三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)課程實(shí)踐

1、物理與電氣工程學(xué)院課程實(shí)踐報(bào)告三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)與工作原理1三相異步電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造三相異步電動(dòng)機(jī)的兩個(gè)基本組成部分為定子（固定部分）和轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）。此外還有端蓋、風(fēng)扇等附屬部分，如圖5-1所示。圖 5-1 三相電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖鼠籠式電動(dòng)機(jī)由于構(gòu)造簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，工作可靠，使用方便，成為了生產(chǎn)上應(yīng)用得最廣泛的一種電動(dòng)機(jī)。為了保證轉(zhuǎn)子能夠自由旋轉(zhuǎn)，在定子與轉(zhuǎn)子之間必須留有一定的空氣隙，中小型電動(dòng)機(jī)的空氣隙約在0.21.0mm之間。2三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理1）基本原理為了說(shuō)明三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理，我們做如下演示實(shí)驗(yàn)，如圖5-2所示。圖 5-2 三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理(

2、1)演示實(shí)驗(yàn)：在裝有手柄的蹄形磁鐵的兩極間放置一個(gè)閉合導(dǎo)體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄帶動(dòng)蹄形磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，將發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體也跟著旋；若改變磁鐵的轉(zhuǎn)向，則導(dǎo)體的轉(zhuǎn)向也跟著改變。(2)現(xiàn)象解釋：當(dāng)磁鐵旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁鐵與閉合的導(dǎo)體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，鼠籠式導(dǎo)體切割磁力線而在其內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。感應(yīng)電流又使導(dǎo)體受到一個(gè)電磁力的作用，于是導(dǎo)體就沿磁鐵的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，這就是異步電動(dòng)機(jī)的基本原理。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向和磁極旋轉(zhuǎn)的方向相同。(3)結(jié)論：欲使異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，必須有旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)和閉合的轉(zhuǎn)子繞組。2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（1）產(chǎn)生圖5-3表示最簡(jiǎn)單的三相定子繞組AX、BY、CZ，它們?cè)诳臻g按互差1200的規(guī)律對(duì)稱排列。并接成星形與三相

3、電源U、V、W相聯(lián)。則三相定子繞組便通過(guò)三相對(duì)稱電流：隨著電流在定子繞組中通過(guò)，在三相定子繞組中就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)(圖5-4)。 圖 5-3 三相異步電動(dòng)機(jī)定子接線當(dāng)wt=00時(shí)，AX繞組中無(wú)電流；為負(fù)，BY繞組中的電流從Y流入B1流出；為正，CZ繞組中的電流從C流入Z流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（a）所示。當(dāng)wt=1200時(shí)，BY繞組中無(wú)電流；為正，AX繞組中的電流從A流入X流出；為負(fù)，CZ繞組中的電流從Z流入C流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（b）所示。當(dāng)wt=2400時(shí)，CZ繞組中無(wú)電流；為負(fù)，AX繞組中的電流從X流入A流出；為正，BY繞組中的電流從B流

4、入Y流出；由右手螺旋定則可得合成磁場(chǎng)的方向如圖5-4（c）所示。可見(jiàn)，當(dāng)定子繞組中的電流變化一個(gè)周期時(shí)，合成磁場(chǎng)也按電流的相序方向在空間旋轉(zhuǎn)一周。隨著定子繞組中的三相電流不斷地作周期性變化，產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)也不斷地旋，因此稱為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 （2）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向是由三相繞組中電流相序決定的，若想改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向，只要改變通入定子繞組的電流相序，即將三根電源線中的任意兩根對(duì)調(diào)即可。這時(shí)，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向也跟著改變。3）三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)與轉(zhuǎn)速（1）極數(shù)（磁極對(duì)數(shù)p）三相異步電動(dòng)機(jī)的極數(shù)就是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極數(shù)和三相繞組的安排有關(guān)。當(dāng)每相繞組只有一個(gè)線圈，繞組的始端之間相差12

5、00空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有一對(duì)極，即p=1；當(dāng)每相繞組為兩個(gè)線圈串聯(lián)，繞組的始端之間相差600空間角時(shí)，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)具有兩對(duì)極，即p=2；同理，如果要產(chǎn)生三對(duì)極，即p=3的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，則每相繞組必須有均勻安排在空間的串聯(lián)的三個(gè)線圈，繞組的始端之間相差400（=1200/p）空間角。極數(shù)p與繞組的始端之間的空間角q的關(guān)系為：（2）轉(zhuǎn)速n三相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)p有關(guān)，它們的關(guān)系是： （5-1）由（5-1）可知，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0決定于電流頻率f1和磁場(chǎng)的極數(shù)p。對(duì)某一異步電動(dòng)機(jī)而言，f1和p通常是一定的，所以磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0是個(gè)常數(shù)。在我國(guó)，工頻f1=50Hz，因此對(duì)應(yīng)

6、于不同極對(duì)數(shù)p的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0，見(jiàn)表表5-1p123456n0300015001000750600500（3）轉(zhuǎn)差率s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)的方向相同，但轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n不可能達(dá)到與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0相等，否則轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間就沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而磁力線就不切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)、轉(zhuǎn)子電流以及轉(zhuǎn)矩也就都不存在。也就是說(shuō)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間存在轉(zhuǎn)速差，因此我們把這種電動(dòng)機(jī)稱為異步電動(dòng)機(jī)，又因?yàn)檫@種電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)原理是建立在電磁感應(yīng)基礎(chǔ)上的，故又稱為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0常稱為同步轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)差率s用來(lái)表示轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速n0相差的程度的物理量。即： (5-2轉(zhuǎn)差率是異步電動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要

7、的物理量。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速n0開始旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子則因機(jī)械慣性尚未轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的瞬間轉(zhuǎn)速n=0，這時(shí)轉(zhuǎn)差率S=1。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)之后，n>0，（n0-n）差值減小，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S<1。如果轉(zhuǎn)軸上的阻轉(zhuǎn)矩加大，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n降低，即異步程度加大，才能產(chǎn)生足夠大的感受電動(dòng)勢(shì)和電流，產(chǎn)生足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，這時(shí)的轉(zhuǎn)差率S增大。反之，S減小。異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速一般很接近，轉(zhuǎn)差率很小。在額定工作狀態(tài)下約為0.0150.06之間。根據(jù)式(4-2),可以得到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速常用公式 (5-3)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的要求對(duì)異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能有如下要求:（1）具有足夠大的

8、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以保證生產(chǎn)機(jī)械能夠正常地起動(dòng)；（2）在保證一定大小的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的前提下，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流越小越好；（3）起動(dòng)設(shè)備力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，操作方便；（4）起動(dòng)過(guò)程的能量損耗越小越好，起動(dòng)時(shí)間越短越好。以上起動(dòng)性能中最主要的是要求在起動(dòng)電流比較小的情況下得到較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這是因?yàn)檫^(guò)大的起動(dòng)電流的沖擊，對(duì)于電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)本身都是不利的。對(duì)電網(wǎng)而言，它可能引起電網(wǎng)電壓的大幅度下降。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的起動(dòng)電流流過(guò)具有一定內(nèi)阻抗的發(fā)電機(jī)、變壓器和供電線路會(huì)造成電壓降落，特別是對(duì)于那些小容量的電網(wǎng)更為顯著。電網(wǎng)電壓的降低會(huì)影響接在同一電網(wǎng)上其他負(fù)載（主要是其他異步電動(dòng)機(jī)）的正常運(yùn)行。對(duì)電動(dòng)機(jī)本身來(lái)說(shuō)，當(dāng)工

9、作在頻繁起動(dòng)的情況下，過(guò)大的起動(dòng)電流將會(huì)造成電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱，以致加速絕緣老化，大大縮短電動(dòng)機(jī)的使用壽命；同時(shí)在大電流的沖擊下，電動(dòng)機(jī)繞組（尤其是端部）受電動(dòng)力作用易發(fā)生位移和變形，甚至燒毀，另一方面，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小會(huì)拖長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間。二、異步電動(dòng)機(jī)的固有起動(dòng)特性不論是鼠籠電機(jī)還是繞線式電機(jī)，如果不采取措施直接接入電源起動(dòng)，這樣的起動(dòng)特性稱為固有起動(dòng)特性，主要指起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)電流I1st可根據(jù)圖3-1計(jì)算。略去激磁電流，令S=1得 （3-22）由于額定運(yùn)行時(shí)SN=0.02-0.05,而起動(dòng)時(shí)S=1，所以在額定電壓下起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流約為額定電流的5-7倍。這是由于起動(dòng)時(shí)氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步速切割轉(zhuǎn)

10、子，在轉(zhuǎn)子上感應(yīng)有較大的電勢(shì)，產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)子電流，從而定子繞組也有較大的電流。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如式（3-17）所示。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為什么異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大呢？這是由于起動(dòng)時(shí)，由式（3-4）可見(jiàn) ，起動(dòng)時(shí)功率因數(shù)很低，大約在0.2左右；另一方面大，所以定子漏阻抗壓降大，電勢(shì)減小，主磁通要相應(yīng)減小。綜上所述，異步電動(dòng)機(jī)的固有起動(dòng)特性并不理想。從式（3-17）可見(jiàn)，如適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子電阻，可以改善起動(dòng)特性。在繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中能夠通過(guò)集電環(huán)接入附加電阻。因此，在既要求限制起動(dòng)電流又要求有較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，通常采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路無(wú)法外接附加電阻，考慮到運(yùn)行效

11、率，也不易設(shè)計(jì)成有較大的轉(zhuǎn)子電阻，為了改善起動(dòng)性能又保留鼠籠式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)，可以采用特殊結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)子。電機(jī)界進(jìn)行了大量研究工作，其中，以深槽式電動(dòng)機(jī)和雙鼠籠式電動(dòng)機(jī)效果較好，其工作原理留待后文敘述.三、鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)鼠籠式電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)兩種方法。（一）直接起動(dòng)小容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法直接起動(dòng)也稱為全壓起動(dòng)。這種起動(dòng)方法最簡(jiǎn)便，不需要復(fù)雜的起動(dòng)設(shè)備，但因起動(dòng)電流較大，只允許在小容量電動(dòng)機(jī)中使用。在一般電網(wǎng)容量下，7.5KW的電動(dòng)機(jī)就認(rèn)為是小容量，所以 的異步電動(dòng)機(jī)可以直接起動(dòng)。但是所謂小容量也是相對(duì)的，如果電網(wǎng)容量大就可以允許容量較大的電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)。因此，對(duì)容量較大的電動(dòng)

12、機(jī)，若能滿足下列要求，也可允許直接起動(dòng)。式中，為籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)，其值可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和規(guī)格從有關(guān)手冊(cè)中查得。（二）降壓起動(dòng)大中容量電動(dòng)機(jī)輕載起動(dòng)方法對(duì)于不允許直接起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)，為限制起動(dòng)電流，只有降低加在繞組上的電壓。圖3-8 籠型異步電動(dòng)機(jī) 電阻減壓起動(dòng)原理圖但是由于和成正比，因此，這種方法只適用于空載或輕載起動(dòng)的負(fù)載。降壓起動(dòng)時(shí)，可以采用近幾年得到應(yīng)用的電機(jī)軟起動(dòng)器，也可以采用傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)方法，前者在本書第二篇再作介紹，以下介紹三種傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)方法。1定子電路串電阻器或電抗器降壓起動(dòng)（1）起動(dòng)線路定子串聯(lián)電阻起動(dòng)的原理線路圖如圖3-8所示。起動(dòng)時(shí)，先將轉(zhuǎn)換開關(guān)Q

13、C投向“起動(dòng)”側(cè)，然后合上主開關(guān)Q，電機(jī)開始起動(dòng)。此時(shí)起動(dòng)電阻串入定子電路中，較大的起動(dòng)電流在上產(chǎn)生了較大的電壓降，從而降低了加到定子上的電壓，限制了起動(dòng)電流。當(dāng)轉(zhuǎn)速升高到一定數(shù)值時(shí)，把QC轉(zhuǎn)換到“運(yùn)行”側(cè)，切除起動(dòng)電阻，電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)，起動(dòng)結(jié)束后將運(yùn)行于某一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。在定子電路中串接電抗起動(dòng)，效果相同，都能起到減小起動(dòng)電流的目的。接線原理圖同圖3-8，只要將取代即可。定子串電阻起動(dòng)能耗較大，所以只在電動(dòng)機(jī)容量較小時(shí)使用。容量較大的異步電動(dòng)機(jī)多用串電抗起動(dòng)。（2）起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩設(shè)加在定子繞組上的電壓為U1，并令在式（3-22）中令直接起動(dòng)時(shí)， 降壓起動(dòng)時(shí)，由式（3-17）: 式中，分別為每

14、相的短路電阻和電抗。由上可知，降壓后，起動(dòng)電流降低到全壓時(shí)的1/，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩將會(huì)降到全壓時(shí)的（3）起動(dòng)電阻或電抗的計(jì)算設(shè)起動(dòng)時(shí)，定子繞組串入的電阻為則: 將代入上式化簡(jiǎn)后可得：如定子串電抗起動(dòng)，則Xst的計(jì)算公式為最后還應(yīng)校核起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)使之滿足以下關(guān)系式中，為起動(dòng)時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，如不滿足，則應(yīng)考慮選用其他起動(dòng)方法。（4）和的估算從上可知，要計(jì)算或，應(yīng)預(yù)先知道電動(dòng)機(jī)的短路參數(shù)和。和可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的銘牌值上給定的額定線電壓和線電流估算。當(dāng)定子Y接時(shí)當(dāng)定子D（三角形）按時(shí)設(shè)電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)為，則 按一般電動(dòng)機(jī)的平均數(shù)值，可認(rèn)為2自耦變壓器降壓起動(dòng)（1）起動(dòng)線路這種起動(dòng)方法是利用自耦變壓器降低加

15、到電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，以減小起動(dòng)電流。圖3-9a為其接線圖。起動(dòng)時(shí)，把開關(guān)QC投向“起動(dòng)”位置，這時(shí)自耦變壓器一次繞組加全電壓，而電動(dòng)機(jī)定子電壓僅為抽頭部分的電壓值，電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)。待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí),再把開關(guān)轉(zhuǎn)換到“運(yùn)行”位置，這樣就把自耦變壓器切除,電動(dòng)機(jī)全電壓運(yùn)行，起動(dòng)結(jié)束。（2）起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，其一相電路如圖（3-9b）所示，設(shè)自耦變壓器的變比為Ka由電機(jī)學(xué)可知 （3-23）由圖3-9b可見(jiàn): （3-24） 為由電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流 （3-25）為額定電壓下直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與加在電子繞組上的電壓平方成正比，因此 （3-26）a）接線圖 b）自耦變壓

16、器一相電路圖3-9 異步電動(dòng)機(jī)自耦變壓器減壓起動(dòng)原理線路圖式（3-25）和式（3-26）表明，采用自耦變壓器減壓起動(dòng)與直接起動(dòng)相比較，電壓降低到1Ka,起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都降低到全壓起動(dòng)時(shí)的1。與定子串電抗（或電阻）的起動(dòng)方法比較，在同樣的起動(dòng)電流下，采用自耦變壓器減壓起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。故這種減壓起動(dòng)可帶較大的負(fù)載。自耦變壓器起動(dòng)適用于容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)作減壓起動(dòng)用。由于這種方法可獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，加上自耦變壓器副邊一般有三個(gè)抽頭，可以根據(jù)允許的起動(dòng)電流和所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩選用，故這種起動(dòng)方法在10kW以上的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)得到廣泛應(yīng)用。其缺點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備體積較大，初投資大，

17、需維護(hù)檢修。常用的起動(dòng)用自耦變壓器有和兩種系列。 型的三個(gè)抽頭分別為電源電壓的55、64和73；型的40、60和80。自耦變壓器容量的選擇與電動(dòng)機(jī)的容量、起動(dòng)時(shí)間和連續(xù)起動(dòng)次數(shù)有關(guān)。3Y起動(dòng) 圖3-10 異步電動(dòng)機(jī)Y-起動(dòng)原理線路圖用這種方法起動(dòng)的異步電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行時(shí)定子繞組必須是接法,起動(dòng)時(shí)改接成Y。（1）起動(dòng)線路圖3-10為Y起動(dòng)時(shí)的原理線路圖。起動(dòng)時(shí)，將QC投向起動(dòng)側(cè)，再將Q合上，定子繞組結(jié)成Y，每相的電壓為，實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，待轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將QC投向運(yùn)行側(cè)，使定子繞阻接成全壓運(yùn)行。起動(dòng)結(jié)束。（2）起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩如圖3-11設(shè)接法時(shí)電網(wǎng)供給的起動(dòng)電流為 （3-27） Y接法時(shí)電網(wǎng)供給

18、的起動(dòng)電流為 （3-28） （3-29）則式（3-29）表明，用Y減壓起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都降為直接起動(dòng)時(shí)的1/3。Y起動(dòng)操作方便，起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，應(yīng)用較為廣泛。但由于以下幾點(diǎn)使它的應(yīng)用有一定的限制：只適用于正常運(yùn)行為聯(lián)結(jié)電動(dòng)機(jī)，為便于推廣Y起動(dòng)方法，Y系列中，容量為4KW以上的電動(dòng)機(jī)，繞組都是聯(lián)結(jié)，額定電壓為380V。由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小到直接起動(dòng)時(shí)的1/3，故只適用于空載或輕載起動(dòng)。這種起動(dòng)方法的電動(dòng)機(jī)定子繞組必須引出六圖3-11 Y形和形接法時(shí)的電壓和電流個(gè)出線端，這對(duì)于高電壓電動(dòng)機(jī)有一定的困難，所以Y起動(dòng)只限于500V以下的低壓電動(dòng)機(jī)上。4減壓起動(dòng)方法的比較表3-1列出了上述三種減壓起

19、動(dòng)方法的主要數(shù)據(jù)，為便于說(shuō)明問(wèn)題，現(xiàn)將直接起動(dòng)也列于表內(nèi)。表3-1 減壓起動(dòng)方法比較起動(dòng)方法U1/UNI1n/I1nTn/Tn優(yōu)缺點(diǎn)直接起動(dòng)111起動(dòng)最簡(jiǎn)單，但起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，只適用于小容量輕載起動(dòng)串電阻或電抗起動(dòng)起動(dòng)設(shè)備較簡(jiǎn)單，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，適用于輕載起動(dòng)自耦變壓器起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，有三種抽頭可選，起動(dòng)設(shè)備較復(fù)雜，可帶較大負(fù)載起動(dòng)Y-起動(dòng)起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，適用于輕載起動(dòng)；只用于聯(lián)結(jié)電機(jī)表中、和分別為起動(dòng)電壓、起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的相對(duì)值。表示減壓起動(dòng)加于定子一相繞組上的電壓與直接起動(dòng)時(shí)加于定子的額定相電壓之比；表示減壓起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)提供的線電流與直接起動(dòng)時(shí)的線電流之比；

20、為減壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩之比。例3-2，一臺(tái)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，PN75kW，nN=1470r/min，U1N=380V，定子接，I1N=137.5A，N=2%,cos1N=0.90,起動(dòng)電流倍數(shù)KI=6.5，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)KT=1.0, 擬帶半載起動(dòng)，電源容量為1000KV·，選擇適當(dāng)?shù)钠饎?dòng)方法。解：1）直接起動(dòng)。電源允許電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)的條件是 因KI6.5>4，故該電動(dòng)機(jī)不能采用直接起動(dòng)法起動(dòng)。2）半載指50額定負(fù)載轉(zhuǎn)矩，尚屬輕載，擬用減壓起動(dòng)：定子串電抗（電阻）起動(dòng)從上面可知，電源允許該電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)KI=I1st/I1N=4，而電動(dòng)機(jī)直接

21、起動(dòng)的電流倍數(shù) KI=I1st/I1N=6.5。定子串電抗（電阻）減壓滿足起動(dòng)電流條件時(shí)，對(duì)應(yīng)的a為對(duì)應(yīng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為取a =1.625，雖滿足了電源對(duì)起動(dòng)電流的要求，但因Tst=0.38TN <TLst=0.5TN，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求，故不能用定子串電抗（或電阻）的起動(dòng)方法。Y-起動(dòng)同樣，起動(dòng)電流可滿足起動(dòng)要求，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不滿足，故不能用Y起動(dòng)法。自耦變壓器起動(dòng)設(shè)選用QJ2系列，其電壓抽頭為55、64、73。如選用64一檔抽頭時(shí)，變比K10.64=1.56起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能滿足要求。如選用73一檔時(shí)，變比根據(jù)計(jì)算結(jié)果，可以選用電壓抽頭為73的自耦變壓器減壓起動(dòng)。五、三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起

22、動(dòng)這種電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法，適用于大中容量異步電動(dòng)機(jī)重載起動(dòng)。這是因?yàn)?，?dāng)繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入適當(dāng)電阻起動(dòng)時(shí)，既可增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，又可限制起動(dòng)電流，可以同時(shí)解決籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)存在的兩個(gè)問(wèn)題。繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)有轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器和轉(zhuǎn)子串接電阻兩種起動(dòng)方法。（一）轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動(dòng)所謂頻敏變阻器，實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)鐵耗很大的三相電抗器。從結(jié)構(gòu)上看，它好象是一個(gè)沒(méi)有二次繞組的三相芯式變壓器，只是它的鐵心不是硅鋼片而是用厚度為的鋼板疊成，以增大鐵耗。三個(gè)繞組分別繞在三個(gè)鐵心柱上，并接成星形，然后接到轉(zhuǎn)子滑環(huán)上。如圖3-15a所示。圖b為頻敏變阻器每一相的等值電路，其中為頻敏變阻器繞組的電阻

23、，為帶鐵心繞組的電抗，為反映鐵耗的等值電阻，因其鐵片厚，鐵耗大，故值較一般電抗器大。圖3-14a工作原理如下：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，觸頭2Q斷開，轉(zhuǎn)子串人頻敏變阻器，然后觸頭1Q閉合，接通電源，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率，頻敏變阻器內(nèi)的與頻率平方成正比的渦流損耗較大，即鐵耗大，對(duì)應(yīng)的大，使轉(zhuǎn)子電路電阻增大，從而使起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。起動(dòng)過(guò)程中，隨轉(zhuǎn)速上升，逐漸降低，頻敏變阻器的鐵耗及其相對(duì)應(yīng)的等值電阻rmm也就隨之減小這就相當(dāng)于在起動(dòng)過(guò)程中逐步切除轉(zhuǎn)子電路串人的電阻。起動(dòng)結(jié)束后，轉(zhuǎn)子電路直接短路。圖3-15 三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)a）接線圖 b）機(jī)械特性因?yàn)轭l敏

24、變阻器的等值電阻是隨頻率的變化而自動(dòng)變化的，因此稱為“頻敏變阻器”，它相當(dāng)于一種無(wú)觸點(diǎn)的變阻器。在起動(dòng)過(guò)程中，它能自動(dòng)、無(wú)級(jí)地減小電阻，如果它的參數(shù)選擇適當(dāng)，可以在起動(dòng)過(guò)程中保持起動(dòng)轉(zhuǎn)矩近似不變，使起動(dòng)過(guò)程加快。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性如圖3-14c曲線2所示。曲線1為電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，使用維護(hù)方便，因此使用廣泛。（二）轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)為加快起動(dòng)過(guò)程，使整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中盡量保持較大的加速轉(zhuǎn)矩，和直流電動(dòng)機(jī)一樣，繞線式異步電動(dòng)機(jī)也采用逐段切除起動(dòng)電阻的轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)。它有轉(zhuǎn)子串接對(duì)稱電阻和不對(duì)稱電阻兩種情況，前者必須同時(shí)切換三相電阻，以保持起動(dòng)過(guò)程中三相始終是對(duì)稱的；而后者每相