绕线式异步电动机通过在转子回路中串接可变电阻来实现启动，这种方法称为转子串电阻启动。其核心原理是通过增加转子电阻来改善启动性能（增大启动转矩、减小启动电流），然后逐步切除电阻使电机平稳进入正常运行状态。以下是具体步骤和原理详解：

启动原理与步骤：

1. 转子回路引出
   绕线式电机的转子绕组通过滑环和电刷引出到外部（区别于鼠笼式电机的封闭转子）。

2. 串联启动电阻箱
   在转子回路中接入一组可分级切换的电阻器（通常为金属电阻或液体电阻），形成闭合回路。

3. 启动过程（分级切换）：

   • ① 全电阻启动：
     启动时，转子串联全部电阻（电阻值最大）。此时：

     • 转子电流↓ → 定子启动电流显著减小（降至直接启动电流的1/5~1/2）。
     • 功率因数cosφ↑ → 转子感抗被电阻抵消更多。
     • 启动转矩↑：最大转矩出现在转子电阻等于电机阻抗时（通常可达到额定转矩的1.5~2.5倍）。

   • ② 逐级切除电阻：
     随着转速升高，通过接触器或控制器按预设时间/电流值逐步短接部分电阻（每次切除一级），使转矩始终维持在较高水平（图中T1-T2-T3），避免转矩突变。

   • ③ 电阻全部切除：
     当转速接近额定转速时，电阻完全切除，转子绕组直接短路（等效为鼠笼转子），电机转入自然特性运行。

关键优势：

• 启动力矩大：可通过调整电阻值匹配负载需求（如起重机、球磨机等重载启动）。
• 启动电流小：减少电网冲击，适合电源容量受限场合。
• 平滑加速：电阻分级切换实现无级调速（启动过程中可小范围调速）。

实现方式：

1. 时间原则控制
   用时间继电器按预设延时逐级切除电阻（简单可靠，常用）。

2. 电流原则控制
   根据启动电流下降值（或转矩）自动切换电阻（响应更精确）。

3. 手动/自动电阻箱

   • 金属电阻箱：多级铸铁/合金电阻，通过接触器切换。
   • 液体电阻（电解液）：可无级调节阻值，启动更平滑（如水阻柜）。
   • 频敏变阻器：随转子频率下降自动减小阻值（免切换，结构简单）。

典型应用场景：

• 重载启动设备：矿山提升机、球磨机、港口起重机。
• 需调速场合：风机、泵类（短时调速）。
• 电源容量小的场合（减少启动压降）。

注意要点：

• 启动后需切除所有电阻，否则会导致运行效率降低、电阻过热。
• 滑环与电刷需定期维护，防止接触不良或碳粉堆积。
• 现代应用中逐渐被变频器取代（变频启动性能更优），但在高转矩低成本场景仍有优势。

总结：

绕线式异步电机的转子串电阻启动，本质是通过外接电阻控制转子电流和功率因数，从而在启动阶段获得更理想的机械特性。该方法虽需额外电阻箱和控制设备，但对高启动转矩、低启动电流的工业场景仍是经济有效的解决方案。