三相異步電動機的啟動特性

1、1.1.3 三相異步電動機的啟動特性三相異步電動機的啟動特性 采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的采用電動機拖動生產(chǎn)機械，對電動機啟動的主要要求主要要求如下。如下。 （1）有）有足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩足夠大的啟動轉(zhuǎn)矩，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一般場，保證生產(chǎn)機械能正常啟動。一般場合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的合下希望啟動越快越好，以提高生產(chǎn)效率。即要求電動機的啟動轉(zhuǎn)啟動轉(zhuǎn)矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟動。矩大于負載轉(zhuǎn)矩，否則電動機不能啟動。 （2）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，）在滿足啟動轉(zhuǎn)矩要求的前提下，啟動電流越小越好啟動電流越小越好。因為。因為過大啟動電流的沖擊，對于電

2、網(wǎng)和電動機本身都是不利的。過大啟動電流的沖擊，對于電網(wǎng)和電動機本身都是不利的。 （3）要求啟動平滑，即要求）要求啟動平滑，即要求啟動時加速平滑啟動時加速平滑，以減小對生產(chǎn)機，以減小對生產(chǎn)機械的沖擊。械的沖擊。 （4）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。）啟動設(shè)備安全可靠，力求結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。 （5）啟動過程中的功率損耗越小越好。）啟動過程中的功率損耗越小越好。 其中，（其中，（1）和（）和（2）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指）兩條是衡量電動機啟動性能的主要技術(shù)指標。標。 異步電動機本身的啟動特性為：異步電動機本身的啟動特性為： a. 定子電流大，定子電流大，Ist=(57)IN

3、 異步電動機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)，異步電動機在接入電網(wǎng)啟動的瞬時，由于轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場以定子旋轉(zhuǎn)磁場以最快的相對速度最快的相對速度（即（即同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在）切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出很大的轉(zhuǎn)子電勢和轉(zhuǎn)子電流，從而引起很大的定子電流子電流 b.啟動轉(zhuǎn)矩較小啟動轉(zhuǎn)矩較小 NstT).(T5180 啟動時啟動時 ，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)，轉(zhuǎn)子功率因數(shù) 很低，因很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩而啟動轉(zhuǎn)矩 卻不大。卻不大。 1 S2202222XRRcos ststmstcosIKT22 異步電動機的固有啟動特

4、性如圖所示：異步電動機的固有啟動特性如圖所示： 顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產(chǎn)機械的要求是顯然，異步電動機的這種啟動性能和生產(chǎn)機械的要求是相矛盾相矛盾的的，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。，為了解決這些矛盾，必須根據(jù)具體情況，采取不同的啟動方法。一、一、 鼠籠式異步電動機的啟動方法鼠籠式異步電動機的啟動方法 鼠籠式異步電動機有鼠籠式異步電動機有直接啟動直接啟動和和降壓啟動降壓啟動兩種方法，采用什么兩種方法，采用什么啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。啟動方法，要根據(jù)實際情況而定。 1直接啟動（全壓啟動）直接啟動（全壓啟動） 直接啟動就是將電動機的定子繞組通過直接啟動就是

5、將電動機的定子繞組通過閘刀開關(guān)或接觸器閘刀開關(guān)或接觸器直接直接接入電源，在額定電壓下進行啟動。接入電源，在額定電壓下進行啟動。 特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。特點：電動機定子繞組的工作電壓和啟動電壓相等。 直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在直接啟動的條件：由于直接啟動的啟動電流很大，因此，在什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取什么情況下采用直接啟動，有關(guān)供電、動力部門都有規(guī)定，主要取決于電動機的決于電動機的功率與供電變壓器的容量之比值功率與供電變壓器的容量之比值。 一般在一般在有獨立變壓器供電有獨立變壓器供電（即變壓器供動力用電）的情況下

6、：（即變壓器供動力用電）的情況下： 1：若電動機啟動頻繁時若電動機啟動頻繁時，電動機功率小于變壓器容量的，電動機功率小于變壓器容量的20%時允許直接啟動；時允許直接啟動； 2：若電動機不經(jīng)常啟動若電動機不經(jīng)常啟動，電動機功率小于變壓器容量的，電動機功率小于變壓器容量的30%時時也允許直接啟動。如果也允許直接啟動。如果沒有獨立的變壓器供電沒有獨立的變壓器供電（即與照明共用電源）（即與照明共用電源）的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下的情況下，電動機啟動比較頻繁，則常按經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系則可直接啟動。列關(guān)系則可直接啟動。 電電動動機機功功率率電電源源總總?cè)萑萘苛款~額

7、定定電電流流啟啟動動電電流流 443NstII 例：例：有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其有一臺要求經(jīng)常啟動的鼠籠式異步電動機，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供電變壓器（電源）容量為，如果供電變壓器（電源）容量為560kVA，且有照明負，且有照明負載，問可否直接啟動？同樣的載，問可否直接啟動？同樣的Ist/IN 比值，功率為多大的電動機則不比值，功率為多大的電動機則不允許直接啟動？允許直接啟動？ 解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出解：根據(jù)經(jīng)驗公式算出 5675720456043.II.kWkVANst 滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。滿足上述關(guān)系，故允許直接啟動。 kWNPkVA.

8、45604356 可算出，額定功率大于可算出，額定功率大于24kW的電動機不允許直接啟動。的電動機不允許直接啟動。 2電阻或電抗器降壓啟動電阻或電抗器降壓啟動 異步電動機采用異步電動機采用定子串電阻或電抗器定子串電阻或電抗器的降壓啟動原理接線圖如的降壓啟動原理接線圖如圖所示。圖所示。 啟動時，接觸器啟動時，接觸器1KM斷開，斷開，KM閉合，將啟動電阻串入定子閉合，將啟動電阻串入定子電路，使電路，使啟動電流減小啟動電流減小； 待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將將1KM閉合，閉合，Rst被短接，電動機被短接，電動機接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運行。接上全部電壓而趨于穩(wěn)定運行。 啟動啟動轉(zhuǎn)

9、矩隨定子電壓的平方下降轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的平方下降，故它只適用于，故它只適用于空載或輕載空載或輕載啟動的場合；啟動的場合； 不經(jīng)濟，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)不經(jīng)濟，在啟動過程中，電阻器上消耗能量大，不適用于經(jīng)常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，常啟動的電動機，若采用電抗器代替電阻器，則所需設(shè)備費較貴，且體積大。且體積大。 特點：特點： 3Y- 降壓啟動降壓啟動 Y- 降壓啟動的接線圖如圖所示降壓啟動的接線圖如圖所示: 啟動時，定子繞組接成啟動時，定子繞組接成星形星形；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定；待轉(zhuǎn)速上升到一定程度后再將定子繞組接成子繞組接成三角形三角形

10、，電動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運行。，電動機啟動過程完成而轉(zhuǎn)入正常運行。 設(shè)設(shè)U1為電源線電壓，為電源線電壓，IstY及及Ist 為定子繞組分別接成星為定子繞組分別接成星形及三角形的啟動電流（線電形及三角形的啟動電流（線電流），流），Z為電動機在啟動時每為電動機在啟動時每相繞組的等效阻抗。則有相繞組的等效阻抗。則有ZUIstY31 ZUIst/31 所以所以 3 ststYII Y- 降壓啟動方法的特點：降壓啟動方法的特點： 設(shè)備簡單、經(jīng)濟、設(shè)備簡單、經(jīng)濟、啟動電流小啟動電流??； 啟動轉(zhuǎn)矩小啟動轉(zhuǎn)矩小，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于，且啟動電壓不能按實際需要調(diào)節(jié)，故只適用于空載或輕載

11、啟動的場合；空載或輕載啟動的場合； 只適用于正常運行時定子繞組接線為只適用于正常運行時定子繞組接線為 的異步電動機的異步電動機。二、線繞式異步電動機的啟動方法二、線繞式異步電動機的啟動方法 鼠籠式異步電動機的鼠籠式異步電動機的啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大啟動轉(zhuǎn)矩小，啟動電流大，因此不能滿足，因此不能滿足某些生產(chǎn)機械需要高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求。某些生產(chǎn)機械需要高啟動轉(zhuǎn)矩低啟動電流的要求。 線繞式異步電動機由于能在線繞式異步電動機由于能在轉(zhuǎn)子電路中串電阻轉(zhuǎn)子電路中串電阻，因此具有較大，因此具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。的啟動轉(zhuǎn)矩和較小的啟動電流，即具有較好的啟動特性。 在

12、轉(zhuǎn)子電路中串電阻的啟動方法常用的有兩種：在轉(zhuǎn)子電路中串電阻的啟動方法常用的有兩種：逐級切除啟動電逐級切除啟動電阻法阻法和和頻敏變阻器頻敏變阻器啟動法。啟動法。 1逐級切除啟動電阻法逐級切除啟動電阻法 采用逐極切除啟動電阻的方法，其目的采用逐極切除啟動電阻的方法，其目的主要是為了使整個啟動主要是為了使整個啟動過程中電動機能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩過程中電動機能保持較大的加速轉(zhuǎn)矩。啟動過程如下如圖。啟動過程如下如圖(a)所示：所示：(a)原理接線圖原理接線圖(b)啟動特性啟動特性 啟動開始時啟動開始時，觸點，觸點1KM1KM，2KM2KM，3KM 3KM 均均斷開斷開，啟動，啟動電阻全部接入，電阻全部接

13、入，KM KM 閉合閉合，將電動機接入電網(wǎng)。電，將電動機接入電網(wǎng)。電動機的機械特性如圖動機的機械特性如圖4.31(b)4.31(b)中中曲線曲線所示，初始所示，初始啟動轉(zhuǎn)矩為啟動轉(zhuǎn)矩為T TA A，加速轉(zhuǎn)矩加速轉(zhuǎn)矩T Ta1 = a1 = T TA A T TL L，這里，這里T TL L為為負載轉(zhuǎn)矩。在加速轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線負載轉(zhuǎn)矩。在加速轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)速沿曲線上上升，軸上輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)下降升，軸上輸出轉(zhuǎn)矩相應(yīng)下降. . 當轉(zhuǎn)矩下降至當轉(zhuǎn)矩下降至T TB B時，加速轉(zhuǎn)矩下降到時，加速轉(zhuǎn)矩下降到 T Ta2 = a2 = T TB B T TL L，這時，為了使系統(tǒng)保持較大的加速，這時，為了使系統(tǒng)保持較大的加速度，讓度，讓3KM 3KM 閉合閉合，使各相電阻中的，使各相電阻中的R Rst3st3被短接（或被短接（或切除），啟動電阻由切除），啟動電阻由R R3 3減為減為R R2 2，電動機的機械特性，電動機的機械特性曲線由曲線由曲線曲線變化到變化到曲線曲線，只要，只要R R2 2的大小選擇合的大小選擇合適，并掌握好切除時間，就能保證在電阻剛被切除適，并掌握好切除時間，就能保證在電阻剛被切除的瞬間電動機軸上輸出