第十一章三相異步電動機的起動

及起動設備的計算11.2改善起動性能的三相異步電動機11.3三相籠型異步電動機定子對稱起動電阻的計算11.5三相繞線轉子異步電動機轉子對稱起動電阻的計算11.1三相異步電動機的起動方法11.4三相籠型異步電動機起動自耦變壓器的計算起動電流倍數I1st/I1N;起動轉矩倍數Tst/TN;起動時間；起動時耗費的能量；起動設備的簡單和可靠；起動的過渡時間三相異步電動機的起動性能目的第一節三相異步電動機的起動方法三相籠型異步電動機的起動方法有：直接起動減壓起動軟起動三相繞線轉子異步電動機的起動方法：轉子串聯電阻起動轉子串聯頻敏變阻器起動三相異步電動機的起動方法〔一〕直接起動〔全壓起動〕條件：1〕異步電動機功率低于7.5KW；2〕假設功率大于7.5KW，三相籠型異步電動機的起動方法直接起動時的影響：a〕起動電流較大，可達額定電流的4～7倍，甚至到達8～12倍。b〕過大的起動電流呵斥電機過熱，影響電動機的壽命。c〕過大的起動電流使電動機遭到電動力的沖擊，繞組變形能夠呵斥短路而燒毀電動機。d〕過大的起動電流會使電網線路電壓降增大，對同一線路中的其他電器設備呵斥影響。定子串電阻或電抗減壓起動；自耦變壓器減壓起動；星形—三角形〔Y－〕起動延邊三角形起動常用的減壓起動方法〔1〕電阻減壓或電抗減壓起動起動過程中，在定子電路串聯電阻或電抗，起動電流在電阻或電抗上將產生壓降，降低了電動機定子繞組上的電壓，起動電流也從而得到減小。任務過程：起動時將Q2投向“起動〞位置，再合上電源主開關Q1〔起隔離電源作用〕，電動機減壓起動。待電機轉速接近額定轉速，把Q2投向“運轉〞位置，切除電阻或電抗，電壓全加到定子繞組上，電動機起動終了。電阻減壓起動電抗減壓起動電阻減壓或電抗減壓起動的特點：〔1〕起動平穩、運轉可靠、構造簡單。〔2〕電壓減壓后，起動轉矩與電壓的成平方比地減小，因此普通用在輕載起動的場所?！?〕電抗減壓起動普通用于高壓電動機，電阻減壓起動普通用于低壓電動機?！?〕存在手動及自動等多種控制線路，本錢較高，起動時電能耗費較多，實踐運用較少。〔2〕自耦減壓起動利用自耦變壓器降低加到電動機定子繞組的電壓，以減小起動電流。自耦變壓器的減壓原理圖Ix任務過程：起動時開關投向“起動〞位置。自耦變壓器串接入定子側，而定子電壓只是自耦變壓器二次側電壓，即減壓起動。待電機速度接近額定轉速時，開關投向“運轉〞位置，切除自耦變壓器，起動終了。自耦減壓起動的原理線路圖特點：〔3〕星形－三角形起動起動時，先將三相定子繞組結合成星形，待轉速接近穩定時再改結合成三角形。這樣，起動時結合成星形的定子繞組電壓與電流都只需三角形結合時的，因此，結合成星形起動時的線路電流只需結合成三角形直接起動時線路電流的1/3。另外，起動轉矩也要降低到直接起動時的1/3，因此這種起動方法只適用于空載或輕載起動。任務過程：將開關Q2投向“Y〞位置，再合上開關Q1，定子接成星形，電動機降壓起動，待電動機轉速接近額定轉速時，將開關Q2迅速投向“三角形〞位置，使定子繞組接成三角形任務，起動過程終了。留意：停機后，應該將Q2斷開，使其處在中間位置，以防止下次起動構成直接起動。星形-三角形起動的原理線路圖特點：〔1〕只適用于正常運轉時定子為三角形結合的電動機?！?〕體積小、運轉可靠，檢修方便?！?〕起動電壓只能降低。〔4〕起動電流降低為1/3，起動轉矩也降低為1/3，適用于空載起動或輕載起動。〔4〕延邊三角形起動利用電動機引出的9個出線端〔即每相定子繞組多引出一個出線端〕的一種結合法，能到達減壓起動的目的。采用一些自動控制線路組成的軟起動器〔磁控式或電子式〕實現籠型異步電動機的無級平滑起動，稱為軟起動方法：〔1〕限流或恒流起動法：主要用于輕載軟起動〔2〕斜坡電壓起動法：主要用于重載軟起動〔3〕轉矩控制起動法：較好的重載軟起動方法〔4〕轉矩加脈沖突變控制起動法：適用于重載軟起動〔5〕電壓控制起動法：較好的輕載軟起動方法〔三〕軟起動方法〔優先思索〕1、轉子串接電阻起動三相繞線轉子異步電動機的起動方法電動機起動時，變阻器應調在最大電阻位置，然后將定子接通電源，電動機開場轉動。隨著電動機轉速的添加，均勻地減小電阻，直到將電阻完全切除。待轉速穩定后，將集電環短接，同時舉起電刷。注：該方法既可限制起動時的轉子及定子電流，還能增大起動轉矩，減少起動時間，有較好的起動特性，適用于功率較大的重載起動。轉子電路內串聯對稱電阻時的人為機械特性2、轉子串接頻敏變阻器起動頻敏變阻器的構造頻敏變阻器的等效電路頻敏變阻器的特點：其電阻值隨轉速上升而自動減小，使電動機能平滑起動。當電動機起動時，轉子頻率較高，頻敏變阻器內的與頻率平方成正比的渦流損耗較大,值也因之較大，起限制起動電流及增大起動轉矩的作用。隨著轉速的上升，轉子頻率不斷下降，頻敏變阻器鐵心的渦流損耗及值跟著下降，使電動機起動平滑。第二節改善起動性能的三相異步電動機集膚效應將導體看成許多單元導體的并聯；漏磁通只穿過槽一次，由槽底鐵心構成閉合回路，。越接近槽口的導體所交鏈的漏磁通越少，即漏抗小；接近槽底的單元，漏抗大，使導體電流密度分布不均，產生把電流向槽口排斥的集膚效應；電機起動時，轉速越低，轉子電流頻率越高，集膚效應越突出；導體的導電高度和截面減少，轉子電阻添加，從而添加了起動轉矩與限制了起動電流。起動終了，轉子電流頻率降低，僅為1~3Hz，集膚效應根本消逝，電流均勻分布，導條電阻變為較小的直流電阻。轉子槽漏磁電流密度的分布深槽異步電動機：高度是寬度的10～12倍，起動時，集膚效應顯著，電阻達額定運轉的3倍，隨著轉速升高，頻率降低，電流分布趨向均勻，轉子電阻自動減小。雙鼠籠式異步電動機：兩套繞組，資料不同，截面也不同。上籠1：起動籠，截面小，資料選用電阻系數大；下籠2：運轉籠，截面大，電阻系數小。起動時，轉子電流頻率較高，下籠漏抗大，故電流小，大部分經過上籠，集膚作用顯著，上籠電阻大，流過電流大，產生較大的起動轉矩。對應的機械特性為T1。起動終了，電動機正常運轉，轉子電流頻率很小，兩籠的漏抗都很小，電流主要流過電阻較小的下籠。對應的機械特性為T2。疊加合成為T，闡明具有較好的起動特性。第三節三相籠型異步電動機定子對稱起動電阻的計算定子串聯對稱電阻起動，在此引見的計算方法設全壓直接起動時，電動機的起動電流和起動轉矩分別為、定子串電阻起動時，電動機的起動電流和起動轉矩分別為、當定子繞組為星形結合時當定子繞組為三角形結合時或按普通電動機的平均數值可令[例11-1]一籠型異步電動機的電壓為380V；電流為13.6A；起動電流倍數；起動轉矩倍數，試就以下兩種情況，求定子串接電阻；〔1〕起動電流減小到直接起動時的一半；〔2〕起動轉矩減小到直接起動時的一半。解:定子星形接法時〔1〕〔2〕第四節三相籠型異步電動機起動自耦變壓器的計算自耦變壓器容量PTA的計算公式如下：式中：Pd——電動機的額定容量(kV·A);KI——電動機起動電流的倍數;UTA%——自耦變壓器的抽頭電壓，以額定電壓的百分數表示;n——起動次數;t——起動一次的時間(min);PTA——對應于抽頭電壓UTA%時自耦變壓器的容量(kV·A);tst——起動器規定的一次或數次延續起動的最大起動時間，對于不同類型的起動器，電動機起動時，自耦變壓器的起動功率為[例11-2]電動機容量為；如直接起動時起動電流的倍數；按消費機械的要求，電動機起動時允許的最小電壓為額定電壓的60%；設起動器起動次數n=3，每次起動的時間t=30s=0.5min。試計算并選擇自耦變壓器〔選擇最大起動時間T=2min的類型〕。可選擇電壓抽頭65%時容量略大于的自耦變壓器，其最大起動時間為2min。解選擇≥第五節三相繞線轉子異步電動機轉子對稱起動電阻的計算本節引見圖解法及解析法兩種計算起動電阻的方法：1.圖解法———圖解法的根據。即：在轉矩為恒值的條件下，轉差率與轉子電路的總電阻成正比。即：在轉矩為恒值的條件下，轉差率與轉子電路的總電阻成正比。2.解析法——解析法的根據。即在轉速〔或轉差率〕不變時，轉矩與電路的總電阻成反比。即在轉速〔或轉差率〕不變時，轉矩與電路的總電阻成反比。將代入上式得：21TTb=兩邊取對數，得：欲求每級的分段電阻值，可由相鄰兩級總電阻值相減求得，即用解析法計算時，能夠有起動級數m已定與未定兩種情況。[例11-3]某消費機械用繞線轉子異步電動機拖動，其技術數據為：過載才干，試求空載起動時三級起動電阻〔用解析法〕。解：取轉子每相各段起動電阻為轉子每相串接總的電阻為小結標志異步電動機起動性能的主要目的是起動轉矩倍數和起動電流倍數。消費機械普通要求電動機具有足夠大的起動轉矩，以便很快到達正常轉速而進展任務，對于經常起動、制動的消費機械更可提高消費率；另一方面，又希望起動電流不要太大，以免電網產生過大的電壓降，從而影響接在同一電網上的其他電氣設備的正常運轉。異步電動機的起動電流很大，而起動轉矩不大，為此必需限制起動電流。對于籠型異步電動機，起動電流用減壓起動的方法來限制，但此時起動轉矩及最大轉矩也相應地減小了。小結處理這一矛