1、三相異步電機的起動方式及調速綜 述應用電磁原理實現電能與機械能互換的旋轉機械，統稱電機。把 機械能轉換為電能的電機，稱為發電機；把電能轉換為機械能的電機， 稱為電動機。電動機分為交流電動和直流電動機兩大類。 交流電動機又分為單 相的和三相的，異步的和同步的。我公司使用的大部分為三相異步電 動機。所以我們這里只討論三相異步電動機的相關問題。三相異步電機概述1、結構三相異步電動機按轉子結構不同分為籠型和繞線轉子異步電機兩大類。生產上主要應用為籠型異步電機。 異步電動機由兩個基本部分 組成：定子（固定部分）和轉子（旋轉部分）。籠型異步電機的主要 部件如圖1所示圖1a、定子 三相異步電機的定子由機座和

2、裝在機座中的定子鐵心及定子繞組組 成。定子鐵心由沖有梢的硅鋼片疊成， 片間涂有絕緣漆。三相繞組是用絕緣銅線或鋁線繞制成三相對稱的繞組按一定規則連接嵌放在定子梢中。按國標規定三相繞組始端以 U1.V1.W1表示。末端以U2,V2,W2 表示。這六個接線端引出至接線盒可以接成如下圖 2中所示的星形或三角形LILI L2 L3oUl oVl 力W160 OW2 U2 V?b、轉子籠型轉子繞組是在鐵心梢內放置銅條,銅條兩端焊接繞組形成如鼠籠型，故稱為籠型轉子，為簡化工藝，小容量異步電機的籠型轉子是用 鋁澆鑄而成，稱為鑄鋁轉子二、三相異步電機起動方式對于容量的異步電動機，考慮到大小和性質不同的負載，及電

3、網的容量，解決起動電流大起動轉矩小的問題，采用不同的起動方式。1 .全壓起動全壓起動又稱直接起動。就是利用開關或接觸器將電機繞組直接接到額定電壓的電源上。直接起動的優點是起動轉矩大、起動時間短、起動設備簡單、操作方便、易于維護、投資省、設備故障率低等優點。為了能夠利用這些優點，目前設計制造的籠型感應電動機都按全壓起動時的沖擊力矩與發熱條件來考慮其機械強度與熱穩定性。所以，只要被拖動的設備能夠承受全壓起動的沖擊力矩， 起動引起的壓 降不超過允許值，就應該選擇全壓起動的方式。尤其是消防泵等應急 設備希望起動快，故障少，凡能采用全壓起動者，均不應采用降壓起 動。在工程實踐中，直接起動可按下列經驗公式

4、核定Iq-3 PhIn 4 4Pn q為電機起動電流；屋為電機額定電流；P為電機額定功率（Kvy QNNPh為電源總容量（KVA）直接起動的缺點為起動電流大，籠型感應電動機的起動電流一般為額定電流57倍，如果電動機的功率較大，達到可與為其供電的變壓 器容量相比擬時，電動機的起動電流將會引起配電系統的電壓顯著下 降，影響接在同一臺變壓器或同一條供電線路上的其他電氣設備的正常工作。2 . 降壓起動對中、大型異步電機，可采用降壓起動方法，以限制起動電流。 待電機起動完畢，再恢復全壓工作。但是降壓起動的結果，會使起動 轉矩下降較多，所有降壓起動只適用于在空載或輕負載情況下起動電 機。下面介紹幾種常見的

5、降壓起動方法。A.定子電路串接電阻起動在定子電路中串接電阻起動線路，如圖 3所示。起動時，先合 上電源開關Q1,將Q2打到“起動”位置，電機即串入電阻 R起動。 待轉速接近穩定值時，將 Q2打到“運行”位置，R被切除，電機恢 復正常工作情況。由于起動時，起動電流在R上產生一定電壓降，使 得加在定子繞組端的電壓降低，因此限制了起動電流。調節電阻R的大小可以將起動電流限制在允許范圍內。起動采用定子串電阻降壓起動時，雖然降低起動電流，但也使起動轉 矩大大減小。B. 星-三角降壓起動對于正常運行時定子繞組規定是三角形聯結的三相異步電動機， 啟動時可采用星形聯結，使電機每相所承受的電壓降低，因而降低起

6、動電流，待起動完畢，再接成三角形，這種方式為星-三角形降壓起圖4注意：采用星-三角形降壓起動，電網供給的電流下降為三角形聯 結直接起動時的1/3.星-三角形起動轉矩降低的倍數與電流降低的倍數相同，一般適 用于500V以下，且正常運行時定子繞組為三角形聯結低壓電機。常 見的額定電壓為380/220V的電機具表達為當電源線電壓為 380V時用 星形聯結，線電壓為220V時用三角形聯結。所以，當電源線電壓為 380V時，這類電機就不能用此方法。C.自耦變壓器降壓起動此起動方式是利用自耦變壓器將電壓降低后再加到電動機定子繞組上，待轉速接近穩定時再將電機接入電網。原理圖如下起動時，將開關打到“起動”位置

7、，自耦變一次側接入電網，二 次側接電動機定子繞組，實現降壓起動。當轉速接近額定值時，將開 關打到“運行”位置，則切除自耦變壓器，電機接入電網全壓運行。自耦變壓器的二次側備有不同的電壓抽頭，例如 QJ型有三個， 每個其輸出電壓也不同。在電機容量較大或正常運行為星形時， 并帶 一定負載起動的，可采用自耦降壓起動，可根據負載。選擇合適餓抽 頭，獲得所需起動電壓和起動轉矩。我公司動力站中就有用自耦變壓 器起動的電機。三、異步電機的調速在生產中，為獲得最高的生產率和保證產品加工質量，常要求 生產機械能在不同的轉速下工作。這就需要調速。如果采用電氣調速， 就可以大大簡化機械變速機構。由異步電動機的轉速表達

8、式n2中s到1 s P可知：要調節異步電機的轉速，可采用改變電源頻率 fi極對數p以 及轉速差s等三種基本方法來實現。1、改變電源頻率f 1由上式可見，當改變電源頻率時，異步電動機的轉速可以平滑的 調節。就可以實現異步電機的無級調速。 由于電網的頻率時50Hz,因 此改變頻率f i需要專門的變頻設備。變頻調速：有兩種調速方式：1恒轉矩調速f<f 0 2恒功率調速f >f 02、變極調速當定子繞組的組成和接法不同時， 可改變旋轉磁場的極對數。當 電源頻率恒定，電動機的同步轉速 N與極對數成反比，所以改變電動 機定子繞組的極對數，可以調節轉速。變極調速一般都是籠型轉子。籠型轉子的極對數

9、能自動的隨著定 子極對數的改變而改變，使定子、轉子磁場的極對數總是相等。3、改變轉差率調速改變轉差率調速的方法有：改變電源電壓，改變轉子回路電阻， 電磁轉差離合器等。1 ）改變電壓U調速，這種方法當轉子電阻較小時，能調節速度的 范圍不大；當轉子電阻大時，可以有較大調節范圍，但又增大損耗。 所以這里不詳細說明。2 ）改變轉子電阻調速，在一定的負載轉矩下。電阻越大，轉速越 低。這種方法調整范圍有限，主要應用于小型電動機調速。3 ）電磁轉差離合器調速，電動機和生產機械一般是用機械聯軸器 硬軸聯接起來的。電磁轉差離合器就是一種利用電磁方法來實現調速的聯軸器。電磁離合器是由電樞和感應子 （勵磁線圈與磁場）兩基本 部分所組成，這兩個部分沒有機械上的聯接，都能自由的圍繞同一軸 心轉動，彼此間的圓周氣隙為0.5mm一般情況下電樞與電動機硬軸聯接，由電機帶動旋轉，稱為主動 部分，其轉速由異步電動機決定，是不可調的；感應子則通過聯軸器 與生產機械固定聯接，稱為從動部分。當感應子上的勵磁線圈沒有電流通過時，由于主動與從動部分之 間無任何聯系，顯然主動軸以轉速 N旋轉，但從動軸不動，相當于離 合器脫開。當通入勵磁電流時，建立了磁場，形成了磁極。使得電樞 與感應子之間有了電磁聯系。當二者之間有相對運動時，便在電樞鐵 心