第二十一章三相异步电动机的起动

第二十一章三相异步电动机的起动起动电流倍数、起动转矩倍数、sNIIsNTT起动时间及起动过程中的功率损耗及起动设备的简单性和可靠性等。我们对第一个指标最为关注，因为很大的起动电流会使供电变压器输出电压明显下降，这样会影响变压器的其它用户的正常用电，以及对本身电机的起动产生不利影响。起动性能指标有：数＝4—7，起动转矩倍数＝1.4—2.2。异步电动机在额定电压下直接起动时，起动电流倍sNTTsNII第一节三相异步电动机的直接起动0IsIsTnT0由于起动瞬间，主磁通约减少为额定值的一半，功率因数又很低，造成了起动电流很大，起动转矩确并不太大。通常，只有在7.5kW容量的小型鼠笼型电动机可采用直接起动。2cosm&kjXkRNU&sI直接起动1）定子串电抗器（电阻器）起动电抗器起到了分压作用，作用在定子绕组上的电压降低了，绕组中起动电流和电压成正比，当然起动电流减小了，以满足对起动电流的要求。起动完毕后闭合，电机进入正常运行。2K第二节三相鼠笼型电动机降压起动jX1K2KM设串电抗时定子电压与直接起动时定子额定电压的比值为。则定子串电抗器起动NU'1Uu/1kNkZUuUZX'/1kssNkZIUuIUZX22'/21kssNkZTUuTUZX1）定子串电抗器（电阻器）起动'sI&'1U&NU&kjXkRjXXYZABCABCNUsIIXYZAABBCCNU'sIYI对于正常运行时定子绕组采用“D”联结的异步电动机，起动时定子“Y”联结，起动完毕后换成“D”联结。这样起动时，每相起动电压大小和直接起动时每相电压大小之间的关系：'1133NUUU2）Y－△起动每相起动电流为:YI'111313NYUIUIUU'sI'13sYIII'3133ssIIII'sT2''1113ssTUTU起动线电流为:起动转矩为:，XYZAABBCCNU'sIYIXYZABCABCNUsIIABC~KM~起动运行0三相鼠笼型电动机采用自耦变压器降压起动时，开关K投向起动侧，起动完毕后开关K投向运行侧。自耦降压起动时电动机电压下降为，与直接起动时电压的关系为NU'U'21NNUUN3）自耦降压起动NU'U1N2N'sI''sI电动机降压起动时电流为，与直接起动时的起动电流之间关系为自耦变压器高压侧的起动电流，与之间的关系为'''21ssNINUIUN''sI'sI''2''1ssNINUIUNsI''sI自耦变压器降压起动与直接起动相比，供电变压器供给的起动电流之间关系为自耦降压起动，与直接起动时，起动转矩之间关系为2'21ssININ22''21ssNTNUTUNNU'U1N2N'sI''sI起动方法起动电压相对值（电动机相电压）起动电流相对值（供电变压器线电流）起动转矩相对值启动设备直接起动111最简单串电抗起动一般Y－△起动简单，只适用于D联结380V电机自耦降压起动较复杂u2u1313u13u2u2u这里介绍的几种鼠笼型电动机降压起动的方法，主要目的是限制起动电流，但同时起动转矩也不同程度的降低了，因此只适用于轻空载起动。第三节高起动转矩的三相鼠笼型异步电动机n1n0T1231）转子电阻值较大的鼠笼型异步电动机：普通浇注的鼠笼都采用铝，有些鼠笼采用合金铝（锰铝或硅铝），或者改变转子槽型，减小导体截面积；普通焊接式的鼠笼采用紫铜，用些采用电阻率较高的黄铜，目的都是为了增加转子电阻值。机械特性曲线1为普通鼠笼电机的；曲线2为高转差率电机的；曲线3为起重冶金用电机的。2）深槽式三相鼠笼异步电动机：这种电机转子槽型深而窄，其深宽比约为10－20，而普通鼠笼型异步电动机这个比值不超过5。转子导条中有交流电流流过时，其槽漏磁通分布如图所示：和槽底部分的导体交链的漏磁较多，而和槽口部分的导体交链的漏磁很少，这样对应于槽底部分导体的漏抗要远远大于槽口部分导条的漏抗。2）深槽式三相鼠笼异步电动机：由于电机转子槽型深而窄，因此转子漏抗相对普通电机的要大；在电机起动时，转子频率较高，转子漏抗相对其电阻值也大，这样使得转子电流的大小主要决定于转子漏抗的大小。因此转子导条内电流的分布是不均匀的：槽底部分电抗大，电流小，槽口部分电抗小，电流大，这种现象称为电流的集肤效应。0hi21fsf2）深槽式三相鼠笼异步电动机：电机刚起动时，转子电流集肤效应现象明显，使得绝大多数转子电流都被挤到槽口很小部分的导体内（如下图），实际转子导条的电阻值明显增加，因此起动时起动电流较小，起动转矩却较大。随着转子转速的提高，集肤效应逐渐减弱，转子电阻随转速就慢慢减小，因此这种电机既限制了起动电流，同时在整个起动过程中都有较大的电磁转矩。3）双笼式三相鼠笼异步电动机：这种电机转子上装有并联的两套鼠笼：内笼导条截面大，电阻却小；外笼导条截面小电阻却大。电机起动时，电流分布也主要决定于漏电抗的大小和分布（电流集肤效应），此时，转子电流主要由外笼流通，外笼为起动笼。正常运行时，集肤效应基本消失，电流主要由内笼流通为运行笼。n1n0T12n1n0T12深槽式三相异步电动机机械特性双笼式三相异步电动机机械特性本节小结:起动转矩比较大的鼠笼电机，实现的办法有：1）鼠笼用电阻率较高的材料；2）改变转子槽型，利用集肤效应。它们都增大了起动转矩，减小了起动电流。但是也带来了一些负面因素，因此应综合考虑。，电机的起动转矩为最大电磁转矩。第四节绕线型三相异步电动机的起动1）转子回路串电阻起动：这种起动方法可以减小起动电流，但所串电阻合适时，还能增加起动转矩，当所串电阻满足：nTLT0'jR'''212jRRXX为了有较大平均起动转矩，减小电流和转矩冲击，常采用电阻逐级切除法。CAB2）转子回路串频敏变阻器起动：频敏变阻器结构特点是：一个三相铁心线圈，线圈匝数很少，因此线圈漏阻抗很小;铁心用较厚的铁板或钢板叠成，且铁心中磁密取得较高，励磁电流较大，等效铁耗电阻很大，激磁电抗相对较小。RmRjX2）转子回路串频敏变阻器起动：通过前面分析知道，在等效电路中，主要是等效铁耗电阻起作用。频敏变阻器是利用铁心涡流损耗随转子频率而变的原理来改变电阻的。起动时，转子回路频率高，涡流损耗大，电阻大，这样限制了起动电流，提高了起动转矩；随着转速升高，转子回路频率下降，电阻也随之减小，使得在整个起动过程中都保持着较大的起动转矩。mRmRmRmR2f2f