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对于笼型异步电动机，无论采用哪一种降压起动方法来减小起动电流，电动机的起动转矩都随着减小。所以，对某些重载下起动的生产机械（如起重机、带运输机等）不仅要限制起动电流，而且还要求有足够大的起动转矩，在这种情况下就基本上排除了采用笼型转子异步电动机的可能性，而采用起动性能较好的绕线式异步电动机。通常绕线转子异步电动机用转子电路串接电阻或串接频敏变阻器的方法实现起动。 （一）转子电路串接起动电阻器 绕线电阻异步电动机的转子回路串入适当的电阻，既可降低起动电流，又可提高起动转矩，改善电动机的起动性能。其原理如图3—36所示。当异步电动机的转子回路中接入适当的电阻（使R2增大），不仅可以使起动电流减小，而且可以使起动转矩增大。如果使转子回路的总电阻（包括串入电阻）R2与电动机漏感抗X20相等，则起动转矩可达到最大值。 起动时，先将变阻器调到最大位置如图3—37中R′′′Q，然后合上电源开关，转子便转动起来。随着转速的升高，电磁转矩将沿着Tem=f(n)曲线而变化，如图3—35所示。例如起动后转速沿曲线4变化，转速由零升到某值时，切除一段电阻（由R′′′Q减小到R′′Q），此时电动机的转速跳变（由a点到A点），使转矩沿曲线3变化。之后，将串入的电阻逐渐切除，直到全部切除为止，转速上升到正常转速，此时电动机稳定运行于D点（曲线1）。起动完毕后，要用举刷装置把电刷举起，同时把集电环短接。当电动机停止时，应把电刷放下，且将电阻全部接入，为下次再起动作好准备。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有  图3—36 绕线转子异步电动机的起动 图3—37 绕线转子异步电动机的机械特性曲线 绕线转子异步电动机不仅能在转子回路串入电阻减小起动电流，增大起动转矩，而且还可以在小范围内进行调速，因此，广泛地应用于起动较困难的机械（如起重吊车、卷扬机等）上。但它的结构比笼型异步电动机复杂，造价高，效率也稍低。在起动过程中，当切除电阻时，转矩突然增大，会在机械部件上产生冲击。当电动机容量较大时，转子电流很大，起动设备也将变的庞大，操作和维护工作量大。为了克服这些缺点，目前多采用频敏变阻器作为起动电阻。 （二）绕线转子电动机转子串接频敏变阻器 频敏变阻器是一个三相铁心绕组（三相绕组接成星形），铁心一般做成三柱式，由几片或几十片较厚（30～50mm）的E形钢板或铁板迭装制成，其结构和起动线路如图3—38所示。 电动机起动时，电阻绕组中的三相交流电通过频敏变阻器，在铁心中便产生交变磁通，该磁通在铁心中产生很强的涡流，使铁心发热，产生涡流损耗，频敏变阻器线圈的等效电阻随着频率的增大而增加，由于涡流损耗与频率的平方成正比，当电动机起动时（s=1），转子电流（即频敏变阻器线圈中通过的电流）频率最高（f2=f1），因此频敏变阻器的电阻和感抗最大。起动后，随着转子转速的逐渐升高，转子电流频率（f2=sf1）便逐渐降低，于是频敏变阻器铁心中的涡流损耗及等效电阻也随之减小。实际上频敏电阻器相当于一个电抗器，它的电阻是随交变电流的频率而变化的，故称为频敏变阻器，它正好满足了绕线转子异步电动机起动的要求。 本文来自www.eadianqi.com  图3—38 频敏电阻器降压起动 a）频敏变阻器的结构示意图；b）起动线路图 由于频敏变阻器在工作时总存在着一定的阻抗，使得机械特性比固有机械特性软一些，因此，在起动完毕后，可用接触器将频敏变阻器短接，使电动机在固有特性上运行。 频敏变阻器是一种静止的无触点变阻器，它具有结构简单、起动平滑、运行可靠、成本低廉、维护方便等优点。 [例1] 现有一台异步电动机铭牌数据如下：PN=10kW，nN=1460r/min，UN=380/220V，星/三角联结，ηN=0.868，cosφ1N=0.88，IQ/IN=6.5，TQ/TN=1.5，试求：（1）额定电流和额定转矩；（2）电源电压为380V时，电动机的接法及直接起动的起动电流和起动转矩；（3）电源电压为220V时，电动机的接法及直接起动的起动电流和起动转矩；（4）要求采用星—三角起动，其起动电流和起动转矩。此时能否带60%和25%PN负载转矩。  不管星形联结还是三角形联结，定子绕组相电压相同（等于其额定相电压），则 本文来自www.eadianqi.com TN=9550PN/nN=9550×10/1460N?m （2）电源电压为380V时，电动机正常运行应为星形联结，直接起动时： IQY=6.5INY=6.5×19.9A=129.35A TQY=1.5TN=1.5×65.4N.m=98.1N.m （3）电源电压为220V时，电动机正常运行应为三角形联结，直接起动时： IQD=6.5IND=6.5×34.4A=224A TND=1.5TN=1.5×65.4N?m=98.1N?m （4）星—三角起动只适用于正常运行为三角形的电动机，故正常运行应在三角形，相应电源电压为220V。起动时为星形联结，定子绕组相电压等于其额定相电压的1/  ，即127V。所以IQY=1/3×IQD=1/3×224A=74.6A TQY=1/3×TQD=1/3×98.1N.m=32.7 N.m 60%TN负载下起动时的反抗转矩 T2Q=0.6TN=0.6×65.4N.m=39.2 N.m T2Q>TQ，故不能移动。 25%TN负载下起动时的反抗转矩 T2Q=0.25TN=0.25×65.4N.m=16.4N.m T2Q<TQ，故能起动。 通过以上计算可知，采用不同的起动方法时，其起动电流及起动转矩的大小是不同的。如要使电动机带负载起动，必须使起动转矩大于反抗转矩。 本文来自www.eadianqi.com 第二节 鼠笼式异步电动机的起动 鼠笼式异步电动机Y－△启动电路（时间继电器自动切换）  鼠笼式异步电动机Y－△自动启动电路（时间继电器自动切换） 该电路电动机启动过程的Y－△转换是靠时间继电器自动完成的。 控制电路分析如下： 1、合上空气开关QF引入三相电源。 2、按下启动按钮SB2，交流接触器KM1线圈回路通电吸合并通过自己的辅助常开触点自锁，其主触头闭合接通电动机三相电源，时间继电器KT线圈也通电吸合并开始计时，交流接触器KM3线圈通过时间继电器的延时断开接点通电吸合，KM3的主触头闭合将电动机的尾端连接，电动机定子绕组成Y形连接，这是电动机在Y形接法下降压启动。 3、当时间继电器KT整定时间到时后，其延时常开触点打开，交流接触器KM3线圈回路断电，主触点打开定子绕组尾端的接线，KM3的辅助常闭触点闭合为KM2线圈的通电做好准备。 4、时间继电器KT动作使，其延时常开触点闭合，接通KM2线圈回路，使得KM2通电吸合并通过自己的辅助常开触点自锁，KM2主触头闭合将定子绕组接成三角形，电动机在△接法下运行。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 5、电动机的过载保护由热继电器FR完成 6、线路中的互锁环节有：KM2常闭触点接入KM3线圈回路。 KM3常闭触点接入KM2线圈回路。 7、空气开关下面的电流互感器和电流表，是为了测量电动机电流，便于监视电动机的运行情况。 安装注意事项： 1、Y－△降压启动电路，只适用于△形接线，380V的鼠笼异步电动机。不可用于Y形接线的电动机应为启动时已是Y形接线，电动机全压启动，当转入△形运行时，电动机绕组会应电压过高而烧毁。 2、接线时应先将电动机接线盒的连接片拆除。 3、接线时应特别注意电动机的首尾端接线相序不可有错，如果接线有错，在通电运行会出现启动时电动机左转，运行时电动机右转，应为电动机突然反转电流剧增烧毁电动机或造成掉闸事故。 4、如果需要调换电动机旋转方向，应在电源开关负荷侧调电源线为好，这样操作不容易造成电动机首尾端接线错误。 5、起动时间； 起动时间过短；起动时间过短电动机的转速还为提起来，这时如果切换到运行，电动机的启动电流还会很大，造成电压波动。 起动时间过长；起动时间过长电动机的转速随以转起来，但因起动时间过长，电动机会应低电压大电流电动机发热烧毁。 本文来自www.eadianqi.com 起动时间调整；为了防止起动时间过短或过长，时间继电器的初步时间确定一般按电动机功率1KW约0.6~0.8秒整定。 6、电动机Y－△降压启动电路，由于启动力矩只有原来的 ，所以只适用于轻载或空载的电动机。 常见故障： 1、Y启动过程正常，但按下SB3后电动机发出异常声音转速也急剧下降，这是为什么？ 分析现象：接触器切换动作正常，表明控制电路接线无误。问题出现在接上电动机后，从故障现象分析，很可能是电动机主回路接线有误，使电路由Y接转到△接时，送入电动机的电源顺序改变了，电动机由正常启动突然变成了反序电源制动，强大的反向制动电流造成了电动机转速急剧下降和异常声音。 处理故障：核查主回路接触器及电动机接线端子的接线顺序。 2、线路空载试验工作正常，接上电动机试车时，一起动电动机，电动机就发出异常声音，转子左右颤动，立即按SB1停止，停止时KM2和KM3的灭弧罩内有强烈的电弧现象。这是为什么？ 分析现象：空载试验时接触器切换动作正常，表明控制电路接线无误。问题出现在接上电动机后，从故障现象分析是由于电动机缺相所引起的。电动机在Y起动时有一相绕组为接入电路，电动机造成单相启动，由于缺相绕组不能形成旋转磁场，使电动机转轴的转向不定而左右颤动。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有 处理故障：检查接触器接点闭合是否良好，接触器及电动机端子的接线是否紧固。 3、空载试验时，一按起动按钮SB2，KM2合KM3就噼叭噼把切换不能吸合。这是为什什么？ 分析故障：以启动KM2和KM3就反复切换动作，说明时间继电器没有延时动作，一按SB2起动按钮，时间继电器线圈得电吸合，接点也立即动作，造成了KM2和KM3的相互切换，不能正常启动。分析问题出现在时间继电器的接点上。 处理故障；检查时间继电器的接线，发现时间继电器的接点使用错误，接到时间继电器的瞬动接点上了，所以一通电接点就动作，将线路改接到时间继电器的延时接点上故障排除。 （时间继电器往往有一对延时动作接点，还有一对瞬时动作接点，接线前应认真检查时间继电器的接点的使用要求。） |