4 起动过程
绕线型异步电动机的转子电路串联合适的电阻不但可以减小起动电流,而且还可以增大起动转矩,因而,要求起动转矩大或频繁起动的生产机械常采用绕线型异步电动机拖动。视电动机容量的不同,起动方法又分两种。
4.1 无级起动
容量较小的三相绕线型异步电动机可采如图1-3所示转子电路串联起动变阻器的无极起动方法起动。起动变阻器通过手柄接成星形,起动前先把起动变阻器调到最大值,再合上电源开关S,电动机开始起动。随着转速的升高,逐渐减小起动变阻器的电阻,直到全部切除,使转子绕组短接。
起动变阻器的最大值为:
TN Rst=(-1)R2
sNT1式中T1为所要求的起动转矩值。
(4-1-1)
图4-1
又有R2的计算公式为:
snU2NI2N3
(4-1-2)
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4.2 有级起动
容量较大的三相绕线型异步电动机一般采用有级起动的方法以保证启动过程中都有较大的起动转矩和较小的起动电流。现以两级起动为例介绍其起动步骤和起动过程。原理电路和机械特性如下图所示。图中机械特性只画出了每条特性的n0M段,并近似用直线代替。 结构如下图: 机械特性如下图:
图4-2 图4-3 起动步骤如下:
(1) 串联起动电阻Rst1和Rst2起动。
起动前开关S1和S2断开,使得转子每相串入电阻RST1和RST2加上转子每相绕组自身的电阻R2,转子电路每相总电阻为
R22=R2+RST1+RST2
然后合上电源开关S这时电动机的机械特性为图中的a特性。由于起动转矩T1远大于负载转矩TL,电动机拖动生产机械开始起动工作点沿特性 a由a1点向a2点移动。
(2)切除起动电阻RST2 .
当工作点到达a2点,即电磁转矩T等于切换转矩T2时,合上开关S2切除起动电阻Rst2转子每相电路的总电阻变为
R21=R2+RST1
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这时电动机的机械特性变为特性b。由于切除Rst2的瞬间,转速来不及改变,故工作点由特性a上的a2点平移特性b上的b1点,使这时的电磁转矩仍等于T1,电动机继续加速,工作点沿特性b由b1点向b2点移动。
(3)切除起动电阻RST1
当工作点到达b2点,即电磁转矩T又等于切换转矩T2时,合上开关S1,切除起动电阻Rst1,电动机转子电路短接,转子每相电路的总电阻变为
R20=R2
机械特性变为固有特性c。工作点由b2点平移至c1点,使得这时的电磁转矩T仍正好等于T1。电动机继续加速,工作点沿特性c由c1点向c2点移动,经过c2点,最后稳定运行在p点。整个起动过程结束。
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5 起动级数未定的计算
5.1 选择起动转矩T1和切换转矩T2
一般选择
T1=(0.8~0.9)TM
T2=(1.1~1.2)TL
5.2 求出起切转矩比β
β=T1/T2 (5-2)
5.3 求出起动级数m
利用图示起动过程中的机械特性,根据几何关系推导起动级数m的计算公式如下由特性c与水平虚线构成的直角三角形求得,或者利用1:在同一转矩下,转子电阻之比等于转差率之比,2:在同一特性曲线上,转矩之比等于转差率之比。
T1/TM =(no-nc1)/(no-nMc)
=sc1/sMc (5-3-1)
T2/TM =(no-nc2)/(no-nMc)
=sc2/sM (5-3-2)
式中nc1和nc2是工作在 c1点和c2点时的转速,nMc是TM与特性c交点上的转速(即临界转速)。sc1、sc2和sMc是与之对应的转差率。同理可以求得
T1/TM = sa1/sMa = sb1/sMb = sc1/sMc
T2/TM = sa2/sMa = sb2/sMb = sc2/sMc
由于sb1=sa2,对应两式相除,可得:
β=T1/T2 (5-3-3)
=sMa/sMb
=(R22/X2)/(R22/X2) =R22/R21
由于sc1=sb2对应两式相除,可得:
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β=T1/T2 =sMb/sMc
=(R21/X2)/(R20/X2)
=R21/R20
可见, R22=βR21
R21=βR20
所以
R22=β2R20=βR21 若是m级起动,则
R2m=βmR20=βmR2
式中
R2m=R2+Rst1+Rst2+?Rstm 因此
β= 由前面的分析还可以得到
sc1/sMc=sa1/sMa sc1=sa1*sMc/sMa
=R2/R22
若是m级起动,则
sc1=R2/R2m 此外,在固有特性c上工作时 T1/TN=sc1/sN S1c1=SN
TT
N将这些关系代入β公式,可得:
mTN β=
sNT1 两边取对数,便得到起动级数m的计算公式:
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(5-3-4)(5-3-5)