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1、第二十五章第二十五章 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 起动电流倍数起动电流倍数 、起动转矩倍数、起动转矩倍数 、起动时间及起动过程中的功率损耗及起动设起动时间及起动过程中的功率损耗及起动设备的简单性和可靠性等。备的简单性和可靠性等。 我们对第一个指标最为关注，因为很大我们对第一个指标最为关注，因为很大的起动电流会使供电变压器输出电压明显下的起动电流会使供电变压器输出电压明显下降，这样会影响变压器的其它用户的正常用降，这样会影响变压器的其它用户的正常用电，以及对本身电机的起动产生不利影响。电，以及对本身电机的起动产生不利影响。起动性能指标有：起动性能指标有：数数 4747，起，起动转矩
2、倍数动转矩倍数 1.42.21.42.2。 异步电动机在异步电动机在额定电压下直接起额定电压下直接起动时，起动电动时，起动电流倍流倍第一节第一节 三相异步电动机的直接起动三相异步电动机的直接起动0IsIsTnT0 由于起动瞬间，主磁通由于起动瞬间，主磁通 约减少为额定约减少为额定值的一半，功率因数值的一半，功率因数 又很低，造成了起动又很低，造成了起动电流很大，起动转矩确并不太大。电流很大，起动转矩确并不太大。 通常，只有在通常，只有在7.5kW7.5kW容量的小型鼠笼型电动机容量的小型鼠笼型电动机可采用直接起动。可采用直接起动。&kjXkRNU&sI直接起动直接起动1 1）定子串电抗器（电阻
3、器）定子串电抗器（电阻器）起动起动 电抗器起到了分压作用，电抗器起到了分压作用，作用在定子绕组上的电压降作用在定子绕组上的电压降低了，绕组中起动电流和电低了，绕组中起动电流和电压成正比，当然起动电流减压成正比，当然起动电流减小了，以满足对起动电流的小了，以满足对起动电流的要求。起动完毕后闭合要求。起动完毕后闭合 ，电机进入正常运行。电机进入正常运行。第二节第二节 三相鼠笼型电动机降压起动三相鼠笼型电动机降压起动 设串电抗时定子电压设串电抗时定子电压 与直接起动时定子额与直接起动时定子额定电压定电压 的比值为的比值为 。则。则定子串电抗器起动定子串电抗器起动1 1）定子串电抗器（电阻器）起动）定
4、子串电抗器（电阻器）起动sI&1U&NU &kjXkRjX 对于正常运行时定子对于正常运行时定子绕组采用绕组采用“D”D”联结的异步电联结的异步电动机，起动时定子动机，起动时定子“Y”Y”联结，联结，起动完毕后换成起动完毕后换成“D”D”联结。联结。这样起动时，每相起动电压这样起动时，每相起动电压大小和直接起动时每相电压大小和直接起动时每相电压大小之间的关系：大小之间的关系：2 2）Y Y起动起动起动线电流起动线电流 为为: :每相起动电流每相起动电流 为为: :起动转矩起动转矩 为为: :， 三相鼠笼型电动机采三相鼠笼型电动机采用自耦变压器降压起动时，用自耦变压器降压起动时，开关开关 K K
5、投向起动侧，起动完投向起动侧，起动完毕后开关毕后开关 K K投向运行侧。自投向运行侧。自耦降压起动时电动机电压下耦降压起动时电动机电压下降为降为 ，与直接起动时电压，与直接起动时电压 的关系为的关系为 3 3）自耦降压起动）自耦降压起动 电动机降压起动时电流为电动机降压起动时电流为 ，与直接起动，与直接起动时的起动电流时的起动电流 之间关系为之间关系为 自耦变压器高压侧的起动自耦变压器高压侧的起动电流电流 ，与，与 之间的关系为之间的关系为 自耦变压器降压起动与直接起动相比，供自耦变压器降压起动与直接起动相比，供电变压器供给的起动电流之间关系为电变压器供给的起动电流之间关系为 自耦降压起动，与
6、自耦降压起动，与直接起动时，起动转矩之间直接起动时，起动转矩之间关系为关系为起动方法起动方法起动电压相对起动电压相对值（电动机相值（电动机相电压）电压）起动电流相对起动电流相对值（供电变压值（供电变压器线电流）器线电流）起动转矩起动转矩相对值相对值启动设备启动设备直接起动直接起动1 11 11 1最最简单简单串串电抗起动电抗起动一般一般Y Y 起动起动简单，只适用于简单，只适用于D D联结联结380V380V电机电机自耦降自耦降压起动压起动较复杂较复杂 这里介绍的几种鼠笼型电动机降压起动的方法，这里介绍的几种鼠笼型电动机降压起动的方法，主要目的是限制起动电流，但同时起动转矩也不同程主要目的是限
7、制起动电流，但同时起动转矩也不同程度的降低了，因此只适用于轻空载起动。度的降低了，因此只适用于轻空载起动。第三节第三节 高起动转矩的三相鼠笼型异步电动机高起动转矩的三相鼠笼型异步电动机1）转子电阻值较大的鼠笼型异步电动机：转子电阻值较大的鼠笼型异步电动机： 普通浇注的鼠笼都采用铝，有些鼠笼采用普通浇注的鼠笼都采用铝，有些鼠笼采用合金铝（锰铝或硅铝），或者改变转子槽型，合金铝（锰铝或硅铝），或者改变转子槽型，减小导体截面积；普通焊接式的鼠笼采用紫铜，减小导体截面积；普通焊接式的鼠笼采用紫铜，用些采用电阻率较高的黄铜，目的都是为了增用些采用电阻率较高的黄铜，目的都是为了增加转子电阻值。加转子电阻值
8、。 机械特性曲线机械特性曲线1 1为普通为普通鼠笼电机的；曲线鼠笼电机的；曲线2 2为高转为高转差率电机的；曲线差率电机的；曲线3 3为起重为起重冶金用电机的。冶金用电机的。2 2）深槽式三相鼠笼异步电动机：）深槽式三相鼠笼异步电动机： 这种电机转子槽型深而窄，其深宽比约为这种电机转子槽型深而窄，其深宽比约为10102020，而普通鼠笼型异步电动机这个比值不，而普通鼠笼型异步电动机这个比值不超过超过5 5。 转子导条中有交流电流流过时，转子导条中有交流电流流过时，其槽漏磁通分布如图所示：和槽底部其槽漏磁通分布如图所示：和槽底部分的导体交链的漏磁较多，而和槽口分的导体交链的漏磁较多，而和槽口部分
9、的导体交链的漏磁很少，这样对部分的导体交链的漏磁很少，这样对应于槽底部分导体的漏抗要远远大于应于槽底部分导体的漏抗要远远大于槽口部分导条的漏抗。槽口部分导条的漏抗。2 2）深槽式三相鼠笼异步电动机：）深槽式三相鼠笼异步电动机： 由于电机转子槽型深而窄，因此转子漏抗相对普由于电机转子槽型深而窄，因此转子漏抗相对普通电机的要大；在电机起动时，转子频率通电机的要大；在电机起动时，转子频率 较高，较高，转子漏抗相对其电阻值也大，这样使得转子电流的大转子漏抗相对其电阻值也大，这样使得转子电流的大小主要决定于转子漏抗的大小。小主要决定于转子漏抗的大小。 因此转子导条内电流的分布是不均因此转子导条内电流的分
10、布是不均匀的：槽底部分电抗大，电流小，槽口匀的：槽底部分电抗大，电流小，槽口部分电抗小，电流大，这种现象称为电部分电抗小，电流大，这种现象称为电流的集肤效应。流的集肤效应。2）深槽式三相鼠笼异步电动机：深槽式三相鼠笼异步电动机： 电机刚起动时，转子电流集肤效应现象明显，使电机刚起动时，转子电流集肤效应现象明显，使得绝大多数转子电流都被挤到槽口很小部分的导体内得绝大多数转子电流都被挤到槽口很小部分的导体内（如下图），实际转子导条的电（如下图），实际转子导条的电阻值明显增加，因此起动时起动阻值明显增加，因此起动时起动电流较小，起动转矩却较大。电流较小，起动转矩却较大。 随着转子转速的提高，集肤随着
11、转子转速的提高，集肤效应逐渐减弱，转子电阻随转速效应逐渐减弱，转子电阻随转速就慢慢减小，因此这种电机既限就慢慢减小，因此这种电机既限制了起动电流，同时在整个起动制了起动电流，同时在整个起动过程中都有较大的电磁转矩。过程中都有较大的电磁转矩。3 3）双笼式三相鼠笼异步电动机）双笼式三相鼠笼异步电动机 这种电机转子上装有并联的两套鼠笼：内笼导这种电机转子上装有并联的两套鼠笼：内笼导条截面大，电阻却小；外笼导条截面小电阻却大。条截面大，电阻却小；外笼导条截面小电阻却大。 电机起动时，电流分布也主电机起动时，电流分布也主要决定于漏电抗的大小和分布要决定于漏电抗的大小和分布（电流集肤效应），此时，转子电
12、电流集肤效应），此时，转子电流主要由外笼流通，外笼为起动流主要由外笼流通，外笼为起动笼。笼。 正常运行时，集肤效应基本正常运行时，集肤效应基本消失，电流主要由内笼流通为运消失，电流主要由内笼流通为运行笼。行笼。本节小结本节小结: : 起动转矩比较大的鼠笼电机，实现的办法有：起动转矩比较大的鼠笼电机，实现的办法有：1）鼠笼用电阻率较高的材料；鼠笼用电阻率较高的材料；2 2）改变转子槽型，利用集肤效应。它们都增大了）改变转子槽型，利用集肤效应。它们都增大了起动转矩，减小了起动电流。但是也带来了一些负面起动转矩，减小了起动电流。但是也带来了一些负面因素，因此应综合考虑。因素，因此应综合考虑。深槽式三
13、相异步电深槽式三相异步电动机机械特性动机机械特性双笼式三相异步双笼式三相异步电动机机械特性电动机机械特性 电机的起动转矩为最大电磁转矩。电机的起动转矩为最大电磁转矩。第四节第四节 绕线型三相异步电动机的起动绕线型三相异步电动机的起动1 1）转子回路串电阻起动：）转子回路串电阻起动： 这种起动方法可以减小起动电流，但所这种起动方法可以减小起动电流，但所串电阻合适时，还能增加起动转矩，当所串电阻串电阻合适时，还能增加起动转矩，当所串电阻 满足：满足： 为了有较大平均起动转矩，减小电流和转为了有较大平均起动转矩，减小电流和转矩冲击，常采用电阻逐级切除法。矩冲击，常采用电阻逐级切除法。2 2）转子回路
14、串频敏变阻器起动：）转子回路串频敏变阻器起动： 频敏变阻器结构特点是：一个三相铁心频敏变阻器结构特点是：一个三相铁心线圈，线圈匝数很少，因此线圈漏阻抗很小线圈，线圈匝数很少，因此线圈漏阻抗很小; ;铁心用较厚的铁板或钢板叠成，且铁心中磁铁心用较厚的铁板或钢板叠成，且铁心中磁密取得较高，密取得较高，励磁电流较大，励磁电流较大，等效铁耗电阻等效铁耗电阻很大，激磁电很大，激磁电抗相对较小。抗相对较小。2）转子回路串频敏变阻器起动：）转子回路串频敏变阻器起动： 通过前面分析知道，在等效电路中，主要是等效通过前面分析知道，在等效电路中，主要是等效铁耗电阻铁耗电阻 起作用。起作用。 频敏变阻器是利用铁心涡流损耗随转子频率而频敏变阻器是利用铁心涡流损耗随转子频率而变的原理来改变电阻变的原理来改变电阻 的。起动时，转子回路频率的。起动时，转子回路频率 高，涡流损耗大，电阻高，涡流损耗大，电阻 大，大，这样限制了起动电流，提高了这样限制了起动电流，提高了起动转矩；随着转速升高，转起动转矩；随着转速升高，转子回路频率子回路频率 下降，电阻下降，电阻 也也随之减小，使得在整个起动过随之减小，使得在整个起动过程中都保持着较大的起动转矩。程中都保持着较大的起动转矩。
