第十一章三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)

及起動(dòng)設(shè)備的計(jì)算11.2改善起動(dòng)性能的三相異步電動(dòng)機(jī)11.3三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子對(duì)稱起動(dòng)電阻的計(jì)算11.5三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)稱起動(dòng)電阻的計(jì)算11.1三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法11.4三相籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)自耦變壓器的計(jì)算起動(dòng)電流倍數(shù)I1st/I1N;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst/TN;起動(dòng)時(shí)間；起動(dòng)時(shí)耗費(fèi)的能量；起動(dòng)設(shè)備的簡(jiǎn)單和可靠；起動(dòng)的過(guò)渡時(shí)間三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能目的第一節(jié)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有：直接起動(dòng)減壓起動(dòng)軟起動(dòng)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法：轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻起動(dòng)轉(zhuǎn)子串聯(lián)頻敏變阻器起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法〔一〕直接起動(dòng)〔全壓起動(dòng)〕條件：1〕異步電動(dòng)機(jī)功率低于7.5KW；2〕假設(shè)功率大于7.5KW，三相籠型異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法直接起動(dòng)時(shí)的影響：a〕起動(dòng)電流較大，可達(dá)額定電流的4～7倍，甚至到達(dá)8～12倍。b〕過(guò)大的起動(dòng)電流呵斥電機(jī)過(guò)熱，影響電動(dòng)機(jī)的壽命。c〕過(guò)大的起動(dòng)電流使電動(dòng)機(jī)遭到電動(dòng)力的沖擊，繞組變形能夠呵斥短路而燒毀電動(dòng)機(jī)。d〕過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電網(wǎng)線路電壓降增大，對(duì)同一線路中的其他電器設(shè)備呵斥影響。定子串電阻或電抗減壓起動(dòng)；自耦變壓器減壓起動(dòng)；星形—三角形〔Y－〕起動(dòng)延邊三角形起動(dòng)常用的減壓起動(dòng)方法〔1〕電阻減壓或電抗減壓起動(dòng)起動(dòng)過(guò)程中，在定子電路串聯(lián)電阻或電抗，起動(dòng)電流在電阻或電抗上將產(chǎn)生壓降，降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，起動(dòng)電流也從而得到減小。任務(wù)過(guò)程：起動(dòng)時(shí)將Q2投向“起動(dòng)〞位置，再合上電源主開(kāi)關(guān)Q1〔起隔離電源作用〕，電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)。待電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速，把Q2投向“運(yùn)轉(zhuǎn)〞位置，切除電阻或電抗，電壓全加到定子繞組上，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)終了。電阻減壓起動(dòng)電抗減壓起動(dòng)電阻減壓或電抗減壓起動(dòng)的特點(diǎn)：〔1〕起動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單?！?〕電壓減壓后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的成平方比地減小，因此普通用在輕載起動(dòng)的場(chǎng)所?！?〕電抗減壓起動(dòng)普通用于高壓電動(dòng)機(jī)，電阻減壓起動(dòng)普通用于低壓電動(dòng)機(jī)。〔4〕存在手動(dòng)及自動(dòng)等多種控制線路，本錢(qián)較高，起動(dòng)時(shí)電能耗費(fèi)較多，實(shí)踐運(yùn)用較少?！?〕自耦減壓起動(dòng)利用自耦變壓器降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓，以減小起動(dòng)電流。自耦變壓器的減壓原理圖Ix任務(wù)過(guò)程：起動(dòng)時(shí)開(kāi)關(guān)投向“起動(dòng)〞位置。自耦變壓器串接入定子側(cè)，而定子電壓只是自耦變壓器二次側(cè)電壓，即減壓起動(dòng)。待電機(jī)速度接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，開(kāi)關(guān)投向“運(yùn)轉(zhuǎn)〞位置，切除自耦變壓器，起動(dòng)終了。自耦減壓起動(dòng)的原理線路圖特點(diǎn)：〔3〕星形－三角形起動(dòng)起動(dòng)時(shí)，先將三相定子繞組結(jié)合成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)再改結(jié)合成三角形。這樣，起動(dòng)時(shí)結(jié)合成星形的定子繞組電壓與電流都只需三角形結(jié)合時(shí)的，因此，結(jié)合成星形起動(dòng)時(shí)的線路電流只需結(jié)合成三角形直接起動(dòng)時(shí)線路電流的1/3。另外，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也要降低到直接起動(dòng)時(shí)的1/3，因此這種起動(dòng)方法只適用于空載或輕載起動(dòng)。任務(wù)過(guò)程：將開(kāi)關(guān)Q2投向“Y〞位置，再合上開(kāi)關(guān)Q1，定子接成星形，電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)，待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將開(kāi)關(guān)Q2迅速投向“三角形〞位置，使定子繞組接成三角形任務(wù)，起動(dòng)過(guò)程終了。留意：停機(jī)后，應(yīng)該將Q2斷開(kāi)，使其處在中間位置，以防止下次起動(dòng)構(gòu)成直接起動(dòng)。星形-三角形起動(dòng)的原理線路圖特點(diǎn)：〔1〕只適用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子為三角形結(jié)合的電動(dòng)機(jī)?！?〕體積小、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，檢修方便。〔3〕起動(dòng)電壓只能降低?！?〕起動(dòng)電流降低為1/3，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降低為1/3，適用于空載起動(dòng)或輕載起動(dòng)?！?〕延邊三角形起動(dòng)利用電動(dòng)機(jī)引出的9個(gè)出線端〔即每相定子繞組多引出一個(gè)出線端〕的一種結(jié)合法，能到達(dá)減壓起動(dòng)的目的。采用一些自動(dòng)控制線路組成的軟起動(dòng)器〔磁控式或電子式〕實(shí)現(xiàn)籠型異步電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑起動(dòng)，稱為軟起動(dòng)方法：〔1〕限流或恒流起動(dòng)法：主要用于輕載軟起動(dòng)〔2〕斜坡電壓起動(dòng)法：主要用于重載軟起動(dòng)〔3〕轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)法：較好的重載軟起動(dòng)方法〔4〕轉(zhuǎn)矩加脈沖突變控制起動(dòng)法：適用于重載軟起動(dòng)〔5〕電壓控制起動(dòng)法：較好的輕載軟起動(dòng)方法〔三〕軟起動(dòng)方法〔優(yōu)先思索〕1、轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，變阻器應(yīng)調(diào)在最大電阻位置，然后將定子接通電源，電動(dòng)機(jī)開(kāi)場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的添加，均勻地減小電阻，直到將電阻完全切除。待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，將集電環(huán)短接，同時(shí)舉起電刷。注：該方法既可限制起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)子及定子電流，還能增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減少起動(dòng)時(shí)間，有較好的起動(dòng)特性，適用于功率較大的重載起動(dòng)。轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對(duì)稱電阻時(shí)的人為機(jī)械特性2、轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動(dòng)頻敏變阻器的構(gòu)造頻敏變阻器的等效電路頻敏變阻器的特點(diǎn)：其電阻值隨轉(zhuǎn)速上升而自動(dòng)減小，使電動(dòng)機(jī)能平滑起動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子頻率較高，頻敏變阻器內(nèi)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(dòng)電流及增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)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(dòng)機(jī)起動(dòng)平滑。第二節(jié)改善起動(dòng)性能的三相異步電動(dòng)機(jī)集膚效應(yīng)將導(dǎo)體看成許多單元導(dǎo)體的并聯(lián)；漏磁通只穿過(guò)槽一次，由槽底鐵心構(gòu)成閉合回路，。越接近槽口的導(dǎo)體所交鏈的漏磁通越少，即漏抗?。唤咏鄣椎膯卧┛勾?，使導(dǎo)體電流密度分布不均，產(chǎn)生把電流向槽口排斥的集膚效應(yīng)；電機(jī)起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速越低，轉(zhuǎn)子電流頻率越高，集膚效應(yīng)越突出；導(dǎo)體的導(dǎo)電高度和截面減少，轉(zhuǎn)子電阻添加，從而添加了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與限制了起動(dòng)電流。起動(dòng)終了，轉(zhuǎn)子電流頻率降低，僅為1~3Hz，集膚效應(yīng)根本消逝，電流均勻分布，導(dǎo)條電阻變?yōu)檩^小的直流電阻。轉(zhuǎn)子槽漏磁電流密度的分布深槽異步電動(dòng)機(jī)：高度是寬度的10～12倍，起動(dòng)時(shí)，集膚效應(yīng)顯著，電阻達(dá)額定運(yùn)轉(zhuǎn)的3倍，隨著轉(zhuǎn)速升高，頻率降低，電流分布趨向均勻，轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)減小。雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)：兩套繞組，資料不同，截面也不同。上籠1：起動(dòng)籠，截面小，資料選用電阻系數(shù)大；下籠2：運(yùn)轉(zhuǎn)籠，截面大，電阻系數(shù)小。起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子電流頻率較高，下籠漏抗大，故電流小，大部分經(jīng)過(guò)上籠，集膚作用顯著，上籠電阻大，流過(guò)電流大，產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性為T(mén)1。起動(dòng)終了，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子電流頻率很小，兩籠的漏抗都很小，電流主要流過(guò)電阻較小的下籠。對(duì)應(yīng)的機(jī)械特性為T(mén)2。疊加合成為T(mén)，闡明具有較好的起動(dòng)特性。第三節(jié)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)定子對(duì)稱起動(dòng)電阻的計(jì)算定子串聯(lián)對(duì)稱電阻起動(dòng)，在此引見(jiàn)的計(jì)算方法設(shè)全壓直接起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為、定子串電阻起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩分別為、當(dāng)定子繞組為星形結(jié)合時(shí)當(dāng)定子繞組為三角形結(jié)合時(shí)或按普通電動(dòng)機(jī)的平均數(shù)值可令[例11-1]一籠型異步電動(dòng)機(jī)的電壓為380V；電流為13.6A；起動(dòng)電流倍數(shù)；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，試就以下兩種情況，求定子串接電阻；〔1〕起動(dòng)電流減小到直接起動(dòng)時(shí)的一半；〔2〕起動(dòng)轉(zhuǎn)矩減小到直接起動(dòng)時(shí)的一半。解:定子星形接法時(shí)〔1〕〔2〕第四節(jié)三相籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)自耦變壓器的計(jì)算自耦變壓器容量PTA的計(jì)算公式如下：式中：Pd——電動(dòng)機(jī)的額定容量(kV·A);KI——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的倍數(shù);UTA%——自耦變壓器的抽頭電壓，以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示;n——起動(dòng)次數(shù);t——起動(dòng)一次的時(shí)間(min);PTA——對(duì)應(yīng)于抽頭電壓UTA%時(shí)自耦變壓器的容量(kV·A);tst——起動(dòng)器規(guī)定的一次或數(shù)次延續(xù)起動(dòng)的最大起動(dòng)時(shí)間，對(duì)于不同類(lèi)型的起動(dòng)器，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，自耦變壓器的起動(dòng)功率為[例11-2]電動(dòng)機(jī)容量為；如直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流的倍數(shù)；按消費(fèi)機(jī)械的要求，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)允許的最小電壓為額定電壓的60%；設(shè)起動(dòng)器起動(dòng)次數(shù)n=3，每次起動(dòng)的時(shí)間t=30s=0.5min。試計(jì)算并選擇自耦變壓器〔選擇最大起動(dòng)時(shí)間T=2min的類(lèi)型〕?？蛇x擇電壓抽頭65%時(shí)容量略大于的自耦變壓器，其最大起動(dòng)時(shí)間為2min。解選擇≥第五節(jié)三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子對(duì)稱起動(dòng)電阻的計(jì)算本節(jié)引見(jiàn)圖解法及解析法兩種計(jì)算起動(dòng)電阻的方法：1.圖解法———圖解法的根據(jù)。即：在轉(zhuǎn)矩為恒值的條件下，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電路的總電阻成正比。即：在轉(zhuǎn)矩為恒值的條件下，轉(zhuǎn)差率與轉(zhuǎn)子電路的總電阻成正比。2.解析法——解析法的根據(jù)。即在轉(zhuǎn)速〔或轉(zhuǎn)差率〕不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩與電路的總電阻成反比。即在轉(zhuǎn)速〔或轉(zhuǎn)差率〕不變時(shí)，轉(zhuǎn)矩與電路的總電阻成反比。將代入上式得：21TTb=兩邊取對(duì)數(shù)，得：欲求每級(jí)的分段電阻值，可由相鄰兩級(jí)總電阻值相減求得，即用解析法計(jì)算時(shí)，能夠有起動(dòng)級(jí)數(shù)m已定與未定兩種情況。[例11-3]某消費(fèi)機(jī)械用繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其技術(shù)數(shù)據(jù)為：過(guò)載才干，試求空載起動(dòng)時(shí)三級(jí)起動(dòng)電阻〔用解析法〕。解：取轉(zhuǎn)子每相各段起動(dòng)電阻為轉(zhuǎn)子每相串接總的電阻為小結(jié)標(biāo)志異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的主要目的是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)和起動(dòng)電流倍數(shù)。消費(fèi)機(jī)械普通要求電動(dòng)機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以便很快到達(dá)正常轉(zhuǎn)速而進(jìn)展任務(wù)，對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)的消費(fèi)機(jī)械更可提高消費(fèi)率；另一方面，又希望起動(dòng)電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過(guò)大的電壓降，從而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，為此必需限制起動(dòng)電流。對(duì)于籠型異步電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流用減壓起動(dòng)的方法來(lái)限制，但此時(shí)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及最大轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)地減小了。小結(jié)處理這一矛