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1、1.1.3 三相异步电动机的启动特性三相异步电动机的启动特性 接受电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。接受电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。（1）有有足足够够大大的的启启动动转转矩矩，保保证证生生产产机机械械能能正正常常启启动动。一一般般场场合合下下希希望望启启动动越越快快越越好好，以以提提高高生生产产效效率率。即即要要求求电电动动机机的的启启动动转转矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。（2）在在满满足足启启动动转转矩矩要要求求的的前前提提下下，启启动动电电流流越越小小越越好好。因因为为过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不
2、利的。过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。（3）要要求求启启动动平平滑滑，即即要要求求启启动动时时加加速速平平滑滑，以以减减小小对对生生产产机机械的冲击。械的冲击。（4）启动设备平安牢靠，力求结构简洁，操作便利。）启动设备平安牢靠，力求结构简洁，操作便利。（5）启动过程中的功率损耗越小越好。）启动过程中的功率损耗越小越好。其中，（其中，（1）和（）和（2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指标。标。异步电动机本身的启动特性为：异步电动机本身的启动特性为：a.定子电流大，定子电流大，Ist=(57)IN 异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转
3、子处于静止状态，异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以定子旋转磁场以最快的相对速度最快的相对速度（即（即同步转速同步转速）切割转子导体，在）切割转子导体，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定子电流子电流 b.启动转矩较小启动转矩较小 启动时启动时 ，转子功率因数，转子功率因数 很低，因很低，因而启动转矩而启动转矩 却不大。却不大。异步电动机的固有启动特性如图所示：异步电动机的固有启动特性如图所示：明明显显，异异步步电电动动机机的的这这种种启启动动性性能能和和生生产产机机械械的的要要求
4、求是是相相冲冲突突的，为了解决这些冲突，必需依据具体状况，实行不同的启动方法。的，为了解决这些冲突，必需依据具体状况，实行不同的启动方法。一、一、鼠笼式异步电动机的启动方法鼠笼式异步电动机的启动方法 鼠鼠笼笼式式异异步步电电动动机机有有干干脆脆启启动动和和降降压压启启动动两两种种方方法法，接接受受什什么么启动方法，要依据实际状况而定。启动方法，要依据实际状况而定。1干脆启动（全压启动）干脆启动（全压启动）干干脆脆启启动动就就是是将将电电动动机机的的定定子子绕绕组组通通过过闸闸刀刀开开关关或或接接触触器器干干脆脆接入电源，在额定电压下进行启动。接入电源，在额定电压下进行启动。特点：电动机定子绕组
5、的工作电压和启动电压相等。特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。干脆启动的条件：由于干脆启动的启动电流很大，因此，在干脆启动的条件：由于干脆启动的启动电流很大，因此，在什么状况下接受干脆启动，有关供电、动力部门都有规定，主要取什么状况下接受干脆启动，有关供电、动力部门都有规定，主要取决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值。决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值。一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的状况下：一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的状况下：1：若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的：若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的20%时允许干脆启
6、动；时允许干脆启动；2：若电动机不常常启动，电动机功率小于变压器容量的：若电动机不常常启动，电动机功率小于变压器容量的30%时时也允许干脆启动。假如没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）也允许干脆启动。假如没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）的状况下，电动机启动比较频繁，则常按阅历公式来估算，满足下的状况下，电动机启动比较频繁，则常按阅历公式来估算，满足下列关系则可干脆启动。列关系则可干脆启动。例例：有有一一台台要要求求常常常常启启动动的的鼠鼠笼笼式式异异步步电电动动机机，其其 PN=20kW,Ist/IN=6.5，假假如如供供电电变变压压器器（电电源源）容容量量为为560kVA，且且有
7、有照照明明负负载载，问问可可否否干干脆脆启启动动？同同样样的的Ist/IN 比比值值，功功率率为为多多大大的的电电动动机机则则不允许干脆启动？不允许干脆启动？解：依据阅历公式算出解：依据阅历公式算出 满足上述关系，故允许干脆启动。满足上述关系，故允许干脆启动。可算出，额定功率大于可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许干脆启动。的电动机不允许干脆启动。2电阻或电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动 异步电动机接受定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如异步电动机接受定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如图所示。图所示。启动时，接触器启动时，接触器1KM断开，断开，KM闭合，将启动电阻串入定子闭
8、合，将启动电阻串入定子电路，使电路，使启动电流减小启动电流减小；待转速上升到确定程度后再待转速上升到确定程度后再将将1KM闭合，闭合，Rst被短接，电动被短接，电动机接上全部电压而趋于稳定运行。机接上全部电压而趋于稳定运行。启启动动转转矩矩随随定定子子电电压压的的平平方方下下降降，故故它它只只适适用用于于空空载载或或轻轻载载启启动的场合；动的场合；不不经经济济，在在启启动动过过程程中中，电电阻阻器器上上消消耗耗能能量量大大，不不适适用用于于常常常常启启动动的的电电动动机机，若若接接受受电电抗抗器器代代替替电电阻阻器器，则则所所需需设设备备费费较较贵贵，且且体积大。体积大。特点：特点：3Y-降压
9、启动降压启动 Y-降压启动的接线图如图所示降压启动的接线图如图所示:启启动动时时，定定子子绕绕组组接接成成星星形形；待待转转速速上上升升到到确确定定程程度度后后再再将将定定子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。设设U1为为电电源源线线电电压压，IstY及及Ist 为为定定子子绕绕组组分分别别接接成成星星形形及及三三角角形形的的启启动动电电流流（线线电电流流），Z为为电电动动机机在在启启动动时时每每相绕组的等效阻抗。则有相绕组的等效阻抗。则有所以所以 Y-降压启动方法的特点：降压启动方法的特点：设备简洁、经济、启动电流小；设备简洁
10、、经济、启动电流小；启启动动转转矩矩小小，且且启启动动电电压压不不能能按按实实际际须须要要调调整整，故故只只适适用用于于空载或轻载启动的场合；空载或轻载启动的场合；只适用于正常运行时定子绕组接线为只适用于正常运行时定子绕组接线为 的异步电动机的异步电动机。二、线绕式异步电动机的启动方法二、线绕式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大，因此不能满足鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大，因此不能满足某些生产机械须要高启动转矩低启动电流的要求。某些生产机械须要高启动转矩低启动电流的要求。线绕式异步电动机由于能在线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻转子电路中串电阻，因此
11、具有较大，因此具有较大的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。在在转转子子电电路路中中串串电电阻阻的的启启动动方方法法常常用用的的有有两两种种：逐逐级级切切除除启启动动电电阻法阻法和和频敏变阻器频敏变阻器启动法。启动法。1逐级切除启动电阻法逐级切除启动电阻法 接接受受逐逐极极切切除除启启动动电电阻阻的的方方法法，其其目目的的主主要要是是为为了了使使整整个个启启动动过程中电动机能保持较大的加速转矩。启动过程如下如图过程中电动机能保持较大的加速转矩。启动过程如下如图(a)所示：所示：(a)原理接线图原理接线图(b)启动特性启动特性 启动起
12、先时，触点启动起先时，触点1KM1KM，2KM2KM，3KM 3KM 均断开，启动均断开，启动电阻全部接入，电阻全部接入，KM KM 闭合，将电动机接入电网。电动闭合，将电动机接入电网。电动机的机械特性如图机的机械特性如图4.31(b)4.31(b)中曲线中曲线所示，初始启动所示，初始启动转矩为转矩为TATA，加速转矩，加速转矩Ta1=TA Ta1=TA TLTL，这里，这里TLTL为负载为负载转矩。在加速转矩的作用下，转速沿曲线转矩。在加速转矩的作用下，转速沿曲线上升，上升，轴上输出转矩相应下降轴上输出转矩相应下降.当转矩下降至当转矩下降至TBTB时，加速转矩下降到时，加速转矩下降到 Ta2
13、=TB Ta2=TB TLTL，这时，为了使系统保持较大的加速，这时，为了使系统保持较大的加速度，让度，让3KM 3KM 闭合，使各相电阻中的闭合，使各相电阻中的Rst3Rst3被短接（或被短接（或切除），启动电阻由切除），启动电阻由R3R3减为减为R2R2，电动机的机械特性，电动机的机械特性曲线由曲线曲线由曲线变更到曲线变更到曲线，只要，只要R2R2的大小选择合的大小选择合适，并驾驭好切除时间，就能保证在电阻刚被切除适，并驾驭好切除时间，就能保证在电阻刚被切除的瞬间电动机轴上输出转矩重新回升到的瞬间电动机轴上输出转矩重新回升到TATA，即使电，即使电动机重新获得最大的加速转矩。动机重新获得最大的加速转矩。以后各段电阻的切除过程与上述相像，直到以后各段电阻的切除过程与上述相像，直到转子电阻全部被切除，电动机稳定运行在固转子电阻全部被切除，电动机稳定运行在固有机械特性曲线上，即图中曲线有机械特性曲线上，即图中曲线上相应于上相应于负载转矩负载转矩TLTL的点的点9 9，启动过程结束。，启动过程结束。