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电机与拖动基础(第20讲)主讲人：王永忠 杭州电子科技大学自动化学院 2013.5.21

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第8章 三相异步电动机的启动及制动8.1 三相异步电动机直接启动 8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动 8.3 高启动转矩的三相鼠笼式异步电动机 8.4 绕线式三相异步电动机的启动 8.5 三相异步电动机的各种运行状态

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第八章 三相异步电动机的启动和制动对于他励直流电动机在解决电动机调速问题的同 时，顺便解决了电动机的启动，不必离开调速方法去 单独考虑启动方法。三相异步电动机的启动却和直流 电动机不同，启动和调速是两个不同的问题。尽管某 些情况下可以用同样的方法，但是更多的情况下，对 于三相异步电动机启动和调速必须分别研究。

8.1 三相异步电动机的直接启动对于电动机来说最简单、最直接的启动方法就是 我们大家能最先想到的直接启动法。

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nn1固有机械特性电流特性

Ts

0

直接启动

Is

T I

I s K I I N (4 ~ 7) I N

Ts KT TN (0.9 ~ 1.3) I N

三相异步电动机直接启动，大的启动电流对于电机 和电力变压器的将产生很大的影响。

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下两种情况不允许直接启动：①变压器与电动机 容量之比不足够大；②启动转矩不能满足要求。

I 1s I ' 2 s

U12 2 ( R1 R2 ) ( X 1 X 2 )2

3 pU1 R2 Ts )2 ( X1 X 2 )2 ] 2 f1[( R1 R2降低启动电流的方法有：①降低电源电压；②加 大定子边电抗或电阻；③加大转子边电阻或电抗。 加大启动转矩的方法只有适当加大转子电阻，但 不能过分，否则启动转矩反而可能减小。

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8.2 三相鼠笼式异步电动机降压启动8.2.1 定子串接电抗器启动 若定子回路串电阻启动，也属于降压启动，也可 以降低启动电流。但由于外串的电阻上有较大的有功 功率损耗，特别对中型、大型异步电动机更不经济。

Rk jX k U 1

jX U 1只能用于 空载或轻 载启动

Rk jX k U 1

I 1s

I 1s

直接启动

定子串电抗器启动

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8.2.2 Y- 启动C

B

K1运行

6 3 5

1 4 2

K2启动

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8.2.3 自耦变压器(启动补偿器)降压启动 ~ B A C熔断器

K

运行 启动

03~M

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8.3 高启动转矩的三相鼠笼式异步电动机8.3.1 高转差鼠笼式异步电动机

nn1

普通鼠笼式 高转差率 起重冶金 力矩式

T0Tm

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8.3.2 深槽式鼠笼异步电动机

in n1普通异步电动机

深槽式异步 电动机

T

槽漏磁通分布

电流密度

h

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8.3.3 双鼠笼异步电动机内笼机械特性 合成机械特性

n n1

T转子槽与漏磁通 外笼机械特性

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8.4 绕线式三相异步电动机的启动8.4.1 转子串频敏变阻器启动频敏变阻器是一个三相铁心线 圈，它的铁心是由实心铁板或钢板 叠成，板的厚度为30-50mm。

如图 所示：接触器触点K断开时，电动 机转子串入频敏变阻器起动。启动 过程结束后，接触器触点K再闭合， 切除频敏变阻器，电动机进入正常 运行。

Z p R p jX P

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n n1

普通异步电动机

串频敏变 阻器

T启动过程中，随着转速的升高，转子的回路电流 R p 和励磁电感 X p 都随着频 sf 1 逐渐降低。励磁电阻 频率 sf1 很低，近似认 率的下降而自动的减小。启动结束后， 为 Z p 0 ,频敏变阻器不起作用。

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8.4.2 转子串电阻分级启动

~ A

B

C

s n0 s0 s1s2

串电阻三级启动jf d

n1

h

0 1

k g

R2

K1 K2 K3

K1 K2 K3

b

2 R2 Rs1 RZ1 cR2 Rs1 Rs 2 RZ 2

e

3

1

0TL T2

aT1

T

R2 Rs1 Rs 2 Rs3 RZ 3

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8.5 三相异步电动机的各种运行状态8.5.1 电动运行

n n1 A n1B TL TL 0

正向电动

1 2Ts

T

3反向电动

C

n1

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8.5.2 能耗制动

能耗制动的基本原理

三相异步电动机处于电动 运行状态的转速为n,如果突 然切断电动机的三相交流电源， 同时把直流电通入它的定子绕 组，例如开关K1打开、K2闭合， 结果，电源切换后的瞬间，三 相异步电动机内形成了一个不 旋转的空间固定磁动势。

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n1 2 T0n1

书上有误n3n1

B TL1

A

1

TL 2 TL1 T

C

2

能耗制动拖动位能性恒转矩负载，当速度到达零点 时，不仅要切断直流电源而且还要抱闸设备。书上有误

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8.5.3 反接制动 反接制动过程: 处于正向电动运行的三相绕线式 异步电动机，当改变三相电源的相序时，电动机便进 入了反接制动过程. 反接制动过程中，电动机电源相 序为负序。

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~ A

B

C

n

K1

K2

n1

B TL C

A TTL

0

3~M

n1

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机械功率为

1 s 0 Pm 3I 2 R2 s2

从定子到转子的电磁功率为 2 R2 PM 3I 2 0 s 转子的铜耗为

pcu 2

2 PM Pm PM Pm 3I 2 R2

转子回路中消耗了从电源输入而来的电磁功率及由 负载送入的机械功率，数值很大，在转子回路中必须串 入较大的外串电阻，以消耗大部分转子回路铜损耗，保 护电动机不致由于过热而损坏。所谓大电阻是指比起动 电阻阻值还要大。

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nn1

B

C T 0 TL 2 TL1 DL1

n1

从图上我们可以看出,如果电 动机拖动负载转矩较小的反抗性 A 恒转矩负载运行，或者拖动位能 性恒转矩负载运行，这两种情况 下，如果进行反接制动停车，那 T 么必须在降速到n=0时切断电动 机电源并停车，否则电动机将会 反向起动，三相异步电动机反接 制动停车比能耗制动停车速度快， 但能量损失较大。

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