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第一章序言
目前,交流感应电动机以其低成本、高可靠性和少维护等优点在各种工业领域中得到广泛的应用。但是,它在直接起动时,存在着两个缺点,首先它的起动电流可高达额定电流的5—7倍,这要求电网裕量比较大,而且降低电气控制设备的使用寿命,增加维护成本。其次,起动转矩可达正常转矩的两倍,这会对负载产生冲击,增加传动部件的磨损和额外的维护。基于以上原因,产生了交流感应电动机降压起动设备。
传统的降压起动方法有定子电路串电抗器(或电阻器)降压起动、自耦变压器降压起动和星形-三角形起动三种,每种都有各自的缺点。电动机定子电路串电抗器(或电阻器)降压起动时,存在着起动转矩严重减小,而且当串入电阻降压起动时,损耗较大。自耦变压器降压起动设备体积庞大、成本高,而且还存在与负载匹配的电动机转矩很难控制等缺点。电动机用星形-三角形起动设备时,在切换瞬间会出现很高的电流尖峰,产生破坏性的动态转矩,其引起的机械振动对电动机转子、轴连接器、中间齿轮以及负载等都是非常有害的。
由于传统的降压设备存在许多缺点,这才出现了电子软起动装置。这种起动装置功率部分由晶闸管组成,应用晶闸管相移技术,使加到电动机上的电压按某一规律慢慢达到全电压。通过适当地设置控制参数,可以使电动机的转矩和电流与负载要求得到较好的匹配。表1列出了各种起动方式的比较。
表1 笼型电动机不同起动方式的比较[6]
起动方式
直接起动
自耦变压起动
定子串电阻起动
星—三角起动
软起动
起动直流Ist为直接起动电流Idst的倍数
1
~
~

可设定,
起动转矩Mst为直接起动转矩Mdst的倍数
1
~
~

可设定,
起动级数
1
4、2或3
3或2
2
连续无级
第二章异步电动机概述
第一节鼠笼式异步电动机的起动方式
一、鼠笼式异步电动机的直接起动
所谓直接起动,就是利用电磁开关设备把电动机的定子绕组直接接到额定的电网上。直接起动的优点是起动设备和操作都比较简单,其缺点则如上面所述,起动电流大,而起动转矩并不大。为了利用直接起动的优点,在生产机械对起动过程要求不高的场合,可以将电动机直接投入电网起动。鼠笼电动机在设计时都是按直接起动时的电磁力和发热来考虑其机械强度和热稳定性的,因此从电动机本身来讲,鼠笼式异步电动机允许直接起动。但若电网容量不够大,则电动机的起动电流可能使电网电压产生较大的波动,影响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作。
二、鼠笼式异步电动机的降压起动
(或电阻)降压起动线路[1]
Starting circuit of the startor of squirrel cage motor in series with reactance (or resistir) with voltage decreased
电动机起动时的转子电流与外加电压成正比,因此,如果电动机所接电网的容量不够大,不允许采用直接起动时(一般来说电动机的功率大于30KW时都不允许直接起动),可以采用降低外加电压的办法来减小起动电流,这是所谓的降压起动。
下面介绍三种常用的降压起动的方法。
(或电阻器)降压起动
定子电路接电抗器(或电阻器)。起动时合上开关K1,将电抗器(或电阻器)接入定子电路,待转速接近稳定值时,再合上开关K2,切除电抗器(或电阻器)。由于起动时,起动电流在电抗器(或电阻器)上产生了一定的压降,使加在电动机上的端电压降低了,因而限制了起动电流。调节所串电抗值(或电阻值)的大小可以达到所要求的起动电流。
降压后起动转矩减小的程度分析如下。电动机在额定电压起动时的起动电流为Iq,起动转矩为Mq。串入电抗(或电阻)后,使起动电流减小为I´q。令K=Iq/I´q,并称为起动电流倍数,它是大于1的数。如果认为在降低电压时的电机参数仍保持不变,则加在电动机上的端电压减小到Uq=Ue/K,根据起动转矩与所加电压平方成正比的关系,可以得起动电流和转矩与直接起动时的电流和转矩的关系为:
I´q=Iq/K ()
()
由上式可知,若将起动电流降低一半,则起动转矩只有原来的1/4。这说明用电抗器(或电阻器)降压起动,虽然能够降低起动电流,但将使起动转矩显著地减小。而且当串入电阻降压起动时,损耗较大。

鼠笼式异步电动机自耦变压器起动线路[2]
起动时,利用自耦变压器将电网电压降低后,再加到电动机的定子绕组上。待转速接近稳定值时,再把电动机直接接在电网上