起动相关问题笼型转子异步电机起动绕线转子异步电机起动.

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1、三相异步电动机的起动 第九章 三相异步电动机的电力拖动 一、三相异步电动机的起动 二、三相异步电动机的调速 三、三相异步电动机的制动 四、三相异步电动机四象限运行 一、三相异步电动机的起动相关问题 二、鼠笼式三相异步电动机的起动方法 三、绕线式三相异步电动机的起动方法 三相异步电动机的起动 一、三相异步电动机的起动相关问题 1、电机起动 电机从不工作状态到正常工作状态的过程。 2、起动要求 起动电流小（ IstTz。 （2）自耦降压起动 优点：起动定子绕组电源电压可调 缺点：起动转矩相应下降。 （变压器自耦变压器降压起动） 设直接起动时起动线电流为Ist起动转矩为Tst 使用变压器时降压变比为

2、k 自耦变压器降压起动具体过程 TA 3 UN S1 FU S2 M 3 自耦变压器降压起动具体过程 3 UN S1 FU S2 TA M 3 起动 自耦变压器降压起动具体过程 TA 3 UN S1 FU S2 M 3 运行 自耦变压器降压起动参数分析： 3 UN S1 FU S2 TA M 3 起动 U 降压比 定子线电压比 U1L U1L U UN = k 定子相电压比 U1 U1 = k U1L U1L 定子相电流比 I1 I1 = k U1 U1 自耦变压器降压起动参数分析 TA M 3 3 UN S1 FU S2 起动 Ist kIst 起动电流比 Ist Ist I1 I1 = k

3、 电源电流比 IstT Ist kIst Ist = k2 起动转矩比 = k2 Tst Tst U1 U1 =( ) 2 自耦变压器减压起动的起动电流 自耦变压器减压起动的起动转矩 IstT = k2Ist Tst = k2Tst 降压比 k 可调 QJ2 型三相自耦变压器： kA = 0.55、0.64、0.73 QJ3 型三相自耦变压器： kA = 0.4、0.6、0.8 (1) IstImax （线路中允许的最大电流）。 (2) TstTL 否则不能采用此法。 自耦变压器降压比的选择方法 自耦变压器减压起动的使用条件 k2 Ist Imax k2 Tst TL k2 TL Tst Im

4、ax Ist n优点：电压抽头可供不同负载起动时选择 n缺点：体积大，质量大，价格高，需维护检 修 n适用范围： n容量较大的低压电动机起动用，有手动及自 动控制线路。 （3）星-三角（Y-）降压起动： A1 A2 B1 B2 C1 C2 b) 联接 Is I A1 A2 B1 B2 C1 C2 a) Y 联接 I sy Iy nY- 起动 对正常运行采用接法的电机，在起动时改接成Y接法进 行起动，起动完成后还原成接法正常运行。 优点 :UIIN3；缺点 :UstTN3 q设接法直接起动时起动线电流为Ist起动转矩为Tst 适用于：正常运行为联结的电动机。 3 UN S1 FU S2 U1 U

5、2V1 V2 W1W2 星形三角形减压起动（Y 起动）具体过程 适用于：正常运行为联结的电动机。 星形三角形减压起动（Y 起动）具体过程 3 UN S1 FU S2 U1 U2V1 V2 W1W2Y 起动 适用于：正常运行为联结的电动机。 星形三角形减压起动（Y 起动）具体过程 运行 S2 3 UN S1 FU U1 U2V1 V2 W1W2 定子相电压比 U1Y U1 UN 3 UN = 1 3 定子相电流比 I1Y I1 U1Y U1 = 1 3 起动电流比 IstY Ist I1Y 3 I1 = 1 3 Y 型起动的起动电流 IstY = Ist 1 3 起动转矩比 TstY Tst U

6、1Y U1 = 1 3 ( ) 2 TstY = Tst 1 3 Y型起动的起动转矩 (1) IstYImax （线路中允许的最大电流）； (2) TstYTL 。 否则不能采用此法。 Y 起动的使用条件 n优点：体积小、重量轻、价廉物美、运行可 靠、检修方便 n缺点：起动电压只能降到1/3。 n适用范围：正常运转时定子绕组为接电动 机 （4）延边三角形降压起动 ： n由星形-三角形起动演变而来 n起动特性接近星形-三角形起动 n兼有自耦变压器降压起动和星形-三角形起动的优点 n在中间抽头时，即抽头比例是1：1时，相电 压约为264V，起动电流和起动转矩大约为直 接起动时的一半，兼顾了电网负担

7、和电机负 载两方面。 nY联接法的绕组比例越大，起动时的相电压 就越低，起动电流就越低。 n延边三角形起动 n优点： n体积小、质量小、允许经常起动、节省有色 金属与黑色金属，可进一步推广取代自耦补 偿 n缺点： n电机内部接线较为复杂 【例 】 一台 Y250M6 型三相笼型异步电动机，UN = 380 V， 联结，PN = 37 kW， nN = 985 r/min，IN = 72 A，Tst = 1.8， Ist = 6.5。如果要求电动机起动时， 起动转矩必须大于 250 Nm ，从电源取用的电流必须小于 360A。 试问 ：(1) 能否直接起动？(2) 能否采用 Y 起动？ (3)

8、能否采用 K = 0.8 的自耦变压器起动？ 解： (1) 能否直接起动 60 2 TN = PN nN = Nm = 359 Nm 60 23.14 37103 985 直接起动时起动转矩和起动电流为 Tst = Tst TN = 1.8359 Nm = 646 Nm Ist = Ist IN = 6.572 A = 468 A 虽然 Tst 250 Nm，但是 Ist 360 A，所以 不能采用直接起动。 (2) 能否采用 Y 起动 TstY = Tst 1 3 = 646 Nm = 215 Nm 1 3 IstY = Ist 1 3 = 468 A = 156 A 1 3 虽然 IstY

9、360 A，但是 TstY250 Nm，所以 不能采用 Y 起动。 (3) 能否采用 KA = 0.8 的自耦变压器起动 Tsta = K2Tst = 0.82646 Nm = 413 Nm Ista = K2Ist = 0.82468 A = 300 A 由于 Tsta 250 Nm，而且 Ista360 A，所以 能采用 KA = 0.8 的自耦变压器起动。 2.改变转子结构的起动方法 n采用电阻率高的转子绕组导条 转子电阻增加，起动转矩增大；转差功率 也增大。 n深槽 n双笼型 集肤效应（趋表效应） n集肤效应： 起动：s=1,f=50 起动有效电阻大 运行：s ,f很小 有效电阻 (1

10、) 深槽异步电动机 槽深 h 与槽宽 b 之比为： h / b = 8 12 漏电抗小 漏电抗大 增大 电流密度 起动时，f2 高， 漏电抗大，电流的集 肤效应使导条的等效面积 减小，即 R2 ，使 Tst 。 运行时， f2 很低， 漏电抗很小，集肤效应 消失，R2 。 (2)双笼型异步电动机 电阻大 漏抗小 电阻小 漏抗大 上笼 （外笼） 下笼 （内笼） 起动时， f2 高， 漏抗X内大，R外起主要作用， I2 主要集中在外笼， 外笼 R2 大 Tst 大。 外笼 起动笼。 运行时， f2 很低 ， 漏抗X内很小，R内起主要作用， I2 主要集中在内笼。 内笼 工作笼。 深槽型和双笼型异步

11、电机： n转子漏抗较大，额定功率因数及最大转矩稍 低，且用铜量多，制造工艺复杂，价格较高 。 （三）变频变压起动 n通过改变电动机电源的电压和频率，也 可以改变电动机的起动性能。 n具体的做法是：电压和频率同步下降 由此：气隙磁通没有变化； 感应电动势下降了； 电阻不变，而漏阻抗下降了，相 当于电阻增加； 结论：电流下降，转矩下降不多 绕线式三相异步电动机的起动方 法 n绕线式三相异步电动机的起动，前述的方法仍然有 效。不过绕线式三相异步电动机的应用往往是在鼠 笼式三相异步电动机受电源容量和最小起动转矩 Tmin 的限制条件不能使用的场合来应用。 n绕线式三相异电动机的起动方法，一般只讲转子串

12、 电阻起动。 n1、电源容量限制条件： 三、绕线式三相异步电动机的起动方法 2、转子串电阻的作用： 增大起动转矩： 减小起动电流： 最大电磁转矩转子绕组电阻大小无关： 临界转差率转子绕组电阻成正比： 3、结论： 如果能在转子回路串入附加电阻使临 界转差率为1，则可达到既减小起动电流 又获得最大起动转矩的目的 。 T n 0Tst Sm0 Tmax Sm1 Sm2 R2增加，I2s减小，Sm增大，Tmax不变 S 1 0 4、实现方法： 1）逐级切除附加起动电阻的起动法： UVW U1 V1 W1 M 3 KM1 R1 R2 KM3 KM2 R3 KM4 0 n0 ns h f d b c e

13、g i a T TTT0 1 LB A I S N S1 S2 S3 N T V IV III II nN 1.82.0T N 1.11.2 1、铭牌计算 2、选 3、连 4、连 S4=1 起动电阻确定方法的依据： 图解法确定起动电阻的方法： n由于转矩一定时，转差率与转子电阻成正比; n所以，对额定转矩，有: s4=1 额定状态时，额定转差率SN 很小。有： 起动时，RnX2，所以有 图解法确定起动电阻的步骤： n 绘出固有机械特性： n 取： n 电阻切除时，转速不变。据此绘出相应的 人工机械特性； n 确定的级数 m 符合要求； n 读取 时的转差率值 (见图)； n 据此转差率值，可确

14、定各分级电阻； n图示： 0 n0 ns h f d b c e g i a TTTT0 1 LBA I SN S1 S2 S3 N T V IV III II nN S41 解析法确定起动电阻的方法： n由于转矩一定时，转差率与转子电阻成正比; n所以，s一定即转速一定时，电磁转矩和转子电阻成 反比，有: n由于惯性，n在切换时 不能突变，有sb=sc， sd=se，sf=sg n由于TA不变，由 0 n0 ns h f d b c e g i a TTTT0 1 LBA I SN S1 S2 S3 N T V IV III II nN S41 得 得 n依此，有： n 可令： n若起动分为

15、m级，则有： 则分段电阻为： n若起动级未确定，则有： 转子串电阻调速： n优点：起动电流变小，起动转矩较大 n缺点：电阻逐段变化，有级调速，转矩变化 较大，机械冲击较大，控制设备庞大，维修 不变 2）转子绕组串频敏变阻器起动方法 n频敏变阻器原理： 一定的工艺，使变阻器的铁磁损耗值，做的比 较大； 三相异步电动机的转子频率： 起动：n=0,s=1,f=50； 起动过程中：n,s ,f 。 频敏变阻器 频率高：损耗大，电阻大。 频率低：损耗小，电阻小。 转子电路起动时 f2 高，电阻大， Tst 大， Ist 小。 转子电路正常运行时 f2 低，电阻小， 自动切除变阻器。 频敏变阻器 频敏变阻器 一相等效电路 转子串频敏变阻器起动的接线与机械特性 (a)接线 （b）机械特性 n绕线式转子串联频敏变阻器： n优点：结构简单、价格便宜、制造容易、运 行可靠、维护方便、能自动操作 n缺点：需要增加设备、体积大 【例 】 JR414 型三相绕线型异步电动机拖动 某生产机械。已知电动机的 PN = 40 kW，nN = 1 435 r/min， T = 2.6， U2N = 290 V， I2N