三相异步电动机的起动
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实验报告：三相异步电动机的起动与调速一、实验目的1.学会使用三相异步电动机进行起动和调速实验；2.理解三相异步电动机的工作原理和特性；3.掌握控制电源频率和电压对电动机起动和调速的影响。
二、实验原理1.三相异步电动机的起动三相异步电动机的起动可以分为直接起动、通过降压启动器起动和通过自耦变压器起动等几种方式。
实验中我们采用的是直接起动方式。
直接起动是将三相电源直接接到电动机的定子绕组上，通过电源的三相电流激励定子绕组产生磁场，使得电动机启动转矩产生，从而实现电机的起动。
2.三相异步电动机的调速三、实验装置和仪器1.三相异步电动机：用于实现起动和调速实验。
2.控制电源：用于提供三相交流电源，调整电源频率和电压。
3.电压表和电流表：用于测量电源电压和电流。
4.转速计：用于测量电动机转速。
5.手动控制开关。
四、实验步骤1.连接实验电路：将三相异步电动机与控制电源、电压表和转速计连接起来，根据电路图正确接线。
2.起动实验：将控制电源调至合适的频率和电压，打开电源开关，记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
3.调速实验：保持电动机运行状态，通过改变控制电源的频率和电压，逐渐增大或减小转速，同时记录相应的电源频率和电压。
五、实验结果与分析1.起动实验结果：记录电动机的起动时间，并观察电动机的起动转矩和转速情况。
2.调速实验结果：通过改变控制电源的频率和电压，记录相应的转速和电源频率和电压，并绘制转速和电源频率、电压的关系图。
六、实验结论通过实验我们可以得到以下结论：1.三相异步电动机可以通过改变电源频率和电压来实现起动和调速；2.电源频率和电压对电动机起动和调速有直接的影响；3.控制电源的频率和电压可以调整电动机的转速；七、实验总结通过本次实验，我深入了解了三相异步电动机的起动和调速原理和特性。
在实验中，我掌握了使用三相异步电动机进行起动和调速的操作方法，并学会了通过改变电源频率和电压来调整电动机的转速。
三相异步电动机的三种起动办法
三相异步电动机的三种起动办法1，直接起动。
但三相异步电动机直接起动时电流可到达额外电流的6-7倍，对电网的冲击较大，分外是大功率电动机。
2，降压起动。
降压起动首要有热自藕降压起动和星三角降压起动。
热自藕降压起动是指经过自藕变压器在起动时下降电机电压，一同下降起动电流。
通常下降为额外电压的55%-75%摆布。
利益是可以经过改动自藕变压器的抽头圈数便本地改动起动电压。
缺陷是需求用到自藕变压器，本钱较大。
星三角降压起动是指经过改动电机的接线办法而改动起动电压，然后下降起动电流的一种办法，只能适用于正常接线办法为三角形接法的电机。
在起动时，运用继电器办法使电机接线办法为星形，此刻电机的每相电压下降为正本的根号三分之一，电机转速到达额外转速的80%摆布，操控继电器改动电机接线办法为三角形，电机开规矩常工作。
利益是可以节约自藕变压器，下降本钱，一同接线办法简略，牢靠性较大。
缺陷是无法改动起动电压的比率，一同无法运用在星形接法的电机。
3，频敏电阻起动。
频敏电阻起动是指在电机起动时在主路中串联频敏电阻，然后下降起动电流。
频敏电阻可以滑润地改动起动电流，对电网的冲击较小，是较为志向的起动办法。
但是如今大功率的频敏电阻都是选用电感的办法，所以在运用时会发作较大的电磁
涡流，会下降电网的功率因数。
简述三相异步电动机的三种起动方法
简述三相异步电动机的三种起动方法
三相异步电动机是最常用的工业电动机之一，它可以通过以下三种起动方法来启动：
1. 直接起动法：这是最简单和常见的起动方法，通过将电动机直接连接到电源，启动时电动机会受到额外的负载和电压上升的冲击。
直接起动法适用于小型电动机和负载较小的场景。
2. 自启动法：自启动法是通过给电动机的辅助绕组施加外部电源来实现的。
这个外部电源称为启动绕组，它可以产生额外的磁通，提供启动所需的转矩。
一旦电动机达到足够的速度，启动绕组会自动断开，电动机会在主绕组上正常运行。
自启动法适用于一些负载较大或起动时需求较大转矩的场景。
3. 变压器起动法：变压器起动法是通过将电动机的定子绕组和转子绕组连接到两个不同的变压器绕组上，实现控制启动。
控制系统可以通过调节变压器的绕组比例来调整转矩和电压，使电动机在起动过程中得到逐渐增加的电压和转矩。
变压器起动法适用于大型电动机和起动时需求较高转矩的场景，它可以实现平稳的加速和控制。
三相异步电动机的起动与调速实验原理
三相异步电动机的起动与调速实验原理三相异步电动机是工业和家庭使用中最普遍的电动机。
其结构简单、性能稳定、故障率低、使用寿命长、维护成本低等优点，使得其被广泛应用于各种机械设备、压缩机、水泵、风扇等领域。
起动和调速是三相异步电动机运行的两个重要参数。
起动是指当电动机停止工作后重新启动的过程，调速是指根据工况需要改变电动机转速的过程。
本实验旨在探究三相异步电动机的起动和调速原理，并提供相关实验过程和数据分析。
一、起动实验原理三相异步电动机旋转时，电机产生的磁通量与旋转的同步速度不同。
当电动机停止后，转子上的磁通量与定子绕组中的磁通量存在差异。
这种差异会产生感应电动势，从而产生电流，这个过程被称为转子电动势或者诱导电动势。
在起动过程中，需要通过外部直流电源加上励磁电流，与转子电动势产生作用，使转子开始旋转。
起动时，电源的直流电压加到电动机定子绕组上，电动机的转子开始旋转，开始产生诱导电动势。
当转子旋转速度接近同步速度时，电动机称为同步运行。
在起动期间，由于初始转矩低，转子转速较慢，同步速度不易达到。
这时候，为了防止电动机过载，需要启动电动机保护器，保护器中的热继电器会自动切断电源，从而保护电动机。
二、实验过程1. 实验设备准备：三相异步电动机、电源电缆、电池、保护器、电流表、万用表、转速表、电阻箱等。
2. 接线并设定电流值：将电动机与电源电缆接入，接线过程中需要注意接线正确。
设定适当的电流值，并开始记录数据。
3. 启动电动机：通过保护器开关启动电动机，等待电动机开始旋转。
4. 记录数据：记录电动机转速、电流和电压值，同时获得电动机启动时间和转矩。
5. 重复实验：重复上述步骤，多次进行实验并记录数据，以便进行平均数计算和结果验证。
三、数据分析在起动实验中，需要记录的数据包括电动机启动时间、电流、电压和转速值。
在多次实验后，根据数据计算出平均值，并进行结果分析。
启动时间：启动时间是电动机开始运转到转子开始旋转的时间间隔。
三相异步电动机启动方式
三相异步电机起动方式是？1、直接起动，电机直接接额定电压起动。
2、降压起动：（1）定子串电抗降压起动（2）星形-三角形启动器起动（3）软起动器起动（4）用自耦变压器起动这几种降压起动方式根据什么条件选择？它们的优缺点是什么？三相异步电机降压起动方式选择比较:（1）实行降压起动的目的是为了减小线路的浪涌，保障变压器正常供电。
电机直接启动它的启动电流是额定电流的7倍。
（2）星-三角降压起动：启动电流是额定电流的2.3倍。
但星三角启动的力距较小，只能轻负载的电机可以启动。
一般叫重负启动荷设备不能用。
星三角启动造价轻、体积小、操作方便。
（3）软起动：软启动是，由变频器无级变速启动，一般用于须要调速的设备上，而单一为启动电机的基本不用。
造价最大、使用方便、运行平稳。
（4）自耦变压器降压起动：自耦变压启动由于它可以按要求调整启动电流，所以它的启动力距比较大，适合重负载启动，或大型机械设备。
它的体积大、造价也大、操作麻烦。
三相异步电动机的七种调速方式（一）三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s)从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。
从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速两种。
一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接线方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：具有较硬的机械特性，稳定性良好；无转差损耗，效率高；接线简单、控制方便、价格低；有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。
变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。
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。
三相异步电动机启动,自锁,停止原理图
三相异步电动机启动,自锁,停止原理图
三相电动机的启动,自锁,停止的原理图：
1、启动：合上三相隔离开关QS，按起动按钮SB2，按触器KM的吸引线圈得电，3对常开主触点闭合，将电动机M接入电源，电动机开始起动。
同时，与SB2并联的KM的常开辅助触点闭合，即使松手断开SB2，吸引线圈KM通过其辅助触点可以继续保持通电，维持吸合状态。
2、自锁：由于KM的自锁作用，当松开SB2后，电动机M仍能继续起动，最后达到稳定运转。
3、停止：按停止按钮SB1，接触器KM的线圈失电，其主触点和
辅助触点均断开，电动机脱离电源，停止运转。
三相异步电动机的启动
三相异步电动机的运行
（2）绕线式三相异步电动机转子串 电阻启动时的机械特性曲线
在整个启动过程中，保持电动机的 转矩在Tst1和Tm之间变化，直到转子中 所串接的电阻器被全部切除，电动机便 稳定运行在额定转速，启动过程结束。
绕线型异步电动机转子串电 阻有级启动机械特性曲线
启动过程中铁损耗和等效电阻不断减小,相当于逐渐 切除转子电路串入的电阻。
绕线型异步电 动机转子串频 敏变阻器启动
三相异步电动机的运行
（2）绕线式三相异步电动机转子串频敏变阻器启动原理
启动时，频率最大，相应频敏变阻器的铁心中涡流损耗
最大，所以频敏变阻器的等效电阻也是最大，既限制了启动
电流，又提高了功率因数，增大了启动转矩。
三相异步电动机的运行
（3）绕线型异步电动机转子串电阻启动优缺点 既能减小启动电流，又能增大启动转矩，因此适合于重载 启动的场合，例如起重机械、卷扬机、龙门吊等。 价格昂贵，启动设备笨重，启动过程电能浪费多；电阻段 数较少时，启动过程转矩波动大；而电阻段数较多时，控制线 路复杂，所以一般只设计为2~4段。
3） 降压启动适用范围。
只适用于正常运行时定子绕组接成△形的笼式异步 电动机。
三相异步电动机 降压启动电路
三相异步电动机的运行
（2）定子绕组串电阻降压启动 1）定子绕组串电阻降压启动方法。
启动时，在定子绕组与电源之间串入启动电阻进 行分压，启动完毕时将电阻短接，电动机全压运行。
2）定子绕组串电阻降压启动原理。
定子绕组串电阻 降压启动原理图
三相异步电动机的运行
（3）自耦变压器降压启动
1）自耦变压器降压启动方法。
启动时，在定子绕组与电源之间串入自耦变压器来降 低加在电动机定子绕组上的电压，待电动机转速上升到接 近额定转速时，再将电动机与自耦变压器断开，接入额定 电压,电动机在全压下加速到额定转速运行。
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流的集肤效应。
h
2）深槽式三相鼠笼异步电动机 电机刚起动时，转子电流集肤效应现象明显，
使得绝大多数转子电流都被挤到槽口很小部分的 导体内（如下图），实际转子导条的电 阻值明显增加，因此起动时起动 电流较小，起动转矩却较大。
随着转子转速的提高，集肤 效应逐渐减弱，转子电阻随转速 就慢慢减小，因此这种电机既限 制了起动电流，同时在整个起动 过程中都有较大的电磁转矩。
设串电抗时定子电压 U&1' 与直接起动时定子额
定电压 U&N 的比值为 u 。则：
U1/ u Zk
UN
Zk X
I
' s
U1/
u
Zk
Is UN
Zk X
Ts' Ts
U1/ UN
2
u2
Zk Zk
X
2
X
1u u
Zk
2）Y－△起动
对于正常运行时定子
绕组采用“D”联结的异步电
动机，起动时定子“Y”联结，
I
'' s
U'
N2
Is U N N1
自耦变压器高压侧的起动
电流
I
' s
，与
I
'' s
之间的关系为：
I
' s
U'
N2
I
'' s
UN
N1
因此，自耦变压器降压起动与直接起动相
比，供电变压器（或电网）提供的起动电流之
间关系为：
I
' s
Is
N2 N1
2
自耦降压起动，与直接
起动时，起动转矩之间关系
3）双笼式三相鼠笼异步电动机 电机转子上装有并联的两套鼠笼：内笼导
条截面大，电阻小；外笼导条截面小电阻大。
电机起动时，电流分布也主 要决定于漏电抗的大小和分布（ 电流集肤效应），转子电流主要 由外笼流通，外笼为起动笼。
正常运行时，集肤效应基本 消失，电流主要由内笼流通，内 笼为运行笼。
本节小结: 起动转矩比较大的鼠笼电机，实现的办法
U U
' 1
1
2
1 3
3）自耦降压起动
三相鼠笼型电动机采
用自耦变压器降压起动时，
开关 K投向起动侧，起动完
毕后开关 K投向运行侧。自
耦降压起动时电动机电压下
降为 U ' ，与直接起动时电
压 UN
的关系为 U ' N2
U N N1
电动机降压起动时电流为
I
'' s
，与直接起动
时的起动电流 Is 之间关系为：
我们对第一个指标最为关注，因为很大 的起动电流会使供电变压器输出电压明显下 降，这样会影响变压器的其它用户的正常用 电，以及对本身电机的起动产生不利影响。
第一节 三相异步电动机的直接起动
电机投入电网，电动机从静止状态转起来，
升速到稳定运行时的转速，这个过程称为启动
过程。
n I
0
异步电动机在
额定电压下直接起
有：1）鼠笼用电阻率较高的材料；2）改变转 子槽型，利用集肤效应。它们都增大了起动转 矩，减小了起动电流。
起动完毕后换成“D”联结。
这样起动时，每相起动电压
大小和直接起动时每相电压
大小之间的关系：
U1'
U1 3
UN 3
每相起动电流 IY 为:
IY U1' U N 3 1
I U1
UN
3
起动线电流
I
' s
为:
I
' s
IY
1 3
I
，
I I
' s
s
I 3 3I
1 3
起动转矩 Ts' 为:
Ts' Ts
动时，起动电流倍
数 Is ＝4 —7，起
IN
动转矩倍数
Ts
＝
TN
1.4—2.2。
0
Ts
I s
T
启动电流大的影响： 对电动机本身影响不大； 供电变压器容量远大于电动机容量时，影响不
大； 供电变压器容量比电动机容量大得不多时，启
动电流使得变压器输出电压大幅下降，电动机启 动转矩会下降，电机无法启动，另外影响变压器 所带的其它负载。所以对于供电变压器容量比电 动机容量大得不多时，不允许直接启动。
2）深槽式三相鼠笼异步电动机
由于电机转子槽型深而窄，因此转子漏
抗相对普通电机的要大；在电机起动时，转
子频率 f2 sf1 较高，转子漏抗相对其电
阻值也大，这样使得转子电流的大小主要决
定于转子漏抗的大小。
0iBiblioteka 因此转子导条内电流的分布是不均
匀的：槽底部分电抗大，电流小，槽口
部分电抗小，电流大，这种现象称为电
主要内容：
1.了解三相异步电动机直接起动的特点 2. 掌握三相鼠笼异步电动机的降压起动的三 种方式 3. 熟悉高启动转矩的鼠笼异步电动机的原理
4. 掌握线绕型三相异步电动机的起动原理
起动性能指标
起动电流倍数 Is 、起动转矩倍数 Ts 、
IN
TN
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等。
第三节 高起动转矩的三相鼠笼型异步电动机
1）转子电阻值较大的鼠笼型异步电动机 普通浇注的鼠笼都采用铝，有些鼠笼采用
合金铝（锰铝或硅铝），或者改变转子槽型， 减小导体截面积；普通焊接式的鼠笼采用紫铜， 用些采用电阻率较高的黄铜，目的都是为了增 加转子电阻值。 机械特性曲线1为普通 鼠笼电机的；曲线2为高转 差率电机的；曲线3为起重 冶金用电机的。
2）深槽式三相鼠笼异步电动机 这种电机转子槽型深而窄，其深宽比约为
10－20，而普通鼠笼型异步电动机这个比值不 超过5。
转子导条中有交流电流流过时， 其槽漏磁通分布如图所示：和槽底部 分的导体交链的漏磁较多，而和槽口 部分的导体交链的漏磁很少，这样对 应于槽底部分导体的漏抗要远远大于 槽口部分导条的漏抗。
启动时希望启动转矩大，而启动电流小。 通常，只有在7.5kW容量的小型鼠笼型电动
机可采用直接启动。直接启动优点是不需要专 门设备，缺点是启动电流大。
降低启动电流的方法：降低电压起动 加大启动转矩的方法：绕线式电机增加转子电阻
第二节 三相鼠笼型电动机降压起动
1）定子串电抗器（电阻器）起动
电抗器起到了分压作用，
K1
作用在定子绕组上的电压降
低了，绕组中起动电流和电
压成正比，当然起动电流减 jX
K2
小了，以满足对起动电流的
要求。起动完毕后闭合
K
，
2
电机进入正常运行。
M
Rk
jXk
U& N I&s
jX
Rk
jX k
U& N I&s'
U&1'
Is
U
直接启动
N
Zk
定子串电抗器启动
I' UN
U' 1
UN
s Zk jX Zk Zk X
为：
Ts' Ts
U' UN
2
N2 N1
2
起动方法 直接起动
起动电压相对 起动电流相对 起动转矩
值（电动机相 值（供电变压 相对值
电压）
器线电流）
1
1
1
启动设备 最简单
串电抗起动
u
Y－ △起动
1
3
自耦降
压起动
u
u
u2
一般
1
1
简单，只适用于
3
3
D联结380V电机
u2
u2
较复杂
这里介绍的几种鼠笼型电动机降压起动的方法， 主要目的是限制起动电流，但同时起动转矩也不同程 度的降低了，因此只适用于轻空载起动。