三相异步电动机的启动特性

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 采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求主要要求如下。如下。 （1）有）有足够大的启动转矩足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场，保证生产机械能正常启动。一般场 合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转启动转 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）在满足启动转矩要求的前提下，）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好启动电流越小越好。因为。因为 过大启动电流的冲击，

2、对于电网和电动机本身都是不利的。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）要求启动平滑，即要求）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑启动时加速平滑，以减小对生产机，以减小对生产机 械的冲击。械的冲击。 （4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。 （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=(

3、57)IN 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，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 Nst T).(T5180 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。 1 S 2 20 2 2 2 2 XR R cos ststmst

4、cosIKT 22 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： 显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾相矛盾 的的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法。 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 鼠笼式异步电动机有鼠笼式异步电动机有直接启动直接启动和和降压启动降压启动两种方法，采用什么两种方法，采用什么 启动方法，要根据实际情况而定。启动方法，要根据实际情况而定。 1直接启动（全压启动）直接启动（全压启动）

5、 直接启动就是将电动机的定子绕组通过直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器闸刀开关或接触器直接直接 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。 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，因此，在直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，因此，在 什么情况下采用直接启动，有关供电、动力部门都有规定，主要取什么情况下采用直接启动，有关供电、动力部门都有规定，主要取 决于电动机的决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值功率与供电变压器的容量之比值。 一般在一般在有独立变

6、压器供电有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下：（即变压器供动力用电）的情况下： 1：若电动机启动频繁时若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的，电动机功率小于变压器容量的20% 时允许直接启动；时允许直接启动； 2：若电动机不经常启动若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的，电动机功率小于变压器容量的30%时时 也允许直接启动。如果也允许直接启动。如果没有独立的变压器供电没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）（即与照明共用电源） 的情况下，电动机启动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下的情况下，电动机启动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下 列关系则可直接启动。列关

7、系则可直接启动。 电电动动机机功功率率 电电源源总总容容量量 额额定定电电流流 启启动动电电流流 44 3 N st I I 例：例：有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供电变压器（电源）容量为，如果供电变压器（电源）容量为560kVA，且有照明负，且有照明负 载，问可否直接启动？同样的载，问可否直接启动？同样的Ist/IN 比值，功率为多大的电动机则不比值，功率为多大的电动机则不 允许直接启动？允许直接启动？ 解：根据经验公式算出解：根据经验公式算出 56757 204 560 4 3 . I I .

8、 kW kVA N st 满足上述关系，故允许直接启动。满足上述关系，故允许直接启动。 kW N P kVA . 4 560 4 3 56 可算出，额定功率大于可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动。的电动机不允许直接启动。 2电阻或电抗器降压启动电阻或电抗器降压启动 异步电动机采用异步电动机采用定子串电阻或电抗器定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如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； 待转速上升到一定程度后再待转速上升到一定程度

9、后再 将将1KM闭合，闭合，Rst被短接，电动机被短接，电动机 接上全部电压而趋于稳定运行。接上全部电压而趋于稳定运行。 启动启动转矩随定子电压的平方下降转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于，故它只适用于空载或轻载空载或轻载 启动的场合；启动的场合； 不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经 常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵， 且体积大。且体积大。 特点：特点： 3Y- 降压启动降压启动 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

10、动时，定子绕组接成启动时，定子绕组接成星形星形；待转速上升到一定程度后再将定；待转速上升到一定程度后再将定 子绕组接成子绕组接成三角形三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。，电动机启动过程完成而转入正常运行。 设设U1为电源线电压，为电源线电压，IstY 及及Ist 为定子绕组分别接成星为定子绕组分别接成星 形及三角形的启动电流（线电形及三角形的启动电流（线电 流），流），Z为电动机在启动时每为电动机在启动时每 相绕组的等效阻抗。则有相绕组的等效阻抗。则有 ZUIstY3 1 ZUIst/3 1 所以所以 3 st stY I I Y- 降压启动方法的特点：降压启动方法的特点： 设备简单、

11、经济、设备简单、经济、启动电流小启动电流小； 启动转矩小启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于 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鼠笼式异步电动机的启动转矩小，启动电流大启动转矩小，启动电流大，因此不能满足，因此不能满足 某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。某些生产机械需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

12、在转子电路中串电阻转子电路中串电阻，因此具有较大，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。 在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种：在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种：逐级切除启动电逐级切除启动电 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 采用逐极切除启动电阻的方法，其目的采用逐极切除启动电阻的方法，其目的主要是为了使整个启动主要是为了使整个启动 过程中电动机能保持较大的加速转矩过程中电动机能保持较大的加速转矩。启动过程如下如图。启动过程如下如图(a)所示：所示：

13、(a)原理接线图原理接线图 (b)启动特性启动特性 启动开始时启动开始时，触点，触点1KM1KM，2KM2KM，3KM 3KM 均均断开断开，启动，启动 电阻全部接入，电阻全部接入，KM KM 闭合闭合，将电动机接入电网。电，将电动机接入电网。电 动机的机械特性如图动机的机械特性如图4.31(b)4.31(b)中中曲线曲线所示，初始所示，初始 启动转矩为启动转矩为T TA A，加速转矩加速转矩T Ta1 = a1 = T TA A T TL L，这里，这里T TL L为为 负载转矩。在加速转矩的作用下，转速沿曲线负载转矩。在加速转矩的作用下，转速沿曲线上上 升，轴上输出转矩相应下降升，轴上输出

14、转矩相应下降. . 当转矩下降至当转矩下降至T TB B时，加速转矩下降到时，加速转矩下降到 T Ta2 = a2 = T TB B T TL L，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 闭合闭合，使各相电阻中的，使各相电阻中的R Rst3st3被短接（或被短接（或 切除），启动电阻由切除），启动电阻由R R3 3减为减为R R2 2，电动机的机械特性，电动机的机械特性 曲线由曲线由曲线曲线变化到变化到曲线曲线，只要，只要R R2 2的大小选择合的大小选择合 适，并掌握好切除时间，就能保证在电阻刚被切除适，并掌握好切除时间，就能保证在电阻刚被切除 的瞬间电动机轴上输