《電機(jī)控制技術(shù)》課件-教案 4.4.1籠型異步電動機(jī)的起動

淄博職業(yè)學(xué)院《電機(jī)控制技術(shù)》課單元教學(xué)設(shè)計(jì)方案教師：序號：4.4.1授課時(shí)間授課班級上課地點(diǎn)教學(xué)單元名稱籠型異步電動機(jī)的起動課時(shí)數(shù)0.5教學(xué)目標(biāo)1.電動機(jī)的啟動方式2.培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。教學(xué)重點(diǎn)電動機(jī)的啟動方式教學(xué)難點(diǎn)電動機(jī)的啟動方式目標(biāo)群體普專教學(xué)環(huán)境實(shí)訓(xùn)室教學(xué)方法項(xiàng)目驅(qū)動、講練結(jié)合等時(shí)間安排教學(xué)過程設(shè)計(jì)1．直接起動所謂直接起動，就是利用刀開關(guān)或接觸器將電動機(jī)定子繞組直接接到額定電壓的電流上，故又稱全壓起動。直接起動的優(yōu)點(diǎn)是起動設(shè)備和操作都比較簡單，其缺點(diǎn)就是起動電流大、起動轉(zhuǎn)矩小。對于小容量異步電動機(jī)，因電動機(jī)起動電流較小，且體積小、慣性小、起動快，一般說來，對電網(wǎng)、對電動機(jī)本身都不會造成影響。因此，可以直接起動，但必須根據(jù)電源的容量來限制直接起動電動機(jī)的容量。在工程實(shí)踐中，直接起動可按下列公式核定IQ/IN≤+PN（4-6）式中，IQ為電動機(jī)的起動電流；IN為電動機(jī)的額定電流；PN為電動機(jī)的額定功率（kW）；PH為電源的總?cè)萘浚╧V·A）。如果不能滿足上式的要求，則必須采取限制起動電流的方法進(jìn)行起動。2．三相籠型異步電動機(jī)的降壓起動對中、大型籠型異步電動機(jī)，可采用降壓起動方法，以限制起動電流。待電動機(jī)起動完畢，再恢復(fù)全壓工作。但是降壓起動的結(jié)果，會使起動轉(zhuǎn)矩下降較多，因?yàn)門Q與電源電壓U1的平方成正比。所以，降壓起動只適用于在空載或輕載情況下起動電動機(jī)。下面介紹幾種常用的降壓起動方法。（1）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4-16所示。起動時(shí)，先合上電源隔離開關(guān)Q1，將Q2扳向“起動”位置，電動機(jī)即串入電阻RQ起動。待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，將Q2扳向“運(yùn)行”位置，RQ被切除，使電動機(jī)恢復(fù)正常工作情況。由于起動時(shí)，起動電流在RQ上產(chǎn)生一定的電壓降，使得加在定子繞組的電壓降低了，因此限制了起動電流。調(diào)節(jié)電阻RQ的大小可以將起動電流限制在允許的范圍內(nèi)。采用定子串電阻降壓起動時(shí)，雖然降低了起動電流，但也使起動轉(zhuǎn)矩大大減小。圖4-16定子串電阻降壓起動線路圖假設(shè)定子串電阻起動后，定子端電壓由U1降低到U/1時(shí)，電動機(jī)參數(shù)保持不變，則起動電流與定子繞組端電壓成正比，于是有U1/U/1=I1Q/I′1Q=Ku式中，I1Q為直接起動電流；I′1Q為降壓后的起動電流；Ku為起動電壓降低的倍數(shù)，即電壓比，Ku>1。由式（4-3）可知，在電動機(jī)參數(shù)不變的情況下，起動轉(zhuǎn)矩與定子端電壓平方成正比，故有TQ=T′Q=[U1/U/1]2=，顯然起動轉(zhuǎn)矩將大大減小。定子串電阻降壓起動，只適用于空載和輕載起動。由于采用電阻降壓起動時(shí)損耗較大，它一般用于低電壓電動機(jī)起動中。（2）星/三角降壓起動對于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組規(guī)定是三角形聯(lián)結(jié)的三相異步電動機(jī)，起動時(shí)可以采用星型聯(lián)結(jié)，使電動機(jī)每相所承受的電壓降低，因而降低了起動電流，待電動機(jī)起動完畢，在接成三角形，故稱這種起動方式為星/三角降壓起動，其接線原理線路如圖4-17所示。起動時(shí)，先將控制開關(guān)SA2投向星型位置，將定子繞組接成星型，然后合上電源控制開關(guān)SA1。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升后，再將SA2切換到三角形運(yùn)行的位置上，電動機(jī)便接成三角形在全壓下正常工作。下面分析星/三角起動時(shí)的起動電流與起動轉(zhuǎn)矩。由圖4-18可知，如果三角形聯(lián)結(jié)直接起動，則電動機(jī)電壓為：UD=UN圖4-17星/三角起動的原理線路圖圖4-18三角形與星型聯(lián)結(jié)時(shí)的電壓電網(wǎng)供給電動機(jī)的線電流為如果采用星型聯(lián)結(jié)降壓起動，由圖4-31b可知，電動機(jī)相電壓為電網(wǎng)供給電動機(jī)的線電流為I′1Q=IY可見兩種情況下的線電流之比為考慮到起動時(shí)相電流與相電壓成正比，則上式變?yōu)橛稍撌娇梢姡捎眯?三角降壓起動，電網(wǎng)供給的電流下降為三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的1/3。根據(jù)起動轉(zhuǎn)矩與電壓成正比的關(guān)系，則兩種情況下的起動轉(zhuǎn)矩比為以上說明：星-三角起動轉(zhuǎn)矩降低的倍數(shù)與電流降低的倍數(shù)相同。由于高電壓電動機(jī)引出六個(gè)出線端子有困難，故星/三角起動一般僅用于500V以下的低壓電動機(jī)，且又限于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組作三角聯(lián)結(jié)。常見的額定電壓標(biāo)為380/220V的電動機(jī)，其意思是：當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)用星形聯(lián)路，線電壓為220V時(shí)用三角形聯(lián)結(jié)。顯然，當(dāng)電源線電壓為380V時(shí)，這一類電動機(jī)就不能采用星-三角降壓起動。星-三角降壓起動的優(yōu)點(diǎn)是起動設(shè)備簡單，成本低，運(yùn)行比較可靠，維護(hù)方便，所以廣為應(yīng)用。（3）自耦變壓器降壓起動自耦降壓起動是利用自耦變壓器將電網(wǎng)電壓降低后再加到電動機(jī)定子繞組上，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)在將電動機(jī)直接接到電網(wǎng)上。原理如圖4-19所示。起動時(shí)，將開關(guān)扳到“起動”位置，自耦變壓器一次側(cè)接電網(wǎng)，二次側(cè)接電動機(jī)定子繞組，實(shí)現(xiàn)降壓起動。當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定值時(shí)，將開關(guān)扳向“運(yùn)行”位，切除自耦變壓器，使電動機(jī)直接接入電網(wǎng)全壓運(yùn)行。圖4-19自耦壓降起動原理圖為說明采用自耦變壓器降壓起動對起動電流的限制和對起動轉(zhuǎn)矩的影響，取自耦變壓器一相電路分析即可，如圖4-20所示。已知自耦變壓器的電壓比Ku=N1/N2=U1/U2=I′2Q/I′1Q（U1為電網(wǎng)相電壓；U2為加到電動機(jī)一相定子繞組上的自耦變壓器輸出電壓，I′1Q為電網(wǎng)相自耦變壓器一次側(cè)提供的降壓起動電流；I′2Q為自耦變壓器二次側(cè)提供給電動機(jī)的降壓起動電流）。圖4-20自耦變壓器一相電路設(shè)直接起動時(shí)，電網(wǎng)提供給電動機(jī)的電壓起動電流為I1Q，加給定子繞組的相電壓為U1。則根據(jù)起動電流與定子繞組電壓成正比的關(guān)系，電動機(jī)定子繞組降壓前后的電流比為：I′2Q/I1Q=U2/U1=1/Ku（4-7）且I′2Q=KuI′1Q，則I1′Q/I1Q=1/（4-8）可見采取自耦變壓器降壓起動，當(dāng)定子端電壓降低Ku倍（U2=U1/Ku）時(shí)，電網(wǎng)供給的起動電流降低了Ku倍。起動轉(zhuǎn)矩降低了比值有如何呢？由起動轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比的關(guān)系可知T′Q/TQ=/=1/或TQ′=TQ/（4-9）上式說明，起動轉(zhuǎn)矩降低的倍數(shù)與起動電流降低的倍數(shù)相同。自耦變壓器的二次側(cè)上備有幾個(gè)不同的電壓抽頭，以供用戶選擇電壓。例如，QJ型有三個(gè)抽頭，其輸出電壓分別是電源電壓的55%、64%、73%，相應(yīng)的電壓比分別為1.82、1.56、1.37；QJ3型也有三個(gè)抽頭，分別為40%、60%、80%。Ku=2.5、1.67、1.25。在電動機(jī)容量較大或正常運(yùn)行時(shí)聯(lián)成星形，并帶一定負(fù)載起動時(shí)，宜采用自耦降壓起動，它根據(jù)負(fù)載的情況，選用合適的變壓器抽頭，以獲得需要的起動電壓和起動轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩仍有削弱，但不致降低1/3（與星-三角降壓