1、 第第1111章章 三相异步电动机的运行三相异步电动机的运行 第第1 1节节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 第第2 2节节 三相异步电动机调速三相异步电动机调速第第1 1节节 三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动 起动是指异步电动机接通电源后，其转速从零上升到额定起动是指异步电动机接通电源后，其转速从零上升到额定转速的过程转速的过程 。起动性能指标起动性能指标:（1 1）起动转矩倍数起动转矩倍数 （大）（大）（2 2）起动电流倍数起动电流倍数 （小）（小）（3 3）起动时间。尽量缩短。）起动时间。尽量缩短。（4 4）起动设备。尽量简单、经济、可靠、操作方便。）起动设备。尽量简单
2、、经济、可靠、操作方便。NststTTkNstII问题：怎样才能将电动机顺利起动，并且对电网的冲击要小？问题：怎样才能将电动机顺利起动，并且对电网的冲击要小？一、三相鼠笼异步电动机的起动一、三相鼠笼异步电动机的起动 (一一)直接起动（直接起动（全压起动全压起动）把异步电动机定子绕组通过把异步电动机定子绕组通过开关或接触器直接接到额定开关或接触器直接接到额定电压的交流电源上进行起动。电压的交流电源上进行起动。221cosICTTem2212211)()(xxrrUIst此时转子回路电阻为此时转子回路电阻为 ,0n,1s,arctan222rxs起动电流较大起动电流较大起动转矩不大起动转矩不大,2
3、2srr2r由于由于起动时：起动时：优点优点：起动方法最简单，不需要专门的起动设备，操作方便。：起动方法最简单，不需要专门的起动设备，操作方便。缺点缺点：起动电流大：起动电流大 ，约为额定电流的，约为额定电流的4747倍；起动转矩并不倍；起动转矩并不大，约为额定转矩的大，约为额定转矩的1212倍。倍。允许直接起动的电动机容量通常有如下规定：允许直接起动的电动机容量通常有如下规定：u容量在容量在7.5kW7.5kW以下的三相异步电动机一般均可采用直接起动。以下的三相异步电动机一般均可采用直接起动。(kVA)4(kVA)变压器容量43电动机的容量NstIIu若满足下式，则电动机能够采用直接起动；否
4、则应采用降压若满足下式，则电动机能够采用直接起动；否则应采用降压启动。启动。（二）降压起动（二）降压起动 降压起动是利用起动设备将加在电动机定子绕组上的电源降压起动是利用起动设备将加在电动机定子绕组上的电源电压降低，起动结束后恢复其额定电压运行的起动方式。电压降低，起动结束后恢复其额定电压运行的起动方式。降压起动以降压起动以降低起动电流降低起动电流为目的，但由于电动机的转矩与为目的，但由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此降压起动时，虽然起动电流减小，起动转电压平方成正比，因此降压起动时，虽然起动电流减小，起动转矩也大大减小，故此法一般只适用于矩也大大减小，故此法一般只适用于电动机空载或轻载起
5、动电动机空载或轻载起动。主要方法有：主要方法有：定子回路串电抗器降压起动定子回路串电抗器降压起动 、星形星形三角形三角形(Y/(Y/)换接降压起动换接降压起动 、自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动 。1 1、定子回路串电抗器起动、定子回路串电抗器起动 降压启动降压启动：开关：开关K K1 1闭合，开关闭合，开关K K2 2断开断开全压运行全压运行：开关：开关K K1 1闭合，开关闭合，开关K K2 2闭合闭合 原理：原理：串联电路分压串联电路分压设定子相电压分压系数为设定子相电压分压系数为K K（K1K1）结论：起动电流减小为直接起动时的结论：起动电流减小为直接起动时的K K倍，起动转矩减小
6、为倍，起动转矩减小为直接起动时的直接起动时的K K2 2倍，因此仅适用于轻载或空载起动。倍，因此仅适用于轻载或空载起动。NstKUUstNstKIIstNstTKT22 2、Y/Y/起动起动 降压起动降压起动开关开关K K1 1闭合闭合,K K2 2处于起动位处于起动位全压运行全压运行开关开关K K1 1闭合闭合,K K2 2处于运行位处于运行位只适用于只适用于正常运行时定子绕组采用正常运行时定子绕组采用三角形连接三角形连接的异步电动机。的异步电动机。定子相电压定子相电压定子相电流定子相电流起动时的电网线电流起动时的电网线电流起动转矩起动转矩直接起动直接起动（三角形连接）（三角形连接）Y/Y/
7、起动起动（星形连接）（星形连接）ststYUU31ststYII31ststUUstIstststYstYIIII3131ststII3stNTstNT31结论：采用星结论：采用星三角换接起动，起动电流和起动转矩都降为直三角换接起动，起动电流和起动转矩都降为直接起动时的接起动时的1/31/3。Y/Y/换接起动的特点：换接起动的特点：优点优点：起动设备简单，成本低。：起动设备简单，成本低。我国生产的我国生产的JOJO2 2型及型及Y Y系列系列4 4100kW100kW的三相鼠笼式异步的三相鼠笼式异步电动机定子绕组都采用电动机定子绕组都采用形连接，使形连接，使Y/Y/降压起动方法得以降压起动方法
8、得以广泛应用。广泛应用。缺点缺点：仅适用于：仅适用于正常运行时定子绕组采用正常运行时定子绕组采用连接连接的异步电的异步电动机；由于起动转矩只有直接起动时的动机；由于起动转矩只有直接起动时的1/31/3倍，因此只能用于倍，因此只能用于轻载或空载起动的设备上。轻载或空载起动的设备上。降压启动：降压启动：K K2 2,K,K3 3闭合，闭合，K K1 1断开断开正常运行：正常运行：K K1 1闭合，闭合，K K2 2，K K3 3断开断开3 3、自耦变压器降压起动、自耦变压器降压起动 NstKUUstNstKII2stNstTKT21KstNststIKKII221结论：自耦变压器起动，起动电流和结
9、论：自耦变压器起动，起动电流和起动转矩都降为直接起动时的起动转矩都降为直接起动时的K K2 2倍。倍。起动用自耦变压器有起动用自耦变压器有QJQJ2 2和和QJQJ3 3两个系列，二次侧通常有三两个系列，二次侧通常有三个抽头个抽头:（抽头比表示二次侧电压为一次侧电压的百分比）（抽头比表示二次侧电压为一次侧电压的百分比）QJ QJ2 2抽头比抽头比K=55K=55、6464、7373；QJQJ3 3抽头比抽头比K=40K=40、6060、8080。自耦变压器降压起动的特点自耦变压器降压起动的特点:优点：不受电动机绕组连接方式的影响，且可按允许的起动优点：不受电动机绕组连接方式的影响，且可按允许的
10、起动电流和负载所需的起动转矩来选择合适的自耦变压器抽头。电流和负载所需的起动转矩来选择合适的自耦变压器抽头。缺点：设备体积大，投资高。缺点：设备体积大，投资高。起动方法起动方法定子相电压定子相电压相对值相对值起动电流起动电流相对值相对值起动转矩起动转矩相对值相对值起动设备情况起动设备情况直接起动直接起动1 11 11 1最简单最简单定子回路串电抗定子回路串电抗器起动器起动K K（K1K1）K KK K2 2一般一般Y/Y/换接起动换接起动简单，仅适用简单，仅适用于于连接的电连接的电动机动机自耦变压器起动自耦变压器起动K K（K1K1）K K2 2K K2 2体积大、价格体积大、价格高高3131
11、31三相鼠笼式异步电动机常用起动方法的比较三相鼠笼式异步电动机常用起动方法的比较 【例例11-111-1】有一台鼠笼式异步电动机，额定功率有一台鼠笼式异步电动机，额定功率 ，连接，额定电压连接，额定电压 ，额定功率因数，额定功率因数 ，额，额定效率定效率 ，。已知最。已知最大允许起动电流大允许起动电流 150A150A，负载转矩为，负载转矩为 。试求：。试求：(1)(1)额定电流及额定转矩。额定电流及额定转矩。(2)(2)能否采用能否采用Y/Y/换接降压起动换接降压起动?28kWNP380VNU0.88=Ncos0.83=N min/1455 rnN6NstII1.1NstTTm73.5NLT
12、解：解：(1)(1)电动机额定电流电动机额定电流)(25.5888.083.038031028cos33NAUPINNNN电动机额定转矩电动机额定转矩)(78.18314552895509550mNnPTNNN(2)(2)用用Y/Y/换接降压起动换接降压起动起动电流起动电流)(5.11625.5863131AIIststY)(150AIst允起动转矩起动转矩)(39.6778.1831.13131mNTTststY 由上面计算可知起动电流满足要求，但起动转矩小于负载由上面计算可知起动电流满足要求，但起动转矩小于负载转矩，故不能采用转矩，故不能采用Y/Y/换接降压起动。换接降压起动。)(5.73
13、mNTL二、二、三相绕线式异步电动机的起动三相绕线式异步电动机的起动 对于重载起动的机械负载，如起重机、卷扬机、龙门吊对于重载起动的机械负载，如起重机、卷扬机、龙门吊车等，广泛采用起动性能较好的绕线式异步电动机。车等，广泛采用起动性能较好的绕线式异步电动机。绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机的最大区别是绕线式异步电动机与鼠笼式异步电动机的最大区别是转子转子绕组为三相对称绕组绕组为三相对称绕组。转子回路串入可调电阻或频敏变阻器之。转子回路串入可调电阻或频敏变阻器之后，可以后，可以减小起动电流减小起动电流，同时，同时增大起动转矩增大起动转矩，因而起动性能比，因而起动性能比鼠笼式异步电动机好。鼠笼式
14、异步电动机好。起动时转子绕组与外起动时转子绕组与外电路接通，起动完毕电路接通，起动完毕后，在不需调速的情后，在不需调速的情况下，将外部电阻全况下，将外部电阻全部短接。部短接。1 1、转子回路串电阻分级起动、转子回路串电阻分级起动 绕线式异步电动机转子回路串电阻起动的特点：绕线式异步电动机转子回路串电阻起动的特点：优点：可以抑制起动电流并获得较大的起动转矩，选择适优点：可以抑制起动电流并获得较大的起动转矩，选择适当电阻可使起动转矩达到最大值，故可以允许电动机在重载下当电阻可使起动转矩达到最大值，故可以允许电动机在重载下起动起动。如起重机械、球磨机、矿井提升机等。如起重机械、球磨机、矿井提升机等。
15、缺点：在分级切除电阻的起动中，电磁转矩突然增加，会缺点：在分级切除电阻的起动中，电磁转矩突然增加，会产生产生较大的机械冲击较大的机械冲击；并且该起动方法起动设备较复杂、笨重，；并且该起动方法起动设备较复杂、笨重，运行维护工作量较大。运行维护工作量较大。（2 2）转子回路串频敏变阻器起动）转子回路串频敏变阻器起动 铁芯用几片或十几片厚钢板制铁芯用几片或十几片厚钢板制成，铁芯间有可以调节的气隙，成，铁芯间有可以调节的气隙，当绕组通过交流电后，在铁芯当绕组通过交流电后，在铁芯中产生的涡流损耗和磁滞损耗中产生的涡流损耗和磁滞损耗都较大。都较大。频敏变阻器是根据频敏变阻器是根据涡流原理涡流原理工作的，即
16、工作的，即铁芯涡流损耗与铁芯涡流损耗与频率的平方频率的平方成正比。成正比。起动时：起动时：,1sHzff5012n12sffsFepmr铁耗较大，铁耗较大，大mr 当转子电流频率变化时，铁芯中的涡流损耗变化，频当转子电流频率变化时，铁芯中的涡流损耗变化，频敏变阻器等值电路的参数随之而变化，故称为敏变阻器等值电路的参数随之而变化，故称为频敏变阻器频敏变阻器。可见，在起动最初，由于转速低，导致转子频率大，从可见，在起动最初，由于转速低，导致转子频率大，从而频敏变阻器等值电路中的电阻和电抗也大，从而减少了起而频敏变阻器等值电路中的电阻和电抗也大，从而减少了起动电流，增大了起动转矩。随着转速的升高，转
17、子频率减少，动电流，增大了起动转矩。随着转速的升高，转子频率减少，频敏变阻器等值电路中的电阻和电抗也逐步减少，相当于自频敏变阻器等值电路中的电阻和电抗也逐步减少，相当于自动减少了电动机转子回路的电阻和电抗，实现了电动机的平动减少了电动机转子回路的电阻和电抗，实现了电动机的平滑起动。滑起动。电动机转子串频敏变阻器起动的特点：电动机转子串频敏变阻器起动的特点：优点：是一种无触点的变阻器，能实现无级平滑起动，优点：是一种无触点的变阻器，能实现无级平滑起动，可获得恒转矩的起动特性，没有机械冲击。且频敏变阻器可获得恒转矩的起动特性，没有机械冲击。且频敏变阻器结构较简单，成本低，使用寿命长，维护方便。结构
18、较简单，成本低，使用寿命长，维护方便。缺点：体积较大，设备较重。由于其电抗的存在，功缺点：体积较大，设备较重。由于其电抗的存在，功率因数较低，起动转矩并不很大。率因数较低，起动转矩并不很大。因此，因此，当绕线式异步电动机在轻载起动时，采用频敏当绕线式异步电动机在轻载起动时，采用频敏变阻器起动，重载时一般采用串变阻器起动。变阻器起动，重载时一般采用串变阻器起动。小小 结结1 1、鼠笼式异步电动机的起动方法、鼠笼式异步电动机的起动方法直接起动：方法简单，起动电流较大；直接起动：方法简单，起动电流较大；降压起动：定子回路串电抗器起动、降压起动：定子回路串电抗器起动、Y/Y/换接起动换接起动、自耦变自
19、耦变压器起动。压器起动。深槽和双鼠笼型异步电动机深槽和双鼠笼型异步电动机2 2、绕线式异步电动机的起动方法、绕线式异步电动机的起动方法转子回路串电阻可以增大起动转矩，减小起动电流。转子回路串电阻可以增大起动转矩，减小起动电流。方法：转子回路串电阻分级起动、转子回路串频敏变阻器起动。方法：转子回路串电阻分级起动、转子回路串频敏变阻器起动。练习题练习题1、异步电动机起动时转子电动势较、异步电动机起动时转子电动势较，起动电流较，起动电流较，此时起动转矩却不，此时起动转矩却不大，是因为起动时，转子功率因数较大，是因为起动时，转子功率因数较，气隙磁通较稳态运行时，气隙磁通较稳态运行时。2、一般鼠笼异步电
20、动机全压起动时，起动电流约为额定电流的、一般鼠笼异步电动机全压起动时，起动电流约为额定电流的倍，起动转倍，起动转矩约为额定转矩的矩约为额定转矩的倍。倍。3、绕线式异步电动机转子串入适当电阻起动时，起动转矩将、绕线式异步电动机转子串入适当电阻起动时，起动转矩将，起动电流，起动电流将将，其原因是，其原因是。4、鼠笼异步电动机的起动方法有、鼠笼异步电动机的起动方法有和和两大类。两大类。5、鼠笼异步电动机降压起动时，常用的方法有、鼠笼异步电动机降压起动时，常用的方法有、和和三种。三种。6、鼠笼异步电动机降压起动，一般适用于、鼠笼异步电动机降压起动，一般适用于载和载和载起动。载起动。7、异步电动机负载越
21、重，其起动电流、异步电动机负载越重，其起动电流。（A）越大）越大（B）越小）越小（C）与负载大小无关）与负载大小无关8、异步电动机负载越重，其起动时间、异步电动机负载越重，其起动时间。（A）越长）越长（B）越短）越短（C）与负载大小无关）与负载大小无关9 9、一台额定电压为、一台额定电压为220V220V的三相异步电动机定子绕组的三相异步电动机定子绕组接线，若起动时定子绕组接线，若起动时定子绕组改成改成Y Y接线，且接在接线，且接在380V380V的交流电源上，则电机的的交流电源上，则电机的 .（A A）起动转矩增大）起动转矩增大 （B B）起动转矩减少）起动转矩减少 （C C）起动转矩不变。
22、）起动转矩不变。1010、鼠笼异步电动机起动时，在电枢绕组中串入电阻，起动转矩、鼠笼异步电动机起动时，在电枢绕组中串入电阻，起动转矩 .（A A）提高）提高 （B B）减少）减少 （C C）保持不变）保持不变1111、绕线式异步电动机起动时，在转子回路中接入适当的三相电抗，则能减少起、绕线式异步电动机起动时，在转子回路中接入适当的三相电抗，则能减少起动电流，但此时起动转矩动电流，但此时起动转矩 。（A A）不变）不变 （B B）减少）减少 （C C）增大）增大补充知识补充知识1、电动机起动前的检查、电动机起动前的检查(1)电动机周围应清洁、无杂物、无漏水、漏气且无人工作；电动机周围应清洁、无杂
23、物、无漏水、漏气且无人工作；(2)电动机及其控制箱座无异常现象，外壳接地良好。电动机引线已接复；电动机及其控制箱座无异常现象，外壳接地良好。电动机引线已接复；(3)检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜起动；检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜起动；(4)机械部分应完好，转动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活，机械部分应完好，转动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活，有无摩擦声或其他异声。有无摩擦声或其他异声。(5)检查传动装置，如皮带松紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子检查传动装置，如皮带松紧是否合适，连接是否牢固，联
24、轴器的螺丝、销子是否牢固等。是否牢固等。(6)详细核对电动机铭牌上所载各项数据，如功率、电压、转速等，是否和实际详细核对电动机铭牌上所载各项数据，如功率、电压、转速等，是否和实际使用要求相符；检查电动机定子绕组连接方法是否正确。使用要求相符；检查电动机定子绕组连接方法是否正确。(7)核对起动设备的规格、容量是否和电动机使用的要求相符。核对起动设备的规格、容量是否和电动机使用的要求相符。(8)应先作空载运转检查，检查旋转方向是否正确。若旋转方向反了，应立即切应先作空载运转检查，检查旋转方向是否正确。若旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源中任意两相对调，即可改变电动机转向。断电源，将三相电源中
25、任意两相对调，即可改变电动机转向。(9)用用500V兆欧表测量电动机相间及对地的绝缘电阻。所测得的绝缘电阻值应不兆欧表测量电动机相间及对地的绝缘电阻。所测得的绝缘电阻值应不小于小于0.5M，若小于，若小于0.5M时，电动机必须经过干燥处理或进行返修后方能时，电动机必须经过干燥处理或进行返修后方能使用。使用。2、起动中的注意事项、起动中的注意事项(1)电动机直接起动起动电流很大，但随着电动机的转速上升，在一定时间内电电动机直接起动起动电流很大，但随着电动机的转速上升，在一定时间内电流表的指示应逐渐返回到额定值以下，如果在预定时间内不能返回，则应立流表的指示应逐渐返回到额定值以下，如果在预定时间内
26、不能返回，则应立即停用该电动机并查明原因，否则不允许再次起动。即停用该电动机并查明原因，否则不允许再次起动。(2)电动机起动时，应监视从起动至升速的全过程直至转速正常，如果起动过程电动机起动时，应监视从起动至升速的全过程直至转速正常，如果起动过程中发生振动、异响、着火等情况应立即停用。中发生振动、异响、着火等情况应立即停用。3、电动机起动次数的规定、电动机起动次数的规定(1)无规定时，一般允许在冷态下起动两次，每次间隔不少于无规定时，一般允许在冷态下起动两次，每次间隔不少于5min，允许在热态，允许在热态下起动一次。下起动一次。(2)大容量的电动机起动间隔不小于大容量的电动机起动间隔不小于0.51h；(3)在事故处理及电动机的起动时间不超过在事故处理及电动机的起动时间不超过23s时，允许比正常情况下多起动一时，允许比正常情况下多起动一次。次。
