三相鼠笼式异步电动机的启动方法

发表于 2019-07-09 10:45:17 收藏 已收藏
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三相鼠笼式异步电动机的启动方法

发表于 2019-07-09 10:45:17
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三相鼠笼式异步电动机的启动方法

一、启动的概念

电动机从接通电源开始,转速从零增加到额定转速的过程称为启动过程。

衡量电动机启动性能好坏,主要从下列几个方面考核。

(1)启动电流应尽量小。

(2)启动转矩应足够大,保证电动机正常启动。

(3)转速应尽可能平滑上升。

(4)启动方法应简便、可靠,启动设备应简单、经济。

(5)启动过程中消耗的电功率应尽可能小。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

二、鼠笼式异步电动机的启动方法有直接启动和降压启动两种。

1、直接启动

直接启动是指启动时把电动机定子绕组直接接到电源上,加在电动机上的电压和正常工作电压相同,所以直接启动又叫全电压启动。

当电源容量(供电变压器容量)足够大,而电动机容量较小时,采用直接启动,电源电压不至于受电动机的启动而波动很大。

一般情况下,判断一台电动机能否直接启动,可用下面的公式来决定,公式为Ist/IN≤3/4+SN/4PN,式中Ist为电动机的启动电流,安;IN为电动机的额定电流,安;SN为给电动机供电的变压器容量,千伏安;PN为电动机的额定功率,千瓦。

Ist/IN是电动机的启动电流倍数,可在电动机样本和技术资料中查到。如果计算结果不能满足公式时,应采用降压启动。

电动机启动电流过大是很不利的,主要危害是:

(1)使线路上压降增加,造成末端电压下降。末端电压下降会影响其他用电设备用电,同时影响本身启动。

(2)使线路损耗增加,使电动机绕组铜损增加,造成电动机过热,减少电动机使用寿命。

(3)使电动机绕组端部受的电动力增加,严重时会发生变形;使电动机接线板上接线端子发热增加,因为启动电流大,加上接线端子接触电阻本来相对也大,所以发热就会增加,严重时会烧坏接线端子,烧坏接线板。另外,接线板的接线端子之间电动力也会因启动电流大而增大,严重时会损坏接线端子或使接线端子变形。

2、降压启动

为了防止电动机启动电流过大,常利用启动设备将电源电压适当降低后加到电动机定子绕组上启动,以限制电动机的启动电流,待电动机转速升高到接近额定转速时,再使电动机定子绕组上的电压恢复到额定值,这种启动过程称为降压启动。

降压启动既要保证有足够的启动转矩,又要减小启动电流,还要避免启动时间过长。一般将启动电流限制在电动机额定电流的2~2.5倍范围之内。启动时由于降低了电压,使转矩也大大降低了,因此降压启动往往在电动机轻载状态下进行。

常用的降压启动方法有自耦变压器降压启动、星形—三角形降压启动等。

1)自耦变压器降压启动

自耦变压器降压启动是指启动电动机时,利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压,待电动机启动完毕后,再使电动机与自耦变压器脱离,在全电压下正常运行。

2)Y—△降压启动

Y—△降压启动是指启动电动机时,把定子绕组接成星形,待电动机启动完毕后再将电动机定子绕组改接为三角形,使电动机在全电压下运行。

Y—△降压启动方法只适用于△接线的电动机,而且启动时接成星形,其启动电流数值是三角形接线直接全电压启动时启动电流的三分之一,所以电动机容量不能大,否则会启动困难。

鼠笼式异步电动机常用的降压起动方法

电动机直接起动时, 定子起动电流 约为额定电流的 4 ~ 7 倍。过大的起动电流将将影响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作,甚至使它们停转或无法起动。因此往往采用降压起动。

鼠笼式异步电动机常用的降压起动方法主要有:定子串电阻(或电抗)降压起动、自耦变压器降压起动、 Y-△ 降压起动等。

1、定子串电阻降压起动控制电路

这种起动方法是:起动时在电动机的定子绕组中串接电阻,通过电阻的分压作用,使电动机定子绕组上的电压减小;待起动完毕后,将电阻切除,使电动机在额定电压(全压)下正常运转。其控制电路如下图所示。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

定子串电阻降压起动控制电路动画演示

电路工作原理如下:

首先合上电源开关 QS 。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

2、自耦变压器降压起动控制电路

自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。待起动一定时间,转速升高到预定值后,将自耦变压器切除,电动机定子绕组直接接上电源电压,进入全压运行。

其控制电路如下图所示。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

图 自耦补偿起动器控制电路

首先合上电源开关 QS 。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

3、Y- △降压起动控制电路

Y- △降压起动是指电动机起动时,把定子绕组接成星形,以降低起动电压,限制起动电流,待电动机起动后,再把定子绕组改接为三角形,使其全压运行。

下图为 Y- △降压起动器的控制电路。控制电路按照时间控制原则实现自动切换。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

Y- △起动控制电路动画演示

电路工作过程如下:

首先合上电源开关 QS 。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

4、绕线式异步电动机转子串电阻降压起动控制电路

绕线式三相异步电动机降压起动方法:转子电路串入起动电阻或频敏变阻器。

起动过程的控制原则有电流控制原则和时间控制原则两种。

1. 电流控制原则

下图为电流控制原则的转子串三级电阻起动控制电路,转子电阻采用平衡短接法。三个过电流继电器 KA1 、 KA2 、 KA3 根据电动机转子电流的变化,控制接触器 KM1 、 KM2 、 KM3 依次得电动作,来逐级切除外加电阻 R1 、 R2 、 R3 。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

图 按电流原则控制的转子串电阻起动控制电路

电路的起动过程分析如下:

合上电源开关 QS 。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

由于电动机刚起动时转子电流很大,三个电流继电器 KA1 、 KA2 、 KA3 都吸合,它们的动断触点全部断开,转子绕组串全电阻起动。随着电动机转速的升高,转子电流逐渐减小,当减小至 KA1 的释放电流时, KA1 首先释放, KA1 的动断触点恢复闭合,接触器 KM1 线圈得电,主触点闭合,切除第一级电阻 R1 。 R1 被切除后,转子电流重新增大,但随着电动机转速的继续升高,转子 电流又会 减小 , 当减小至 KA2 的释放电流时, KA2 释放, KA2 的动断触点恢复闭合,接触器 KM2 线圈得电,主触点闭合,切除第二级电阻 R2 。如此继续下去,直到全部电阻被切除,电动机起动完毕,进入正常运行状态。

2. 时间控制原则

下图为按时间原则控制的转子串电阻起动电路。图中 KM 为电源接触器, KM1~KM3 用来短接转子电阻,时间继电器 KT1~KT3 控制起动过程。

三相鼠笼式异步电动机的启动方法

图 按时间原则控制的转子串电阻起动控制电路

在上图中,按起动按钮 SB2 ,接触器 KM 线圈得电并自锁,主触点闭合,电动机串全电阻起动,与此同时,时间继电器 KT1 线圈得电, 经一段时间延时以后,时间继电器 KT1 的延时动合触点闭合, 接触器 KM1 线圈得电,其主触点闭合,切除转子电阻 R1 ,同时其辅助动合触点闭合,时间继电器 KT2 线圈得电。这样,通过时间继电器线圈依次通电,接触器 KM1~KM3 线圈依次得电,主触点依次闭合,转子电阻将被逐级短接,直到转子电阻全部切除,电动机起动完毕,进入全压运行工作状态。此时 KM3 的动断触点断开, KT1 线圈失电,其延时动合触点马上断开, KM1 线圈失电,此后, KT2 、 KM2 、 KT3 依次失电。

上图所示,在 KM 线圈支路中串联 KM1 、 KM2 、 KM3 的动断触点,主要是为了保证电动机在起动瞬间串接了所有电阻。

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