三相异步电动机的起动特性

有足够大的起动转矩，保证生产机械能正常起动。一般场合下希望起动越快越好，以提高生产效率。即要求电动机的起动转矩大于负载转矩，否则电动机不能起动。
（1）在满足起动转矩要求的前提下，起动电流越小越好。因为过大起动电流的冲击，对于电网和电动机本身都是不利的。
（2）要求起动平滑，即要求起动时加速平滑，以减小对生产机械的冲击。
（3）起动设备安全可靠，力求结构简单，操作方便。
（4）起动过程中的功率损耗越小越好。
其中，（1）和（2）两条是衡量电动机起动性能的主要技术指标。
异步电动机本身的起动特性为：
a. 定子电流大，I_st=（5~7）I_N
异步电动机在接入电网起动的瞬时，由于转子处于静止状态，定子旋转磁场以最快的相对速度（即同步转速）切割转子导体，在转子绕组中感应出很大的转子电势和转子电流，从而引起很大的定子电流。
b.起动转矩较小Ts=（0.8~1.5）T_N
起动时S=1，转子功率因数很低，因而起动转矩却不大。
异步电动机的固有起动特性如图所示：

显然，异步电动机的这种起动性能和生产机械的要求是相矛盾的，为了解决这些矛盾，必须根据具体情况，采取不同的起动方法。
一、     鼠笼式异步电动机的起动方法
直接起动就是将电动机的定子绕组通过闸刀开关或接触器直接接入电源，在额定电压下进行起动。
• 特点：电动机定子绕组的工作电压和起动电压相等。
• 直接起动的条件：由于直接起动的起动电流很大，因此，在什么情况下采用直接起动，有关供电、动力部门都有规定，主要取决于电动机的功率与供电变压器的容量之比值。 
一般在有独立变压器供电（即变压器供动力用电）的情况下：
1：若电动机起动频繁时，电动机功率小于变压器容量的20%时允许直接起动；
2：若电动机不经常起动，电动机功率小于变压器容量的30%时也允许直接起动。如果没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）的情况下，电动机起动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下列关系则可直接起动。

例：有一台要求经常起动的鼠笼式异步电动机，其 PN=20kW, Ist/IN=6.5 ，如果供电变压器（电源）容量为560kVA，且有照明负载，问可否直接起动？同样的Ist/IN 比值，功率为多大的电动机则不允许直接起动？
解：根据经验公式算出

满足上述关系，故允许直接起动。

可算出，额定功率大于24kW的电动机不允许直接起动。
2．电阻或电抗器降压起动
异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压起动原理接线图如图所示。
 
起动时，接触器1KM断开，KM闭合，将起动电阻串入定子电路，使起动电流减小；
待转速上升到一定程度后再将1KM闭合，Rst被短接，电动机接上全部电压而趋于稳定运行。
特点：
• 起动转矩随定子电压的平方下降，故它只适用于空载或轻载起动的场合；
•不经济，在起动过程中，电阻器上消耗能量大，不适用于经常起动的电动机，若采用电抗器代替电阻器，则所需设备费较贵，且体积大。
 








3．Y-Δ降压起动
Y-Δ降压起动的接线图如图所示:
起动时，定子绕组接成星形；待转速上升到一定程度后再将定子绕组接成三角形，电动机起动过程完成而转入正常运行。
设U1为电源线电压，IstY及Ist为定子绕组分别接成星形及三角形的起动电流（线电流），Z为电动机在起动时每相绕组的等效阻抗。则有

所以
Y-Δ降压起动方法的特点：
• 设备简单、经济、起动电流小；
• 起动转矩小，且起动电压不能按实际需要调节，故只适用于空载或轻载起动的场合；
• 只适用于正常运行时定子绕组接线为Δ的异步电动机。







二、          线绕式异步电动机的起动方法
鼠笼式异步电动机的起动转矩小，起动电流大，因此不能满足某些生产机械需要高起动转矩低起动电流的要求。线绕式异步电动机由于能在转子电路中串电阻，因此具有较大的起动转矩和较小的起动电流，即具有较好的起动特性。在转子电路中串电阻的起动方法常用的有两种：逐级切除起动电阻法和频敏变阻器起动法。
1．          逐级切除起动电阻法
采用逐极切除起动电阻的方法，其目的主要是为了使整个起动过程中电动机能保持较大的加速转矩。起动过程如下如图(a)所示：

起动开始时，触点1KM，2KM，3KM 均断开，起动电阻全部接入，KM 闭合，将电动机接入电网。电动机的机械特性如图4.31(b)中曲线Ⅲ所示，初始起动转矩为TA，加速转矩Ta1 = TA −TL，这里TL为负载转矩。在加速转矩的作用下，转速沿曲线Ⅲ上升，轴上输出转矩相应下降.
     当转矩下降至TB时，加速转矩下降到
  Ta2 = TB −TL，这时，为了使系统保持较大的加速度，让3KM 闭合，使各相电阻中的Rst3被短接（或切除），起动电阻由R3减为R2，电动机的机械特性曲线由曲线Ⅲ变化到曲线Ⅱ，只要R2的大小选择合适，并掌握好切除时间，就能保证在电阻刚被切除的瞬间电动机轴上输出转矩重新回升到TA，即使电动机重新获得最大的加速转矩。
以后各段电阻的切除过程与上述相似，直到转子电阻全部被切除，电动机稳定运行在固有机械特性曲线上，即图中曲线Ⅳ上相应于负载转矩TL的点9，起动过程结束。
2．          起动电阻可以线性可调减小

起动电阻可以线性可调减小的方案一般采用可调水电阻，水电阻是在绕线式电动机的转子回路中串入一特制的液态可变电阻器，随着电动机的起动，电阻器的阻值均匀无级平滑减小而趋于零，当电动机转速均匀提升至接近额定转速时，电动机转子回路被短接而投入正常运行，液态可变电阻器自动退出。在整个起动过程中，因电阻器为纯阻性，因此，无谐波污染电网。