第1页:异步电动机的起动性能与指标
起动性能指标有:起动电流倍数、起动转矩倍数、起动时间、起动过程中的功率损耗及起动设备的简单性和可靠性。
- 起动电流倍数 Ist/I1N=4~7;
- 起动转矩倍数 Tst/TN=1.1~1.2;
- 起动时间越短越好;
- 设备简单、操作方便;
- 损耗小。
起动电流:Ist=U1/√((r1+r2′)²+(x1+x2′)²)。较大的起动电流会使供电电压降增大,引起电网电压波动,影响同一电网的其它负载正常工作,如照明灯变暗、正在工作的电动机速度下降甚至拖不动负载而停车。对电动机本身来说,虽然起动电流大但持续时间不长,温度来不及增加到过热温度,损害不大。
起动转矩:Tst=m1pU1²r2′/(2πf1[(r1+r2′)²+(x1+x2′)²]),一般要求起动转矩愈大、起动时间愈短,最好有较大的起动转矩倍数。
第2页:串电抗器与自耦变压器降压起动
- 全压起动(直接起动)
- 起动电流倍数 Ist/I1N=4~7,起动转矩倍数 Tst/TN=1.1~1.2,即起动电流较大而起动转矩倍数不大。
- 串电抗器起动
- 若 U1′=k·UN(k<1),则 Ist′=k·IstN、Tst′=k²·TstN。如 k=0.6 则 Ist′=0.6IstN、Tst′=0.36TstN。优点:起动运行可靠、设备简单;缺点:起动转矩随电压平方降低,只适合轻载起动。
- 串自耦变压器起动
- 设变比为 kA>1,则二次侧电流 Ist′=Ist/kA、一次侧电流 Ist″=Ist/kA²,即采用自耦降压后起动电流下降为原来的 1/kA²,起动转矩也降为原来的 1/kA²。与定子串电抗相比,若起动转矩相同则自耦降压起动的电流小;或者说电网限制的起动电流相同时,用自耦降压起动可获得较大的起动转矩。
第3页:星三角起动与延边三角形起动
- Y−Δ 起动
- 起动时 Y 接、正常运行时 Δ 接,只适合于正常运行时为 Δ 接的电动机。Δ 接时相电压 Uφ=UN、相电流 IstΔ=UN/Zk、线电流为 √3UN/Zk;Y 接时相电压 Uφ=UN/√3、线电流 IstY=UN/(√3Zk)。故 IstY=IstΔ/3、TstY=TstΔ/3。可见采用 Y−Δ 降压起动,起动电流降为原来的 1/3,限流效果好,但转矩也为原来的 1/3,所以只适应于空载和轻载起动。优点:设备较简单、成本低、运行可靠;缺点:只适用于正常运行时定子绕组是 Δ 联接的电动机,并只有一种固定的降压比。
- 延边 Δ 起动
- 由 Y−Δ 起动演变而来,起动时一部分接成 Δ、一部分接成 Y,正常运行时为 Δ,通过转换开关控制,实际上是把 Y 和 Δ 结合在一起。每相绕组承受的相电压大于 Y 接、小于 Δ 接,界于二者之间,取决于抽头比(如 2:1、1:1、1:2)。延边三角形起动可以获得比 Y−Δ 起动更大的起动转矩。
第4页:绕线式异步电动机转子串电阻起动
前面介绍的几种鼠笼型异步电动机降压起动方法,主要目的都是减少起动电流,但同时又不同程度地降低了起动转矩,因此只适合空载或轻载起动。对重载起动,为了增加起动转矩一般是设法增加鼠笼转子电阻。
转子串电阻起动:因 Tst∝r2,所以转子中串入电阻可以提高起动的转矩,同时限制了起动电流。若电阻串得合适,使起动转矩 Tst 达最大转矩,应满足 sm=1 即 r2+Rst′=√(r1²+(x1+x2′)²)。
为了缩短起动过程,所串电阻分级切除:一开始 T=Tmax、n↑、s↓,当 T 降到某值时切除一级电阻,沿新曲线继续加速。分级切除控制较复杂,每切一级会产生电流和转矩的冲击,对电机和生产机械不利。
第5页:转子回路串频敏变阻器起动
频敏变阻器是其电阻和电抗值随频率而变化的装置。
- 工作原理
- 交变电流→交变磁通→铁耗 pFe∝f^β(β=1.8),设计时磁路高度饱和让 rm 起主要作用。起动时 n=0、s=1、f2=sf1=f1,频率大、铁耗大、rm 大,起动转矩大;随转速 n↑、s↓、f2↓、rm↓,rm 自动减小,相当于在起动过程中逐级切除转子电路串入的电阻。当 f2=1~3Hz 时 rm 很小,相当于自动切除变阻器。
- 特点
- 它具有减少起动电流又增大起动转矩的优点,起动平滑性好,得到广泛应用。
第6页:高起动转矩的笼型异步电动机
- 深槽式
- 当转子导体有电流时,其产生的漏磁通底部的漏磁通比槽口处的要多。起动时 n=0、s 大、f2=sf1 大,漏抗 sx2 大、与电阻相比起主要作用,因此转子导体中的电流分布主要决定于漏抗的大小,使得电流在上面分布即把电流挤在槽口处,这种现象称“集肤效应”,这样相当于减少了导体的有效截面,从而使 r2′ 增加、增加了起动转矩并限制了起动电流。正常运行时 n↑、s↓、f2↓、sx2 小,导体中电流分布主要取决于电阻,电流可均匀分布、集肤效应消失,为正常时的转子电阻,整个过程 r2 的变化是自动完成的。
- 双笼型
- 起动时内笼漏抗比外笼大,电流挤到外笼即主要从外笼流过,截面减少、r2′ 增大、Tst↑,所以外笼称起动笼;正常运行时 n↑、f2↓,内笼电阻小、为正常电阻值,电流大部分从内笼流过,故称运行笼。