《可编程控制器原理及应用》课程PPT教学课件（讲稿）第五章 交流电动机的工作原理及特性（5.4）三相异步电动机的启动特性

5.4三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械,对电动机启动的主要要求如下。 (1)有足够大的启动转矩,保证生产机械能正常启动。一般场 合下希望启动越快越好,以提高生产效率。即要求电动机的启动转 矩大于负载转矩,否则电动机不能启动。 (2)在满足启动转矩要求的前提下,启动电流越小越好。因为 过大启动电流的冲击,对于电网和电动机本身都是不利的。 (3)要求启动平滑,即要求启动时加速平滑,以减小对生产机 械的冲击。 (4)启动设备安全可靠,力求结构简单,操作方便。 (5)启动过程中的功率损耗越小越好

5．4 三相异步电动机的启动特性 采用电动机拖动生产机械，对电动机启动的主要要求如下。 （1）有足够大的启动转矩，保证生产机械能正常启动。一般场 合下希望启动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的启动转 矩大于负载转矩，否则电动机不能启动。 （2）在满足启动转矩要求的前提下，启动电流越小越好。因为 过大启动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。 （3）要求启动平滑，即要求启动时加速平滑，以减小对生产机 械的冲击。 （4）启动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。 （5）启动过程中的功率损耗越小越好

其中,(1)和(2)两条是衡量电动机启动性能的主要技术指 标 异步电动机本身的启动特性为 a.定子电流大,I=(5-7) 异步电动机在接入电网启动的瞬时,由于转子处于静止状态, 定子旋转磁场以最快的相对速度(即同步转速)切割转子导体,在 转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流,从而引起很大的定 子电流 b启动转矩小Tx=(08~15)TN 启动时S=1,转子功率因数c0卯2 R2+x2很低,因 20 而启动转矩T=Kn23Csp2x却不大

其中，（1）和（2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指 标。 异步电动机本身的启动特性为： a. 定子电流大，Ist=(5~7)IN 异步电动机在接入电网启动的瞬时，由于转子处于静止状态， 定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在 转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定 子电流 b.启动转矩小 st TN T = ( 0.8 ~ 1.5 ) 启动时 ，转子功率因数 很低，因 而启动转矩 却不大。 S = 1 2 20 2 2 2 2 R X R cos +  = st m st st T K I cos =  2  2

异步电动机的固有启动特性如图所示: Ta T 异步电动机的固有启动特性 显然,异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾 的,为了解决这些矛盾,必须根据具体情况,采取不同的启动方法

异步电动机的固有启动特性如图所示： 显然，异步电动机的这种启动性能和生产机械的要求是相矛盾 的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的启动方法

鼠笼式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法,采用什么 启动方法,要根据实际情况而定。 1.直接启动(全压启动) 直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接 接入电源,在额定电压下进行启动。 特点:电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。 ·直接启动的条件:由于直接启动的启动电流很大,因此,在 什么情况下采用直接启动,有关供电、动力部门都有规定,主要取 决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值

一、 鼠笼式异步电动机的启动方法 鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法，采用什么 启动方法，要根据实际情况而定。 1．直接启动（全压启动） 直接启动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接 接入电源，在额定电压下进行启动。 • 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。 • 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，因此，在 什么情况下采用直接启动，有关供电、动力部门都有规定，主要取 决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值

一般在有独立变压器供电(即变压器供动力用电)的情况下, 若电动机启动频繁时,电动机功率小于变压器容量的20%时允许直 接启动; 若电动机不经常启动,电动机功率小于变压器容量的30%时也 允许直接启动。如果没有独立的变压器供电(即与照明共用电源) 的情况下,电动机启动比较频繁,则常按经验公式来估算,满足下 列关系则可直接启动。 启动电流3,电源总容量 额定电流Ⅰ44×电动机功率

一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下， 若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的20%时允许直 接启动； 若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的30%时也 允许直接启动。如果没有独立的变压器供电（即与照明共用电源） 的情况下，电动机启动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下 列关系则可直接启动。 电动机功率 电源总容量 额定电流 启动电流   + 4 4 3 N st I I

例52:有一台要求经常启动的鼠笼式异步电动机,其 20kW,I/Ⅰ=6.5,如果供电变压器(电源)容量为560kVA,且 有照明负载,问可否直接启动?同样的N比值,功率为多大的 电动机则不允许直接启动? 解:根据经验公式算出 3560kA =7752-=6.5 44×20kW 满足上述关系,故允许直接启动。 3560kA 6.5< 4·4×{PNW 可算出,额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动

例 5.2 ： 有 一 台 要 求 经 常 启 动 的 鼠 笼 式 异 步 电 动 机 ， 其 PN =20kW, Ist/IN =6.5 ，如果供电变压器（电源）容量为560kVA，且 有照明负载，问可否直接启动？同样的Ist/IN 比值，功率为多大的 电动机则不允许直接启动？ 解：根据经验公式算出 7 75 6 5 4 20 560 4 3 . I I . kW kVA N st =  =  + 满足上述关系，故允许直接启动。   N kW P kVA .   + 4 560 4 3 6 5 可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许直接启动

2.电阻或电抗器降压启动 异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如 图所示。 启动时,接触器1KM断开, KM闭合,将启动电阻串入定子 电路,使启动电流减小; IKM 待转速上升到一定程度后再 将KM闭合,R3被短接,电动机 接上全部电压而趋于稳定运行

2．电阻或电抗器降压启动 异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如 图所示。 启动时，接触器1KM断开， KM闭合，将启动电阻串入定子 电路，使启动电流减小； 待转速上升到一定程度后再 将1KM闭合，Rst被短接，电动机 接上全部电压而趋于稳定运行

特点: 启动转矩随定子电压的平方下降,故它只适用于空载或轻载 启动的场合; 不经济,在启动过程中,电阻器上消耗能量大,不适用于经 常启动的电动机,若采用电抗器代替电阻器,则所需设备费较贵, 且体积大

• 启动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载 启动的场合； •不经济，在启动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经 常启动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵， 且体积大。 特点：

3.Y△降压启动 Y△降压启动的接线图如图所示: 启动时,定子绕组接成星形;待转速上升到一定程度后再将定 子绕组接成三角形,电动机启动过程完成而转入正常运行。 设U为电源线电压,Iy KM 及为定子绕组分别接成星 形及三角形的启动电流(线电 A 2KM 流),Z为电动机在启动时每 相绕组的等效阻抗。则有 Z Ⅰ=U/3Z 3U,/z IKM IKM 所以

3．Y-降压启动 Y-降压启动的接线图如图所示: 启动时，定子绕组接成星形；待转速上升到一定程度后再将定 子绕组接成三角形，电动机启动过程完成而转入正常运行。 设U1为电源线电压，IstY 及Ist为定子绕组分别接成星 形及三角形的启动电流（线电 流），Z为电动机在启动时每 相绕组的等效阻抗。则有 IstY = U1 3Z Ist = 3U1 / Z 所以 3 st stY I I =

Y△降压启动方法的特点: ·设备简单、经济、启动电流小; 启动转矩小,且启动电压不能按实际需要调节,故只适用于 空载或轻载启动的场合; 只适用于正常运行时定子绕组接线为△的异步电动机

Y-降压启动方法的特点： • 设备简单、经济、启动电流小； • 启动转矩小，且启动电压不能按实际需要调节，故只适用于 空载或轻载启动的场合； • 只适用于正常运行时定子绕组接线为的异步电动机