三相感应电动机启动技巧分享

1.三相笼型感应电动机的启动

三相笼型感应电动机有直接启动和降压启动两种方式。

1）直接启动

直接启动也称为全压启动。启动时，电动机定子绕组直接承受额定电压。这种启动方法最简单，也不需要复杂的启动装置，但是，这时启动的电流较大，一般可达额定电流的4～7倍。过大的启动电流对电动机本身和电网电压的波动均会带来不利影响，一般直接启动只允许在小功率电动机中使用（PN≤7.5 kW）。

2）降压启动

降压启动的目的是限制启动电流，通过启动装置使定子绕组承受的电压小于额定电压，待电动机转速达到某一数值时，再使定子绕组承受额定电压，使电动机在额定电压下稳定工作。

（1）电阻降压或电抗降压启动。图1－29为电阻降压启动的原理图，电动机启动时在定子电路中串接电阻，这样就降低了加在定子绕组上的电压，从而也就减小了启动电流。若启动瞬时加在定子绕组上的电压为，则启动电流I′st将为全压启动时启动电流Ist的，。因为转矩与电压的平方成正比，所以启动转矩T′st仅为全压启动时启动转矩Tst的，T′st＝。这种启动方法由于启动时能量损耗较多，故目前已被其他方法所代替。

（2）星形－三角形（－△）启动。用这种启动方法的感应电动机，必须是定子绕组正常接法为“△”的电动机。在启动时，先将三相定子绕组接成星形，待转速接近稳定时，再改接成三角形，图1－30为星形－三角形启动线路的原理图。启动时，开关S2投向“”位置，定子绕组作星形联结，这时定子绕组承受的电压只为三角形联结时的，电动机降压启动，当电动机转速接近稳定值时，将开关S2迅速投向“△”位置，定子绕组接成三角形运行，启动过程结束。

当使电动机停机时，可直接断开电源开关S1，但必须同时把开关S2放在中间位置，以免再次启动时造成直接启动。

－△启动时，定子电压为直接启动时定子电压的，启动转矩则为直接启动时启动转矩的。由于三角形连接时绕组内的电流是线路电流的，而星形联结时，线路电流等于绕组内的电流，因此，接成星形启动时的线路电流为接成三角形直接启动时线路电流的。

图1－29　电阻降压启动接线图

图1－30　电动机的星形－三角形（Y－△）启动接线图

－△启动操作方便，启动设备简单，应用较广泛，但它仅适用于正常运转时定子绕组接成三角形的电动机。为此，对于一般用途的小型感应电动机，当容量大于4 kW时，定子绕组的正常接法都采用三角形。

2.三相绕线型感应电动机的启动

1）转子串联电阻启动(www.xing528.com)

在1.3.2节中分析转子串电阻的人为机械特性时，已经说明适当增加转子电路电阻，可以提高电动机的启动转矩，绕线型感应电动机正是利用了这一特性。当启动时，在转子电路中接入启动电阻器，借以提高启动转矩，同时转子电阻增加也限制了启动电流。为了在整个启动过程中得到比较大的加速转矩，并使启动过程平滑，与直流他励电动机的启动一样，将启动电阻分成几级，在启动过程中逐步切除，以减小转子电路附加电阻。

图1－31为绕线型感应电动机启动时的接线图和特性曲线。其中曲线1对应于转子电阻为R3＝Rr＋Rst3＋Rst2＋Rst1的人为特性。相应的曲线2对应于转子电阻为R2＝Rr＋Rst2＋Rst1的人为特性，曲线3对应于转子电阻为R1＝Rr＋Rst1的人为特性，曲线4则为固有机械特性。

图1－31　绕线型感应电动机启动时的接线图和特性曲线

（a）绕线型感应电动机启动时的接线图；（b）绕线型感应电动机启动时特性曲线

开始启动时，n＝0，全部电阻接入，这时启动转矩为Tst1；随着转速上升，转矩沿曲线1变化，逐渐减小，当减小到Tst2时，接触器触头KM1闭合，Rst3被切除，电动机的运行点由曲线1（g点）移到曲线2（f点）上，转矩跃升为Tst1；电动机的转速和转矩沿曲线2变化，待转矩又减小到Tst2时，接触器触头KM2闭合，电阻Rst2被切除，电动机的运行点由曲线2（e点）移到曲线3（d点）上；电动机的转速和转矩沿曲线3变化，最后接触器触头KM3闭合，启动电阻全部切除，转子绕组直接短路，电动机运行点沿固有特性变化，直到电磁转矩与负载转矩平衡，电动机稳定工作。

在启动过程中，一般取启动转矩的最大值Tst1为（0.7～0.85）Tm，最小值Tst2为（1.1～1.2）TN。

启动电阻通常用高电阻系数合金或铸铁电阻片制成，在大容量电动机中，也有用水电阻的。

2）转子串接频敏变阻器启动

绕线型感应电动机用转子串接启动电阻的启动方法可以增大启动转矩，减小启动电流，但是若要在启动过程中始终保持有较大的启动转矩，使启动平稳，就必须增加启动级数，这就会使启动设备复杂化。为此可以采用在转子电路中串入频敏变阻器的启动方法。所谓频敏变阻器，实质上就是一个铁耗很大的三相电抗器，从结构上看，它像一个没有二次绕组的三相芯式变压器，只是它的铁芯不是用硅钢片而是用厚30～50 mm的钢板叠成，以增大铁芯损耗，三个绕组分别绕在三个铁芯柱上，并且接成星形，然后接到转子滑环上。如图1－32所示。

当电动机启动时，转子频率较高，f2＝f1，频敏变阻器的铁耗就大，因此，等效电阻Rm也较大。在启动过程中，随着转子转速的上升，转子频率逐步降低，频敏变阻器的铁耗和相应的等效电阻Rm也就随之而减小，这就相当于在启动过程中逐渐切除转子电路串入的电阻，启动结束后，转子频率很低（f2＝1～3 Hz），频敏变阻器的等效电阻和电抗都很小，于是可将频敏变阻器切除，转子绕组直接短路。因为等效电阻Rm是随着频率的变化而自动变化的，因此称为频敏变阻器（相当于一种无触点的变阻器）。在启动过程中，它能够自动、无级地减小电阻，如果频敏变阻器的参数选择恰当，可以在启动过程中保持启动转矩不变，这时的机械特性如图1－33中曲线2所示，曲线1为固有特性。

图1－32　转子串接频敏变阻器启动

图1－33　串接频敏变阻器启动机械特性曲线

频敏变阻器结构简单，运行可靠，使用维护方便，因此应用日益广泛，但与转子串电阻的启动方法相比，由于频敏变阻器还具有一定的电抗，在同样的启动电流下，启动转矩要小些。