绕线转子异步电动机的起动过程分析

时间：2023-06-27 理论教育版权反馈

【摘要】：根据《冶金及起重用绕线转子三相异步电动机》产品标准的规定：“电动机起动时，转子必须串入附加电阻或电抗，以限制起动电流的平均值不超过各工作制的额定电流的2倍”。由异步电动机的机械特性和机电特性可知，在起动绕线转子异步电动机时应当做到增加起动转矩，减小起动电流。

绕线转子异步电动机的起动过程分析

根据《冶金及起重用绕线转子三相异步电动机》产品标准的规定：“电动机起动时，转子必须串入附加电阻或电抗，以限制起动电流的平均值不超过各工作制的额定电流的2倍”。对于具体型号及规格的电动机，可按制造厂的资料确定起动电流的限制值。

由异步电动机的机械特性和机电特性可知，在起动绕线转子异步电动机时应当做到增加起动转矩，减小起动电流。为此，可在转子绕组回路串入适当的起动电阻。由式（3-24）和式（3-25）可知，起动电阻不改变临界转矩值，只改变临界转差率的值，即

式中 R′_2q——折算到定子侧的起动电阻。

从物理意义来说，起动电阻提高了转子电路的总电阻，降低了起动电流，提高了转子回路的功率因数，从而增加了转子电流的有功分量，增大了起动转矩。

通常把起动电阻分为几段，随着起动过程利用接触器逐段切除起动电阻，以保持起动转矩维持在临界转矩的水平。

图3-7所示为绕线转子异步电动机转子绕组串电阻起动的原理图和变阻机械特性。图中的ω₀是理想空载转速，它等于定子旋转磁场的转速。图中T_L是负载转矩，T_N是电动机的额定转矩。转子串入的电阻为R₁、R₂、R₃。转子回路串入的电阻值越大，机械特性就越软。

起动过程是从①点开始，这时转子回路串入全部起动电阻R₁，最大起动转矩

图3-7 绕线转子异步电动机转子绕组串电阻起动的原理图和变阻机械特性

为T_Ⅰ，电动机沿着机械特性R₁起动。当转速达到②点时，转矩达到切换转矩值T_Ⅱ，接触器KM1接通，转子回路串入的起动电阻为R₂，工作点跳到③点。电动机沿着机械特性R₂升速，到达④点时接触器KM2接通，起动电阻为R₃，工作点跳到⑤。电动机沿着机械特性R₃升速，到达⑥点时接触器KM3接通，起动电阻为0。工作点跳到⑦，电动机沿着自然机械特性加速到⑧并稳定工作于⑧点。

计算起动电阻的方法有解析法和图解法。解析法的基本公式是异步电动机的机械特性公式（3-30）。设最大起动转矩值T_Ⅰ和切换转矩T_Ⅱ之比为λ′，起动电阻的级数为m，电动机的额定转差率为s_N，根据不同的已知条件，参考表3-2进行计算。

表3-2 绕线转子异步电动机计算起动电阻的计算公式

各段起动电阻值与转子绕组电阻值有关，计算以最大转子绕组的相电阻R_2N为基值.这里的R_2N不是指转子绕组的实际电阻值，而是转子的最大相电阻，即对应图3-7b中的线段af。如果转子的额定线电动势（s=1）时为E_2N·l，转子额定电流为I_2N，那么最大的转子相电阻欧姆值为

实际的转子绕组的相电阻欧姆值（对应图3-7b中的线段ab）为

r₀=s_NR_2N

然后根据下面的公式计算各段起动电阻：

r₃=R₃=r₀（λ′-1），r₂=R₂-R₃=λ′r₃，r₁=R₁-R₂=λ′r₂

用图解法也很容易求出起动电阻的值。在图3-7的变电阻机械特性上引一条T=T_N的直线，并于各条机械特性相交，交点为a～f。各点之间的线段正比于各段起动电阻的值。

各段起动电阻分别为

全部起动电阻

第一段起动电阻第二段起动电阻第三段起动电阻转子相电阻值(www.xing528.com)

例题3.1一台型号为YZR280M-6冶金及起重用的绕线式异步电动机，选择3段起动电阻，建立起动特性，求出各段起动电阻。电动机的额定数据为：P_N=75kW，U₁=380V，定子额定电流I_1N=139A，转子额定电动势E_2N·l=270V，转子额定电流I_2N=108A，额定转速为950r/min，临界转矩T_k=2610N·m，负载转矩等于额定转矩。