第十一章电机拖动

第一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.第十一章三相异步电动机的起动

及起动设备的计算11.2

改善起动性能的三相异步电动机11.3

三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算11.5三相绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算11.1

三相异步电动机的起动方法11.4三相笼型异步电动机起动自耦变压器的计算第二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.起动电流倍数I1st/I1N;起动转矩倍数Tst/TN;起动时间；起动时消耗的能量；起动设备的简单和可靠；起动的过渡时间三相异步电动机的起动性能指标第三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.

第一节三相异步电动机的起动方法第四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.三相笼型异步电动机的起动方法有：直接起动减压起动软起动三相绕线转子异步电动机的起动方法：转子串联电阻起动转子串联频敏变阻器起动三相异步电动机的起动方法第五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.（一）直接起动（全压起动）条件：1）异步电动机功率低于7.5KW；2）若功率大于7.5KW，三相笼型异步电动机的起动方法第六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.直接起动时的影响：a）起动电流较大，可达额定电流的4～7倍，甚至达到8～12倍。b）过大的起动电流造成电机过热，影响电动机的寿命。c）过大的起动电流使电动机受到电动力的冲击，绕组变形可能造成短路而烧毁电动机。d）过大的起动电流会使电网线路电压降增大，对同一线路中的其他电器设备造成影响。第七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.定子串电阻或电抗减压起动；自耦变压器减压起动；星形—三角形（Y－）起动延边三角形起动常用的减压起动方法第八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.（1）电阻减压或电抗减压起动起动过程中，在定子电路串联电阻或电抗，起动电流在电阻或电抗上将产生压降，降低了电动机定子绕组上的电压，起动电流也从而得到减小。工作过程：起动时将Q2投向“起动”位置，再合上电源主开关Q1（起隔离电源作用），电动机减压起动。待电机转速接近额定转速，把Q2投向“运行”位置，切除电阻或电抗，电压全加到定子绕组上，电动机起动结束。电阻减压起动电抗减压起动第九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.电阻减压或电抗减压起动的特点：

（1）起动平稳、运行可靠、结构简单。（2）电压减压后，起动转矩与电压的成平方比地减小，因此一般用在轻载起动的场合。（3）电抗减压起动一般用于高压电动机，电阻减压起动一般用于低压电动机。（4）存在手动及自动等多种控制线路，成本较高，起动时电能消耗较多，实际应用较少。第十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.（2）自耦减压起动利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组的电压，以减小起动电流。自耦变压器的减压原理图Ix第十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.工作过程：起动时开关投向“起动”位置。自耦变压器串接入定子侧，而定子电压只是自耦变压器二次侧电压，即减压起动。待电机速度接近额定转速时，开关投向“运行”位置，切除自耦变压器，起动结束。自耦减压起动的原理线路图特点：第十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.

（3）星形－三角形起动起动时，先将三相定子绕组联结成星形，待转速接近稳定时再改联结成三角形。这样，起动时联结成星形的定子绕组电压与电流都只有三角形联结时的，因此，联结成星形起动时的线路电流只有联结成三角形直接起动时线路电流的1/3。另外，起动转矩也要降低到直接起动时的1/3，因此这种起动方法只适用于空载或轻载起动。

第十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.工作过程：将开关Q2投向“Y”位置，再合上开关Q1，定子接成星形，电动机降压起动，待电动机转速接近额定转速时，将开关Q2迅速投向“三角形”位置，使定子绕组接成三角形工作，起动过程结束。注意：停机后，应该将Q2断开，使其处在中间位置，以避免下次起动构成直接起动。星形-三角形起动的原理线路图特点：（1）只适用于正常运转时定子为三角形联结的电动机。（2）体积小、运行可靠，检修方便。（3）起动电压只能降低。（4）起动电流降低为1/3，起动转矩也降低为1/3，适用于空载起动或轻载起动。第十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.（4）延边三角形起动利用电动机引出的9个出线端（即每相定子绕组多引出一个出线端）的一种联结法，能达到减压起动的目的。第十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.采用一些自动控制线路组成的软起动器（磁控式或电子式）实现笼型异步电动机的无级平滑起动，称为软起动方法：（1）限流或恒流起动法：主要用于轻载软起动（2）斜坡电压起动法：主要用于重载软起动（3）转矩控制起动法：较好的重载软起动方法（4）转矩加脉冲突变控制起动法：适用于重载软起动（5）电压控制起动法：较好的轻载软起动方法（三）软起动方法（优先考虑）第十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.1、转子串接电阻起动三相绕线转子异步电动机的起动方法

电动机起动时，变阻器应调在最大电阻位置，然后将定子接通电源，电动机开始转动。随着电动机转速的增加，均匀地减小电阻，直到将电阻完全切除。待转速稳定后，将集电环短接，同时举起电刷。注：该方法既可限制起动时的转子及定子电流，还能增大起动转矩，减少起动时间，有较好的起动特性，适用于功率较大的重载起动。转子电路内串联对称电阻时的人为机械特性第十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.2、转子串接频敏变阻器起动频敏变阻器的结构频敏变阻器的等效电路频敏变阻器的特点：其电阻值随转速上升而自动减小，使电动机能平滑起动。

当电动机起动时，转子频率较高，频敏变阻器内的与频率平方成正比的涡流损耗较大,值也因之较大，起限制起动电流及增大起动转矩的作用。随着转速的上升，转子频率不断下降，频敏变阻器铁心的涡流损耗及值跟着下降，使电动机起动平滑。

第十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.

第二节改善起动性能的三相异步电动机第十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.集肤效应将导体看成许多单元导体的并联；漏磁通只穿过槽一次，由槽底铁心形成闭合回路，。越接近槽口的导体所交链的漏磁通越少，即漏抗小；接近槽底的单元，漏抗大，使导体电流密度分布不均，产生把电流向槽口排挤的集肤效应；电机起动时，转速越低，转子电流频率越高，集肤效应越突出；导体的导电高度和截面缩小，转子电阻增加，从而增加了起动转矩与限制了起动电流。起动完毕，转子电流频率降低，仅为1~3Hz，集肤效应基本消失，电流均匀分布，导条电阻变为较小的直流电阻。转子槽漏磁电流密度的分布第二十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.深槽异步电动机：高度是宽度的10～12倍，起动时，集肤效应显著，电阻达额定运行的3倍，随着转速升高，频率降低，电流分布趋向均匀，转子电阻自动减小。

双鼠笼式异步电动机：

两套绕组，材料不同，截面也不同。上笼1：起动笼，截面小，材料选用电阻系数大；下笼2：运行笼，截面大，电阻系数小。

起动时，转子电流频率较高，下笼漏抗大，故电流小，大部分通过上笼，集肤作用显著，上笼电阻大，流过电流大，产生较大的起动转矩。对应的机械特性为T1。起动结束，电动机正常运行，转子电流频率很小，两笼的漏抗都很小，电流主要流过电阻较小的下笼。对应的机械特性为T2。叠加合成为T，说明具有较好的起动特性。第二十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.

第三节三相笼型异步电动机定子对称起动电阻的计算第二十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.定子串联对称电阻起动，在此介绍的计算方法

设全压直接起动时，电动机的起动电流和起动转矩分别为、定子串电阻起动时，电动机的起动电流和起动转矩分别为、第二十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.当定子绕组为星形联结时

当定子绕组为三角形联结时

或按一般电动机的平均数值可令第二十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.[例11-1]一笼型异步电动机的电压为380V；电流为13.6A；起动电流倍数；起动转矩倍数，试就下列两种情况，求定子串接电阻；（1）起动电流减小到直接起动时的一半；（2）起动转矩减小到直接起动时的一半。解:

定子星形接法时第二十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.（1）（2）第二十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.

第四节三相笼型异步电动机起动自耦变压器的计算第二十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.自耦变压器容量PTA的计算公式如下：式中：Pd——电动机的额定容量(kV·A);

KI——电动机起动电流的倍数;

UTA%——自耦变压器的抽头电压，以额定电压的百分数表示;

n——起动次数;

t——起动一次的时间(min);

PTA——对应于抽头电压UTA%时自耦变压器的容量(kV·A);

tst——起动器规定的一次或数次连续起动的最大起动时间，对于不同类型的起动器，电动机起动时，自耦变压器的起动功率为第二十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.[例11-2]

电动机容量为；如直接起动时起动电流的倍数；按生产机械的要求，电动机起动时容许的最小电压为额定电压的60%；设起动器起动次数n=3，每次起动的时间t=30s=0.5min。试计算并选择自耦变压器（选择最大起动时间T=2min的类型）。可选择电压抽头65%时容量略大于的自耦变压器，其最大起动时间为2min。解选择≥第二十九页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.

第五节三相绕线转子异步电动机转子对称起动电阻的计算第三十页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.本节介绍图解法及解析法两种计算起动电阻的方法：1.图解法

———图解法的依据。

即：在转矩为恒值的条件下，转差率与转子电路的总电阻成正比。第三十一页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.即：在转矩为恒值的条件下，转差率与转子电路的总电阻成正比。第三十二页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.2.解析法

——解析法的依据。

即在转速（或转差率）不变时，转矩与电路的总电阻成反比。第三十三页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.即在转速（或转差率）不变时，转矩与电路的总电阻成反比。第三十四页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.将代入上式得：21TTb=两边取对数，得：第三十五页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.欲求每级的分段电阻值，可由相邻两级总电阻值相减求得，即用解析法计算时，可能有起动级数m已定与未定两种情况。第三十六页，共四十二页，编辑于2023年，星期五[例11-3]某生产机械用绕线转子异步电动机拖动，其技术数据为：

过载能力，试求空载起动时三级起动电阻（用解析法）。

解：取第三十七页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,,TW.Allrightsreserved.转子每相各段起动电阻为

转子每相串接总的电阻为第三十八页，共四十二页，编辑于2023年，星期五Copyright©2008,