異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)

1、異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 啟動(dòng)：從禁止不動(dòng)到加速到工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程啟動(dòng)：從禁止不動(dòng)到加速到工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程 要求要求：要求在啟動(dòng)時(shí)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求在啟動(dòng)時(shí)有較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（倍數(shù)），較小的啟動(dòng)電流（倍數(shù)）較小的啟動(dòng)電流（倍數(shù)）。啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)啟動(dòng)過(guò)渡過(guò)程短程短對(duì)電網(wǎng)的沖擊電流小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流 當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)處在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，從電磁的角度看，就象變壓器，接到電源去的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次線圈，成閉路的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器被短路的二次線圈；定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間無(wú)電的的聯(lián)系，只有磁的聯(lián)系，磁通經(jīng)定子、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯成閉路。當(dāng)合閘瞬間，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起當(dāng)合閘瞬間，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起來(lái)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以

2、最大的切割速度來(lái)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以最大的切割速度-同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高的電勢(shì)，組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高的電勢(shì)，因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過(guò)很大的電因而，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過(guò)很大的電流，這個(gè)電流產(chǎn)生抵消定子磁場(chǎng)的流，這個(gè)電流產(chǎn)生抵消定子磁場(chǎng)的磁能，就象變壓器二次磁通要抵消磁能，就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。一次磁通的作用一樣。啟動(dòng)后為什么?。弘S著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增高，定子磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)減小，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流也減小，于是定子電流中用來(lái)抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的影響的那部分電流也減小，所以定子電流就從大到小，直到正常

3、。 定子方面為了維護(hù)與該時(shí)電定子方面為了維護(hù)與該時(shí)電源電壓相適應(yīng)的原有磁通，遂源電壓相適應(yīng)的原有磁通，遂自動(dòng)增加電流。因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)子自動(dòng)增加電流。因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)子的電流很大，故定子電流也增的電流很大，故定子電流也增得很大，甚至高達(dá)額定電流的得很大，甚至高達(dá)額定電流的4-7倍，這就是啟動(dòng)電流大的緣倍，這就是啟動(dòng)電流大的緣由。由。電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)影響 異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4-7倍，這樣大的啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)是有很大影響的。首先，使供電線路產(chǎn)生線路壓降， 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，如果電壓下降嚴(yán)重時(shí)，不僅該臺(tái)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，而且將使 過(guò)大的啟動(dòng)電流，將使電動(dòng)機(jī)以及線路產(chǎn)生能量損耗。

4、當(dāng)然，電動(dòng)機(jī)一經(jīng)啟動(dòng)后，電流也就隨之減小。但在一些特殊情況下，如特別是在一些啟動(dòng)較慢和啟動(dòng)過(guò)程較長(zhǎng)的情況下，能量損耗較大，發(fā)熱更為嚴(yán)重。 啟動(dòng)電流過(guò)大對(duì)電動(dòng)機(jī)及線路都是不利的。為了限制啟動(dòng)電流，提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，應(yīng)根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的啟動(dòng)方法。三相異步電動(dòng)機(jī)降壓時(shí)(0.8UN)的人為機(jī)械特性snsm10TLUN0TstTmaxTemn1A0.8UN0.64Tst0.64Tmax異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 一、起動(dòng)性能一、起動(dòng)性能 電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)電流的倍數(shù)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)電流的倍數(shù) 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 來(lái)衡量起動(dòng)性能。來(lái)衡量起動(dòng)性能。 對(duì)一般鼠籠式電動(dòng)機(jī)，起動(dòng)電流倍數(shù)一般對(duì)一般鼠籠式電動(dòng)

5、機(jī)，起動(dòng)電流倍數(shù)一般為為4 47 7倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般為倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)一般為0.90.91.31.3倍。倍。 可見(jiàn)鼠籠電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可見(jiàn)鼠籠電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，起動(dòng)性能差。較小，起動(dòng)性能差。NstIINstMM鼠籠式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)鼠籠式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)22012211)()(xxrrUIst1 1、降低異步電動(dòng)機(jī)電源電壓、降低異步電動(dòng)機(jī)電源電壓U1;U1;2 2、增加異步電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子阻抗。、增加異步電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子阻抗。對(duì)鼠籠式或繞線式電動(dòng)機(jī)，可以采用不同對(duì)鼠籠式或繞線式電動(dòng)機(jī)，可以采用不同的方法來(lái)改善起動(dòng)性能。的方法來(lái)改善起動(dòng)性能。 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)三

6、相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1 1、直接起動(dòng)、直接起動(dòng) 直接起動(dòng)，受供電容量的限制，供電容量越直接起動(dòng)，受供電容量的限制，供電容量越大，起動(dòng)電流在供電回路中引起的電壓降愈大，起動(dòng)電流在供電回路中引起的電壓降愈小。一般來(lái)說(shuō)，只要直接起動(dòng)電流在電力系小。一般來(lái)說(shuō)，只要直接起動(dòng)電流在電力系統(tǒng)中引起的電壓降不超過(guò)統(tǒng)中引起的電壓降不超過(guò)10%10%15%UN15%UN（對(duì)于（對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)取經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)取10%10%），就可以采用直接），就可以采用直接起動(dòng)。起動(dòng)。2、 降壓起動(dòng)降壓起動(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子串電阻降壓子串電阻降壓鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子串電鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)定子串電抗抗降

7、壓起動(dòng)原理圖降壓起動(dòng)原理圖(1)定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)定子串電阻或電抗降壓起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)用自耦變壓器降壓起動(dòng)原理圖自耦變壓器的一相繞組(2)自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器降壓起動(dòng)圖6.12 Y形和形接法時(shí)的電壓和電流 (a)接(運(yùn)行)；(b) Y接(降壓起動(dòng))異步電動(dòng)機(jī)星，三角起動(dòng)原理圖(3)(3)星星- -三角三角(Y-(Y-) )起動(dòng)起動(dòng)正常情況下，正常情況下，KM2合上，合上，電動(dòng)機(jī)接成三角形電動(dòng)機(jī)接成三角形啟動(dòng)時(shí)接成星形，啟動(dòng)時(shí)接成星形，繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng)繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串接電阻起動(dòng) 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動(dòng)圖頻敏變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6.19 頻敏變阻

8、器的結(jié)構(gòu)示意圖圖6.20 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器時(shí)的等效電路繞線式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能繞線式電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)為了增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小起動(dòng)電流，要求轉(zhuǎn)子電阻大一些，運(yùn)行運(yùn)行時(shí)為了減小轉(zhuǎn)子銅耗以提高電機(jī)電機(jī)效率，要求轉(zhuǎn)子電阻小一些。對(duì)繞線式電動(dòng)機(jī)，由于可以在起動(dòng)時(shí)串入電阻，而在運(yùn)行時(shí)把它切除，因此很好地滿足了上述要求。 但繞線式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，維護(hù)不便，使其應(yīng)用應(yīng)用受到一定限制。大容量鼠籠式電動(dòng)機(jī)改善啟動(dòng)性能大容量鼠籠式電動(dòng)機(jī)改善啟動(dòng)性能l促使人們從鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子槽形促使人們從鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子槽形著手，設(shè)法利用著手，設(shè)法利用“集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)”（也稱擠流（也稱擠流效應(yīng)）來(lái)

9、達(dá)到起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻較大而正常效應(yīng)）來(lái)達(dá)到起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子電阻較大而正常運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)變小的要求。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子電阻自動(dòng)變小的要求。l具有這種起動(dòng)性能的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)就具有這種起動(dòng)性能的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)就是深槽式異步電動(dòng)機(jī)和雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。是深槽式異步電動(dòng)機(jī)和雙鼠籠異步電動(dòng)機(jī)。 趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng) 亦稱為亦稱為“集膚效應(yīng)集膚效應(yīng)”。交變電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于感應(yīng)作。交變電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，由于感應(yīng)作用引起導(dǎo)體截面上電流分布不均勻，愈近導(dǎo)體表面電流密度越用引起導(dǎo)體截面上電流分布不均勻，愈近導(dǎo)體表面電流密度越大。這種現(xiàn)象稱大。這種現(xiàn)象稱“趨膚效應(yīng)趨膚效應(yīng)”。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)體的有效電阻增。趨膚效應(yīng)使導(dǎo)體的有效電阻

10、增加。加。 頻率越高，趨膚效應(yīng)越顯著。當(dāng)頻率很高的電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，頻率越高，趨膚效應(yīng)越顯著。當(dāng)頻率很高的電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過(guò)，這等效于導(dǎo)可以認(rèn)為電流只在導(dǎo)線表面上很薄的一層中流過(guò)，這等效于導(dǎo)線的截面減小，電阻增大。既然導(dǎo)線的中心部分幾乎沒(méi)有電流線的截面減小，電阻增大。既然導(dǎo)線的中心部分幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，就可以把這中心部分除去以節(jié)約材料。通過(guò)，就可以把這中心部分除去以節(jié)約材料。 因此，在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實(shí)心導(dǎo)線。此外，因此，在高頻電路中可以采用空心導(dǎo)線代替實(shí)心導(dǎo)線。此外，為了削弱趨膚效應(yīng)，在高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細(xì)為了削弱趨膚效應(yīng)，在

11、高頻電路中也往往使用多股相互絕緣細(xì)導(dǎo)線編織成束來(lái)代替同樣截面積的粗導(dǎo)線，這種多股線束稱為導(dǎo)線編織成束來(lái)代替同樣截面積的粗導(dǎo)線，這種多股線束稱為辮線。在工業(yè)應(yīng)用方面，利用趨膚效應(yīng)可以對(duì)金屬進(jìn)行表面淬辮線。在工業(yè)應(yīng)用方面，利用趨膚效應(yīng)可以對(duì)金屬進(jìn)行表面淬火?；?。 圖6.14 深槽轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中沿槽高方向電流的分布(a)轉(zhuǎn)子槽漏磁；(b)電流密度的分布；(c) 導(dǎo)條的有效截面深槽式異步電動(dòng)機(jī)深槽式異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)性能的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)高起動(dòng)性能的三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)(1)深槽式異步電動(dòng)機(jī)深槽式異步電動(dòng)機(jī)(2)雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)雙鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)漏磁強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)漏磁強(qiáng)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流勢(shì)越大，感應(yīng)電流越大，感應(yīng)電流總越大，感應(yīng)電流總是對(duì)原電流起抵消是對(duì)原電流起抵消作用。作用。圖圖6.15 雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與漏磁通雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)與漏磁通(a)雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)；雙鼠籠轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)；(b)雙鼠籠轉(zhuǎn)子的漏磁通雙鼠籠轉(zhuǎn)子的漏磁通雙鼠籠深槽式電動(dòng)機(jī)雙鼠籠深槽式電動(dòng)機(jī) 雙鼠籠深槽式轉(zhuǎn)子，在起動(dòng)時(shí)，由于集膚效應(yīng)，使起動(dòng)電流集中于上部，相當(dāng)于有效截面小，有效電阻大，功率因數(shù)增大，結(jié)果是電機(jī)的起動(dòng)電流減小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大。 正常工作時(shí)，由于轉(zhuǎn)子回路頻率低，集膚效應(yīng)極小，雙鼠籠都發(fā)揮作用，相當(dāng)于有效