笼型异步电动机的起动方法

　　笼型异步电动机的起动方法只有直接起动和降压起动两种。

　　1．直接起动

　　这种起动方法就是把异步电动机的定子绕组直接接到额定电压的电网上进行起动。直接起动的优点是设备简单，操作方便；缺点是起动电流大，必须有足够大的电源。因为就电动机本身而言，笼型异步电动机设计时均允件在额定电压下直接运动，是否采用此法起动，取决于电源容量的大小。若电网容量足够大，起动电流不致引起显著的电压降落，应优先采用直接起动，因为它简单而且起动快；若电源容量不够大，引起电压降落超过15％，则应设法限制起动电流，采用降压起动。

　　直接起动的方法适用于小容量电动机带轻载的情况下起动，一般电机容量在7．5kW以下。随着电网容量的不断增加，直接起动的方法应用的范围日益广泛。

　　2．降压起动

　　如果电源容量不够大，异步电动机起动过程中的大电流会使电网端电压下降过多，造成与此连接的其它电机不能正常工作。这时异步电动机的起动可采用降压起动，则根据起动电流与端电压成正比的关系，起动电流也可得到减小。

　　降压起动就是用降低电机端电压的方法来限制起动电流，起动时电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值后，再使电动机承受额定电压。由于异步电动机的起动转矩与端电压的平方成正比，因此，降压起动时，起动转矩也随之减小。所以，这种起动方法只能适用于对起动转矩要求不高的场合，即小容量并带轻载的情况，例如用于驱动离心泵，风机等。常用的几种降压起动方法介绍如下：

　　1）定子回路串电抗器起动

图1 定子电路串电抗器起动的接线图

　　定子电路串电抗器起动的接线图如图1所示。接通电源前，先打开开关K₂，将电抗串入定子绕组。起动时合上电源开关K1，待转速稳定后再合上开关K₂：使电抗不起作用。由于起动时定子绕组串入的电抗器起分压作用，使加在电机上的端电压降低，故减小了起动电流。

　　由于起动电流正比于定子的端电压，而起动转矩正比于定子端电压的平方，如果起动时电机端电压降到额定电压的1／K倍，则起动电流降到额定电压时起动电流的l／K倍，但起动转矩陈到原来的1／K₂倍。即：

；（1）

　　式中：k为电动机端电压之比，且k>1。因此，该起动方法只能用于容量小于20kW电动机空载或轻载起动。

　　2）自耦变压器起动

图2 自耦变压器起动接线图

　　接线如图2，自耦变压器Y连接，起动时自耦变压器低压方电压加在电机定子绕组上；进行降压起动，待起动结束后，开关K₂合到运行侧，则电机处在满压下运行。令自耦变压器高压侧电压即电源电压为U₁，低压侧电压即加在电动机端的电压为U_st，则降压比K_a=U₁/U_st，则起动时电机之起动电流和起动转矩为:

；　　　　　　　　　　　　　　　（2）

　　由于起动电流为自耦变压器低压侧电流，相对于电源而言，实际上是高压侧的电流，其值将比电动机的起动电流小，即：

；　　　　　　　　　　　 （3）

　　由此可见，与串电抗器起动相比，引起电网压降的起动电流降低了K_a2倍，而不是K_a倍，因此此法技术性能上优于串电抗器起动的方法。即使电网提供的起动电流降到同一允许值时，用自耦变压器降压的起动转矩比用电抗器降压的起动转矩大，但自耦变压器的投资费用较高，大于电抗器。

　　专用于笼型异步电动机降压起动的自耦变压器，其低压侧的抽头电压常有三种，可供选用，以适应不同的降压起动要求。

　　3）星形-三角形换接起动

　　正常运行时采用三角形(Δ)接法的异步电动机，且三相绕组首尾六个端子全部引出来的电动机可以采用星形-三角形换接起动，即在起动时换接为Y接法，待起动完成后，再改接成Δ接法，使电机在满压下运行。其接线如图3所示。

图3 星形-三角形换接起动接线及原理图

　　因为Y接线时加在电动机上的相电压为电网额定电压U_1N的1/，也即电动机起动时加在电动机端的电压降低了K＝1/倍，与按Δ接法的直接起动相比，每相起动电流和电机起动转矩变为：

；　　　　　　　　　　　　　　　　（4）

　　但相对于电源侧而言，正常运行时实际上是Δ联结的线电流，I_1N是I_st的倍，所以

　　　　　　　　　　　 （5）

　　即采用星形-三角形换接起动可以使起动电流和起动转矩同时降低1/3倍，相当于采用一台变比固定为1/的自耦变压器降压起动，但比自耦变压器降压起动所用的附加设备少，操作也较简便，但此法要求电机引出6个出线端，这对于高压电机是有困难的，所以Y—Δ起动方法只适用于500V以下的低压电机，现代生产的小型异步电动机常采用该方法起动。