《电机与电气控制技术》课件-4-3 三相异步电动机的启动和反转

交流电机的结构与运行任务三

三相异步电动机的启动和反转（1）课程导入起动：电机投入运行的第一个关键步骤笼型异步电动机的起动直接起动降压起动全压起动为了衡量一个电网是否允许直接起动，电动机应满足该经验公式，KI为起动电流倍数

直接起动一、笼型异步电动机的起动1.降压起动——星-三角（Y-Δ）起动

星－三角起动

前提：电机正常运行时，定子绕组必须是三角形连接每相绕组承受的电压从380V降为220V起动电流降为三角形接法直接起动时的1/3起动转矩骤降为原来的1/3选用80%的抽头，起动转矩就是全压起动时的64%一、笼型异步电动机的起动2.降压起动——自耦变压器起动自耦变压器起动

01.优点起动电压和电流的选择范围更广02.缺点设备体积大成本高利用一个有多组抽头的自耦变压器，在起动时给电机提供一个可调的、低于电网的电压让起动转矩直接达到电机最大转矩随着转速上升，再逐级切除电阻二、绕线式感应电动机的起动转子串电阻绕线式电机串阻起动

增加了转子回路总电阻，直接限制了起动电流从机械特性曲线知道，增大转子电阻可以增大起动转矩通过在转子三相绕组中串接对称的起动电阻要使起动转矩达到电机的最大转矩，可使临界转差率sm=1，得到要串入的电阻为：二、绕线式感应电动机的起动转子串频敏变阻器频敏变阻器的结构及等效电路

（a）结构示意图（b）

等效电路频敏变阻器利用铁磁材料涡流效应实现无级变阻的特殊电器，其基本结构主要由铁芯和绕组构成铁芯采用厚钢板或硅钢片叠成，增大涡流通路绕组为星形连接的三相线圈，安装在铁芯柱上二、绕线式感应电动机的起动核心特点绕组通入交流电时，在铁芯中产生交变磁通，感生强大涡流涡流损耗等效于一个电阻，阻值大小与电流频率的平方近似成正比频率越高，涡流效应越显著，等效电阻越大电阻值随频率变化转子频率f2最高，等效电阻和感抗大，能有效限制电流、增大转矩随转速升高，f2自动下降，电阻和感抗也跟着平滑减小，实现无级调速效果起动瞬间：

结构简单、免维护、起动平滑优点广泛应用于球磨机、破碎机等大型设备上

电机本身成本高缺点总结因材施教不同启动方式的设计的核心是适配不同负载需求，体现了“因材施教”的工程思维——根据设备特性和场景要求选择最优方案求真务实从星-三角启动的简单经济到频敏变阻器启动的平滑高效，每一种技术方案都兼顾性能与成本，彰显了求真务实的工程智慧节能降耗限制启动电流、优化启动转矩的设计，不仅是为了保护电机和电网，更是践行节能降耗、保障工业生产稳定的责任担当总结重点回顾

四种启动方式1

电机反转的核心原理2适用场景笼型和绕线式异步电动机技术特点原理差异关键问题星-三角启动的适用前提是什么？绕线式电机两种启动方式的核心优势分别是什么？电机反转的操作方法和原理是什么？这些知识为电机选型、启动控制方案设计提供了理论支撑负载大小成本预算控制精度综合选择启动方式交流电机的结构与运行任务三

三相异步电动机的启动和反转（2）课程导入笼型电机依赖降压启动限制电流，绕线式电机通过转子串电阻提升启动转矩笼型和绕线式电机的常规启动方式知识回顾有没有办法让笼型电机自身优化启动性能，不用依赖外部设备？工程中电梯上下、机床进退等场景要电机灵活反转，该如何实现？目录CONTENTS补充两种特殊笼型电机的启动原理//PARTONE//01完善电机反转的实操逻辑//PARTTWO//02掌握不同方案的设计巧思和适用场景//PARTTHREE//03一、特殊笼型电机1.深槽式感应电机深槽式转子导条中电流的集肤效应（a)槽漏磁分布（b)电流密度分布（c)导条有效截面积一、特殊笼型电机1.深槽式感应电机深槽式感应电机原理集肤效应趋肤效应转子槽又深又窄起动时，转子电流频率高，槽底部分的漏磁通多，感抗大槽口部分感抗小电流被“挤”到感抗小的槽口区域，减小导体有效截面积，自动增大转子电阻正常运行后，转子频率变得很低，集肤效应消失，电流均匀分布，转子电阻自动减小，保证了运行效率。这是一种“智能”的电阻。一、特殊笼型电机2.双鼠笼感应电机双鼠笼电动机的转矩—转差率曲线

上层：起动笼用电阻率高的黄铜制成，截面积小电阻大而漏抗小下层：运行笼用电阻率低的紫铜制成，截面积大电阻小而漏抗大一、特殊笼型电机2.双鼠笼感应电机双鼠笼电动机的转矩—转差率曲线

起动时频率高，电流主要从漏抗小的上笼流过，由于上笼电阻大，产生了较大的起动转矩运行时频率低，电流从电阻小下笼流过，保证了高效率机械特性曲线实际上是上笼和下笼特性的叠加起动转矩大、运行性能好完美结合二、感应电动机的反转电梯升降、机床进退、起重机起落等场景都依赖这一功能，原理基于之前学过的旋转磁场特性反转：由旋转磁场转向决定，而旋转磁场转向由定子绕组通入电流的相序决定电机转向：电机反转：工程中常见需求实现电机反转只需对调三根电源线中的任意两根，改变电流相序，旋转磁场即反向，转子随之反转二、感应电动机的反转正反转切换通常由两个接触器互锁实现，避免同时接通造成电源短路虽然原理简单，却是自动控制系统的基础环节，操作时必须严格遵循接线规范实际电路中工程实践中安全运行的基本要求若接触器互锁失效，可能会引发什么后果？核心风险是电源短路，导致电机损坏或电路故障，这也体现了规范设计的重要性案例：三相异步电动机启动与反转工程应用某矿山需为一台55kW破碎机选配电机启动方案，要求设备能实现正反转调整作业方向最终选用双鼠笼异步电动机搭配接触器互锁反转电路01破碎机启动时负载大，双鼠笼电机上层黄铜启动笼产生足够启动转矩，避免启动卡顿02正常运行后，下层紫铜运行笼因低电阻保证能量转换效率，契合长期重载运行需求04作业时，操作人员通过控制台切换按钮，即可控制电机正转破碎、反转清堵，满足生产需求03对调两根电源线实现反转，电路中两个接触器互锁设计，防止正反转回路同时接通导致短路总结01.工程思维从深槽式电机利用集肤效应的巧思，到双鼠笼电机两套绕组的精准匹配每一项设计都是工程师针对实际问题的创新突破彰