11电机拖动 第十一章 三相异步电动机的起动

电机学及拖动基础1重庆大学自动化学院电机学及拖动基础电机学及拖动基础2第十一章三相异步电动机的起动电机学及拖动基础3主要内容第一节三相异步电动机的起动方法第二节改善起动性能的三相异步电动机电机学及拖动基础4第一节三相异步电动机的起动方法三相异步电动机的起动性能：•起动转矩倍数KT=Tst/TN——足够大的起动转矩•起动电流倍数KI=Ist/IN——起动电流不要太大•起动时间•起动时消耗的能量•起动设备的简单和可靠电机学及拖动基础5一笼型异步电动机的起动方法1、直接起动•三相笼型异步电动机的起动方法：1.直接起动2.减压起动3.软起动•实现方法：也就是全压起动，通过一些直接起动设备，把全部电源电压（即全压）直接加到电动机的定子绕组。电机学及拖动基础6•存在的问题：起动时，s=1，起动电流大；如果频繁起动，发热严重，影响电动机寿命；过大的起动电流，使得线路压降增大，造成电网电压显著下降，从而影响接在同一电网的其他异步电动机工作，甚至停转或者无法带负载起动。1222112/stUIRsRXX•一般规定：（1）、功率低于7.5kW；或者（2）、功率大于7.5kW，而电源总容量较大，并能符合下式要求者：——允许直接起动，否则，须采用减压起动的方法。11NstIIKIAkVAkV341起动电动机容量电源总容量≤电机学及拖动基础72、减压起动（1）电阻减压或电抗减压起动•实现方法：起动过程中，在定子电路串联电阻或电抗，降低电动机定子绕组上的电压——从而减小了起动电流；接近稳定转速时，将电源电压加到定子绕组上，起动结束。•优点：起动平稳、运行可靠、构造简单。•缺点：Tst和电压的二次方成正比减小，只适用于轻载起动的场合；起动时能量损耗较多，实际应用少电机学及拖动基础8（2）自耦减压起动•实现方法：利用自耦变压器降低加到定子绕组的电压，减小起动电流•UΦ、Ux——一、二次侧相电压•I1、Ix——一、二次侧相电流•N1、N2——一、二次绕组匝数•则，Ix为定子电压Ux时的起动电流，Ist为全压UΦ时的起动电流21xUNUNxxstIUIU21xstININ121xININ2121stININ电机学及拖动基础9•特点：利用自耦变压器，定子电压Ux降低为(N2/N1)Uφ，定子起动电流Ix降低为(N2/N1)Ist从电网吸取的电流降低为：T∝U2，起动转矩降低为(N2/N1)2Tst——起动转矩和起动电流降低同样的倍数。222111xstNNIIINN•优点：电压抽头可供不同负载起动时选择•缺点：体积大，质量大，价格高，需要维护检修•适用范围：容量较大的低压电动机起动，应用广泛电机学及拖动基础10（3）星形-三角形（Y-Δ）起动•实现方法：起动时，将定子绕组联结成星形；接近稳定转速时改联结成三角形。•起动电压变化：•起动电流变化：•起动转矩变化：3YUU3YII23ststYstTUTT•优点：体积小重量轻、价廉物美、运行可靠、检修方便•缺点：起动电压只能降到，不能根据不同的负载选择不同的起动电压•适用范围：只能用于正常运转为三角形联结的电动机，适用于空载或轻载起动13电机学及拖动基础11•减压起动方法属于有级起动，平滑性不高•软起动：利用自动控制线路组成的软起动器，实现笼型异步电动机的无极平滑起动，分为磁控式和电子式两种•电子软起动的5种起动方法：3、软起动方法（1）限流或恒流起动方法——用电子软起动器实现起动时限制电动机起动电流或保持恒定的起动电流，主要用于轻载软起动。（2）斜坡电压起动法——用电子软起动实现电动机起动时定子电压由小到大斜坡线性上升，主要用于重载软起动。电机学及拖动基础12（5）电压控制起动法——用电子软起动器控制电压以保证电动机起动时产生较大的起动转矩，是较好的轻载软起动方法。（3）转矩控制起动法——用电子软起动实现电动机起动时起动转矩由小到大线性上升，起动的平滑性好，能够降低起动时对电网的冲击，是较好的重载软起动方法。（4）转矩加脉冲突跳控制起动法——此方法与转矩控制起动法类似，其差别在于：起动瞬间加脉冲突跳转矩以克服电动机的负载转矩，然后转矩平滑上升。此法也适用于重载软起动。电机学及拖动基础13二绕线转子异步电动机的起动方法1、转子串电阻起动•三相绕线转子异步电动机的起动方法：1.转子串电阻起动2.转子串频敏变阻器起动•实现方法：起动时，调在最大电阻，以减小起动电流；随着转速上升，均匀地减小电阻，直到完全切除•优点：可限制起动时的转子及定子电流，增大起动转矩，减少起动时间•适用范围：比笼型异步电动机有更好的起动特性，适用于功率较大的重载起动电机学及拖动基础142、转子串频敏变阻器起动•实现方法：起动时，转子频率较高，变阻器内涡流损耗较大，RF较大；随着转速上升，转子频率下降，涡流损耗及RF随之下降；起动结束后切除频敏变阻器•特点：频敏变阻器的电阻随转速上升而自动减小，使电动机平滑起动•优点：结构简单、价格便宜、制造容易、运行可靠、维护方便、能自动操作•适用范围：功率较大的重载起动电机学及拖动基础15第二节改善起动性能的三相异步电动机•笼型异步电动机：优点显著，但问题是起动转矩小、起动电流大•解决办法：从转子槽形着手，利用“集肤效应”，使起动时转子电阻增大，以增大起动转矩并减小起动电流，正常运行时转子电阻又能自动变小•笼型异步电动机改善起动性能的两种办法：1.深槽异步电动机2.双笼型异步电动机电机学及拖动基础16一深槽异步电动机结构特点：•槽形窄而深•沿h方向由多根股线并联而成电流分布：•下面的小股线所交链的漏磁通比上部的股线要多，因此槽底比槽口股线的漏电抗大•起动时，转子频率较高，漏电抗较大成为漏阻抗中的主要成分，电流大部分集中到导条的上部——集肤效应•导条槽底部分作用减小，相当于减小了导体有效高度和截面——转子电阻R2增大，起动转矩增加，起动电流减小；转子频率愈高，槽高愈大，集肤效应愈强•当起动完毕，频率f2仅为1～3Hz，集肤效应基本消失，转子导条内的电流均匀分布电机学及拖动基础17二双笼型异步电动机结构特点：•分为上笼和下笼，中间由狭长的缝隙隔开•上笼：材料的电阻系数较大、导条截面较小，电阻较大•下笼：材料的电阻系数较小、导条截面较大，电阻较小电机学及拖动基础18电流分布：•起动时，转子频率较高，下笼漏抗大，电流小，电流大部分流过上笼，集肤效应显著。上笼电阻大，流过电流较大，产生较大的起动转矩，起主要作用，称起动笼。•起动结束，转子频率很小，两笼的漏抗都很小，电流在两笼间的分配主要决定于电阻，电流主要经过电阻较小的下笼，在运行时起主要作用，称为运行笼。机械特性：上笼机械特性为T1，下笼机械特性为T2不同转速下T1和T2叠加得合成机械特性T缺点：转子漏抗大，功率因数低，工艺复杂，价格高电机学及拖动基础19本章小结•掌握异步电动机的常见起动方法和各自的特点•了解笼型异步电动机改善起动的方法电机学及拖动基础20第十一章结束