三相异步电动机各种启动方法及优化
电机学 chap10三相异步电动机的起动和调速
斜槽
对谐波磁场，相 当于分布绕组的 作用
槽配合
定转子一阶齿谐波
Z1 1 Z2 1
p
p
即：Z1 Z2 , Z1 Z2 2 p
为要消除齿谐波同步转矩，定子齿数与
转子齿数不应相等，它们之间的差数也 不应等于极数。
异步电动机的调速与制动
一、异步电动机调速方法
异步电动机的转速
n 60 f 1 s
第10章 异步电动机的起动、 调速和制动
异步电动机的起动性能
1. 起动电流倍数 2. 起动转矩倍数 3. 起动时间 4. 起动时能量消耗与发热 5. 起动设备的简单性和可靠性 6. 起动中的过渡过程
一、起动电流和起动转矩
起动：从禁止不动到加速到工作转速的过程
要求：在起动时有较大的起动转矩（倍数），较小 的起动电流（倍数）
内层鼠笼有较大的漏抗，电流较小，功率因数较 低，所产生的电磁转矩也较小。
外层鼠笼仅有非常小的漏抗，电流较大，且电阻 较大，起动时所产生的电磁转矩也较大。层鼠笼 又称起动鼠笼。
2．起动过程结束后
转子电流的频率很小，内层鼠笼的漏抗很小， 两个鼠笼转子的电流分配决定于电阻。
内层鼠笼电阻较小，电流较大，运行时在产生 电磁转矩方面起主要的作用，内层鼠笼称为运 行鼠笼。
•由于电流的分布不均匀，等效槽导体的 有效面积减小——集肤效应使槽导体电阻 增加；
•集肤效应作用使槽漏磁通有所减少，转 子漏抗也有所减少，二者均促使起动转矩 增大，改善了起动特性。
•启动瞬间，由于磁路饱和，转子漏抗将 明显减小。
等效截面
深槽式异步电动机
2．正常运行时 在正常运行时，由于转子电流的频率很低，槽导体的 漏抗比电阻小得多，槽中电流将依电阻而均匀分布， 转子电阻恢复到固有的直流电阻。
三相异步电动机启动方法
三相异步电动机启动方法1.直接启动法直接启动法是最简单的启动方法，也是应用最广泛的启动方法之一、它的原理是将三相异步电动机直接连接到电源，通过给电动机施加正常运行的额定电压和频率，实现电动机的启动。
直接启动法的优点是结构简单，启动速度快，适用于小功率电动机。
但缺点是启动电流较大，对电网冲击较大，通常适用于负载较小的电动机。
2.限流启动法限流启动法是通过改变电源电压和电动机的电路连接方式，来控制启动电流，减小对电网的冲击。
2.1降压启动法降压启动法是通过降低电动机的启动电压，来减小启动电流的方法。
常见的降压启动法有使用自耦变压器或稳压器等，将电动机的电压降低到额定电压的一定比例，然后逐渐提高电压至额定电压，从而实现电动机的平稳启动。
降压启动法的优点是启动电流小，对电网冲击小，但缺点是启动速度较慢，适用于负载较大的电动机。
2.2自耦变压器启动法自耦变压器启动法是通过使用自耦变压器来实现电动机的启动。
它的原理是在电动机的输入侧串联一个自耦变压器，通过改变自耦变压器的连接点，来控制电动机的电压和电流。
自耦变压器启动法的优点是启动电流小，启动速度快，适用于负载较大的电动机。
3.变压器串联启动法变压器串联启动法是通过在电动机的输入侧串联一个固定变比的变压器，来改变电动机的电压和电流。
它的原理是通过改变变压器的连接点，来控制电动机的供电电压和额定电流。
变压器串联启动法的优点是启动电流小，启动速度快，适用于负载较大的电动机。
4.频率变换启动法频率变换启动法是通过改变电动机电源的输出频率，来实现电动机的启动。
它的原理是将三相异步电动机的电源经过运算或变换，将供电频率从额定频率逐步降低，直至达到额定频率，并逐步提高电压，从而实现电动机的平稳启动。
频率变换启动法的优点是启动电流小，启动速度快，适用于负载较大的电动机。
缺点是设备成本较高，适用范围有限。
总结起来，三相异步电动机的启动方法有直接启动法、限流启动法（降压启动法、自耦变压器启动法、变压器串联启动法）和频率变换启动法。
三相异步电动机启动方法
三相异步电机的启动方法三相异步电动机的起动方法主要有直接起动、传统减压启动和软启动三种启动方法。
下面就分别做详细介绍。
2.2.1直接起动直接起动，也叫全压起动。
起动时通过一些直接起动设备，将全部电源电压（即全压）直接加到异步电动机的定子绕组，使电动机在额定电压下进行起动。
一般情况下，直接起动时起动电流为额定电流的3〜8倍，起动转矩为额定转矩的1〜2倍。
根据对国产电动机实际测量，某些笼型异步电动机起动电流甚至可以达到8〜12倍。
直接起动的起动线路是最简单的，如图2-2所示。
然而这种起动方法有诸多不足。
对于需要频繁起动的电动机，过大的起动电流会造成电动机的发热，缩短电动机的使用寿命；同时电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能引起短路进而烧毁电动机；另外过大的起动电流，会使线路电压降增大，造成电网电压的显著下降，从而影响同一电网的其他设备的正常工作，有时甚至使它们停下来或无法带负载起动。
这是因为Ts及Tm均与电网电压的平方成正比，电网电压的显著下降，可使Ts及Tm均下降到低于Tz0一般情况下，异步电动机的功率小于7.5kW时允许直接起动。
如果功率大于7.5kW,而电源总容量较大，能符合下式要求的话，电动机也可允许直接起动。
I1st1：电源总容量（kv八）1K3I1N4起动电动总功率（kw）如果不能满足上式的要求，则必须采用减压启动的方法，通过减压，把启动电流Ist限制到允许的数值。
图2-2直接启动原理图2.2.2传统减压起动减压起动是在起动时先降低定子绕组上的电压，待起动后，再把电压恢复到额定值。
减压起动虽然可以减小起动电流，但是同时起动转矩也会减小。
因此，减压起动方法一般只适用于轻载或空载情况。
传统减压起动的具体方法很多，这里介绍以下三种减压起动的方法：(1)定子用接电阻或电抗起动定子绕组用电阻或电抗相当于降低定子绕组的外加电压。
由三相异步电动机的等效电路可知：起动电流正比于定子绕组的电压，因而定子绕组用电阻或电抗可以达到减小起动电流的目的。
三相交流异步电动机的启动调速及制动
三相交流异步电动机的启动调速及制动一、三相交流异步电动机的启动电动机从接入电网开始转动，逐渐增加转速一直达到正常转速为止，这段过程为启动过程，通常只有几十分之一描到几秒钟。
启动电流与启动转矩是衡量电动机好坏的主要依据。
电动机开始转动时转子电路中感应电动势最大，一般为额定情况下的20倍左右。
但由于此时转子电抗也最大，故转子电流为额定情况下的5-8倍。
由于异步电动机转子电能是由定子绕组供给的，所以定子绕组中的电流亦将为额定时的4-7倍。
起动时虽然转子电流较大，但此时电抗也很大，则使转子功率因数c osΦ2很小，所以启动转矩并不大。
启动电流大，电网电压降大，影响其他电气设备的正常工作；其次对于频繁开、停的设备将使其电动机发热，影响电动机的寿命。
启动转矩小，电动机不能带负载启动或是启动时间过长而使电动机温升过高。
衡量电动机启动性能的好坏，主要有如下三点：1、启动电流尽可能小；2、启动转矩尽可能大些；3、启动设备简单、经济，操作方便二、三相鼠笼式异步电动机的启动1、全压启动把电动机直接接到电压与电动机额定电压相等的电网上则称为全压启动。
这种方法的优点是操作简便，成本低；但启动电流较大。
为了保证电动机启动时不引起电网电压下降太多，电动机的额定容量满足下列经验公式的要求时才允许全压启动：Ist/IR≤3/4+上述表达式中Ist表示电动机起动电流，IR表示电动机额定电流，一般情况下Ist大约为4~7倍，因为电动机的额定容量不超过电源变压器容量的15%~20%时都允许全压启动。
2、降压启动降压起动是用降低电动机端电压的办法来减小启动电流。
当电压降低时起动转矩按电压的平方成正比例下降，故此种方法适用于空载或轻载情况下起动。
降压起动有三种方法：a. 串电阻降压起动：这种方法是在三相定子绕组中串接相同电阻（或变阻器）。
分手动与自动控制两种。
b. 星形－三角形降压起动：这种起动方法适用于工作时定子绕组为三角形接法的电动机。
三相异步电动机的起动与调速实验报告
三相异步电动机的起动与调速实验报告LELE was finally revised on the morning of December 16, 2020实验五三相异步电动机的起动与调速—・实验目的通过实验掌握异步电动机的起动和调速的方法。
二.预习要点1.复习异步电动机有哪些起动方法和起动技术指标。
2.复习异步电动机的调速方法。
三.实验项目1-异步电动机的直接起动。
2•异步电动机星形——三角形(*△)换接起动。
3.绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器起动。
4.绕线式异步电动机转子绕组串入可变电阻器调速。
四.实验设备及仪器1- SMEL电力电子及电气传动教学实验台主控制屏。
2.电机导轨及测功机、转矩转速测量(NMEL-13F)。
3.电机起动箱(NMEL-09)。
5-鼠笼式异步电动机(M04)。
6.绕线式异步电动机(M09)。
7.开关板(NMEL-0B5)。
五.实验方法图5-1异步电动机直接启动接线1.三相笼型异步电动机直接起动试验。
按图5-1接线，电机绕组为△接法。
起动前，把转矩转速测量实验箱(NMEL-13F)中“转矩设定"电位器旋钮逆时针调到底，“转速控制"、“转矩控制”选择“转矩控制”，检查电机导轨和NMEL-13F的连接是否良好。
a.把三相交流电源调节旋钮逆时针调到底，合上绿色“闭合"按钮开关。
调节调压观察起动瞬器，使输出电压达电机额定电压220伏，使电机起动旋转。
（电机起动后，观 察NMEL-13F 中的转速表，如出现电机转向不符合要求，则须切断电源，调整 次序，再重新起动电机。
）b .断开三相交流电源，待电动机完全停止旋转后，接通三相交流电源，使 电机全压起动，观察电机起动瞬间电流值，读取电压值U K 、电流值I K 、转矩值 T K ,填入表5-1中。
U N :电机额定电压，V ；表5-1测量值U K （V ）I K （A ）T K O图5-3绕线式异步电动机转子绕组串电阻启动接线图2. 星形——三角形（丫-/\）起动 按图5-2接线，电压表、电流表 的选择同前，开关S 选用MEL-05.a •起动前，把三相调压器退到零 位，三刀双掷开关合向右边（Y ）接 法。
三相异步电动机启动方法
三相异步电动机启动方法1.直接启动法直接启动法是最简单的一种启动方法，直接将电动机连接到电源上，通过启动按钮将电源连接到电动机的定子上。
该方法的优点是结构简单，投资低，但启动电流大，对电网负荷大，容易造成电网压降，同时对电动机和负载有一定冲击。
2.自耦变压器启动法自耦变压器启动法是利用变压器来降低启动电动机的电流和电压的一种方法。
该方法先将电动机连接到较低电压绕组上，通过启动开关在低电压状态下启动电动机。
启动后，将电源切换到较高电压绕组上，使电动机正常运行。
该方法能够有效降低启动电流，减少电网压降，但需要额外的变压器设备，投资较高。
3.带电阻启动法带电阻启动法是通过在电动机的转子电路中串联电阻来限制启动电流的一种方法。
启动时，电动机的转子电路中串联电阻，通过启动按钮将电源连接到电动机的定子上。
待电动机达到一定转速后，电阻逐渐减少，直至完全断开，电动机进入正常工作状态。
该方法能够有效降低启动电流，减少对电网的冲击，但需要额外的电阻设备，且需要手动控制电阻的切换。
4.星-三角起动法星-三角起动法是通过改变电动机的连接方式来降低启动电流的一种方法。
首先将电动机的定子绕组连接成星形，通过启动按钮将电源连接到电动机的定子上，实现星形启动。
待电动机达到一定转速后，切换为三角形连接，电动机进入正常工作状态。
该方法适用于小容量的电动机，能够有效降低启动电流，减少对电网的冲击。
5.频率变换法频率变换法是通过变频器将电源频率变换为适合电动机启动的频率的一种方法。
变频器通过改变输入电源的频率和电压，使电动机能够在较低频率下启动，并逐渐提高频率到额定频率。
该方法能够实现启动电流平滑调整，减少对电网的冲击，但设备投资较高。
以上是一些常见的三相异步电动机启动方法，每种方法都有其适用的情况和优劣势。
在选择启动方法时，需要根据电动机的容量、负载特性和电网条件等因素进行综合考虑，选择最合适的启动方法。
三相异步电动机的起动与调速
三相异步电动机的起动与调速
三相异步电动机是由三条相线和三个电感器组成的电动机，它可以用来调整电动机的
转速，用于驱动各种各样的机械设备和机械设备，如泵、制冷设备、风机、纺织机械和研
磨机械等。
在使用过程中，我们需要正确的起动和调速，以确保电动机的正常运行。
三相异步电动机的起动主要有直接起动和绕组起动两种方式，分别用于低功率和大功
率的电动机。
直接起动只需要将电动机的三个相绕组连接到对应的电源，即可起动电动机。
而绕组起动则需要用一个外置的起动电动机来帮助启动大功率的电动机，以确保电动机的
正常运行。
三相异步电动机调速是指改变电动机的转速和功率输出，从而达到调节电动机运行状
态的目的。
为了调整电动机的转速，可以使用变频器、变阻器和磁控管来实现。
其中，变
频器是利用可变的频率，来控制电动机的转速和功率，而变阻器则是改变电流的大小来调
整速度，而磁控管则是利用可调大小的磁字段，在定宽度脉冲调节之下，改变磁场大小，
以此改变电动机的转速，从而达到调节电动机转速的目的。
三相异步电动机起动与调速既是安全又是关键，一旦有不当的操作，可能会对电动机
的性能产生影响。
因此，在使用三相异步电动机调速之前，应充分考虑电动机的类型、功
率和负荷，以确保其正常运行。
同时，也要确保在安装和操作过程中，能够正确的安装起
动装置，以及恰当的设定和调整，以确保电动机的顺利运行。
绕线式三相异步电动机启动方式
绕线式三相异步电念头启动方法
1.转子回路串接电阻起动：绕线式三相异步电念头可以在转子回路中串入电阻进行起动,如许就减小了起动电流.一般采取起动变
阻器起动,起动时全体电阻串入转子电路中,跟着电念头转速逐渐
加速,应用掌握器逐级切除起动电阻,最后将全体起动电阻从转子
电路中切除.实用于中小功率低压电念头.
2.转子回路串接频敏变阻器起动：频敏变阻器的电阻（电抗）随线圈中所经由过程的电流频率而变.刚起动时,电机转差率最大,转子电流（即频敏电阻线圈经由过程的电流）频率最高,等于电源频率.是以,频敏变阻器的电阻最大,这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻,从而使起动电流减小.跟着电念头转速的加速,转差率逐渐减小,转子电流频率逐渐降低,频敏变阻器电阻也逐渐
减小,最后把电念头的转子绕组短接,频敏变阻器从转子电路中切除.实用于中小功率低压电念头.
3.转子回路串液体变阻器启动：液体变阻器俗称水电阻,顾名思义,在特制的水箱内装有电阻值的液体,液体一般用纯清水参加适量的电解粉按必定比例配制,在水箱的底部有一组静极板,水箱顶部有
一组动极板,动极板在驱动装配的驱动下,在一准时光内降低到与
静极板接触,接触后由外部接触器将水电阻切除,从而实现腻滑启动.实用于大功率高压电念头.
串电阻启动降压启动变频启动直接启动共四种。
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• 一般可达额定转矩的两倍以上。起 动时过高的电流一方面会造成严重 的电网冲击,给电网造成过大的电压 降落,降低电网电能质量并影响其他 设备的正常运行。而过大的转矩冲 击又将造成机械应力冲击,影响电动 机本身及其拖动设备的使用寿命。 因此,通常总是力求在较小的起动起 动电流下得到足够大的起动转矩,为 此就要选择合适的起动方法。
电动机保护器 整理编辑 by 巧克力味的菠萝蜜
近二十多年来,我国对变须调速技术用 于三相交流调压电机电路进行了广泛的 研究,在工业领域得到广泛应用,在某些 领域应用显示出独特的技术优势。本文 对三相异步电动机软启动做了优化分析。 电动机作为重要的动力装置,已被广泛 用于工业、农业、交通运输、国防军事 设施以及日常生活中。直流电动机其调 速在过去一直占统治地位,但由于本身
• 并且转矩较大时，可以拖动较大些的 负载起动。但是自偶变压器体积大, 价格高,也不能拖动重负载起动。它 的特点是可启动10一一40千瓦电机, 遇故障维修方便。 • 3.定子串接电阻起动:外串了电阻,在 电阻上有较大的有功损耗,特别对中 型、大型异步电动机更不经济,因此 在降低了起动电流的同时、却付出了 较大的代价一起动转矩降低得更多, 一般只能用于空载和轻载。它的特点 适合锅炉房食堂等引风机,循环泵,空 载和轻载启动。
• 2.冲击转矩和冲击电流小。软起动器 在起动电机时,是通过逐渐增大晶闸 管的
• 三、软起动的发展方向 • 1.短期展望:软起动将仍然以各种形式 的降困限流)软起动为它主要形式。 从理论上说,性能价格比较高的产品 将占有更大的市场份额.但是,在各种 应用场合,人们对于各种性能的侧重 面不同,使各类起动产品(括传统的星 三角起动)都可能会赢得自己的市场。
• 4.Y一△起动:丫一△起动方法虽然简 单,需一个Y一△转换开关。但是Y一 △起动的电动机定子绕组六个出线端 都要引出来,对于高电压的电动机有 一定的困难,一般只用于△接法380v 电动机。它的特点经济,投人成本小。 但带较大电机对电网有一定影响。随 着电力技术(尤其是集成电路、微处 理器以及新一代电力电子器件)的不 断发展,异步电动机起动过程中的起
• 动电流过高起动转矩过小等问题得 到了很好的解决。从20世纪70年代 开始推广利用变频调速。交流调压 技术制作的软起动器,以及采用微控 制器代替模拟控制电路,以发展成为 现代的电子软起动器. • 二、软启动的特点 • 1.电力半导体开关是无电弧开关和电 流连续的调节,所以电子软起动器是 无级调节的,能够连续稳定调节电机 的起动而传统起动的调节是分档的, 即属于有级调节范围。
• 2.长期展望:交流电机变频调速技术 是当今节电、改善工艺流程以提高 产品质量和改善环境、推动技术进 步的一种主要手段。变频调速以其 有益的调速和起制动性能、高效率、 高功率因数的节电效果、适用范围 广优点,而被国内外公认为最有发展 前途的调速方式。 • 3.变频调速技术未来发展的方向。
• 变频调速技术主要向着两个方发 展:(1)是实现高功率因数、高效率、 无谐波干扰,研制具有良好电磁兼容 性能的“绿色电器”;(2)是向变频器 应用的深度和广度发展。随着变频器 应用领域深度和广度的不断开拓,变 频调速技术将越来越清楚地展示它在 一个国家国民经济中的重要性。可以 预料,现代控制理论和人工智能技术 在变频调速技术的应用和推广,将赋 予它更强的生命力和更高的技术含月 巨。
• 结构原因,例如换向器的机械强度不 高,电刷易于磨损等远远不能适应现 代生产向高速大容量化发展的要求。 而交流电动机,特别是三相鼠笼式异 步电动机,由于其结构简单、制造方 便、价格低廉,而且坚固耐用,惯量小, 运行可靠等优势,在工业生产中得到 了极广泛的应用,也正在发挥着越来 越重要的作用。一、软启动的现状 交流电动机和直流电动机相比存在 许多优点,但当异步电机在起动过程 中又有许多弊病。
• 除了简单的绕组接线切换装置之外, 不需要其他专用起动设备。但是,电 动机的定子绕组不但为△接,有抽头, 而且需要专门设计,制成后抽头又不 能随意变动,它的特点是绕线比较复 杂需要专业人员维护。 • 2.自偶变压器降压起动:自偶变压器降 压起动,比起定子串接电抗器起动, • 当限定的起动电流相同时,起动转矩 损失的较少;比起Y一△起动,有几种抽 头供选用比较灵活,
• 所ห้องสมุดไป่ตู้起动过程是在交流传动系统中, 当异步电动机投人电网时,其转速由 零开始上升,转速升到稳定转速的全 过程。如不采用任何起动装置的情 况下,直接加额定电压到定子绕组起 动电动机时,电机的起动电流可达额 定电流的4一7倍,其转速也在很短时 间内由零上升到额定转速。同时三 相感应电动机起动时的转矩冲击较 大,
• 在选择起动方法时可以根据具体情况 具体要求来选择。对三相鼠笼式异步 电动机的起动电流的限制,通常有定 子串接电抗器起动、Y一△起动、自 藕变压器将压起动、延边三角形起动。 而对绕线式交流电动机,常采用转子 串接频敏变阻器起动、转子串电阻分 级起动。但这些传统的起动方法都存 在一些问题。1.延边三角形起动:采用 延边三角形起动鼠笼式异步电动机,
• 变频软起动将成为软起动的主流。 各种形式的降压软起动将与星三角 起动等技术一起归并为传统的起动 技术。但随着变频器价格的逐渐下 降,可靠性的进一步提高,未来成为 主流产品的软起动装置
• 四、结语随着电力电子技术、计算机 技术、自动控制技术的迅速发展,电 气传动技术面临着一场历史革命,即 交流调速取代直流调速和计算机数字 控制技术取代模拟控制技术已成为发 展趋势。交流电机变频调速技术是当 今节电、改善工艺流程以提高产品质 量和改善环境、推技术进步的一种主 要手段。变频调速以其有益的调速和 起动性能、高效率、高功率因数的节 电效果、适用范围广等优点,