直接将全 电压加在电动机上，启动过程结束，进入全压运行状态。 自耦变压器降压启动的启动性能好，但线路相对较复杂，设备体积大， 目前是三相笼形异步电动机常用的一种降压启动方法。
I st 2 = 1 I st k
图4.8 自耦变压器降压启动
4.2.2 绕线形异步电动机的启动
三相绕线形异步电动机转子中有三相绕组，可以通过 滑环和电刷串接外加电阻。在上一节分析转子串电阻的人为 机械特性时已知：适当增加转子串接电阻，可以减小启动电 流并提高电动机的启动转矩，绕线形异步电动机正是利用了 这一特性。 按照绕线形异步电动机启动过程中转子串接装置的不同， 有串电阻启动和串频敏电阻器启动两种方法。
三相异步电动机定子方串电阻降压启动图
三相异步电动机定子方串电阻降压启动图
2、Y—∆ 启动
（1）启动方法：启动时定子绕组接成Y，运行时定子绕组接成 （2）启动原理： 启动电流 正常运行时： ∆ 接法 相电压 U 1 = U N 相电流为 I ∆ 电源输入线电流 IS = 3I∆ Y启动时：相电压为U 所以