5,4 三相异步电动机的启动特性
采用电动机拖动生产机械, 对电动机启动的主要要求如下 。
（ 1） 有足够大的启动转矩, 保证生产机械能正常启动 。 一般场
合下希望启动越快越好, 以提高生产效率 。 即要求电动机的启动转
矩大于负载转矩, 否则电动机不能启动 。
（ 2） 在满足启动转矩要求的前提下, 启动电流越小越好 。 因为
过大启动电流的冲击, 对于电网和电动机本身都是不利的 。
（ 3） 要求启动平滑, 即要求启动时加速平滑, 以减小对生产机
械的冲击 。
（ 4） 启动设备安全可靠, 力求结构简单, 操作方便 。
（ 5） 启动过程中的功率损耗越小越好 。
其中，（ 1）和（ 2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指
标。
异步电动机本身的启动特性为,
a,定子电流大,Ist=(5~7)IN
异步电动机在接入电网启动的瞬时，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.启动转矩小 Nst T).~.(T 5180?
启动时,转子功率因数 很低，因
而启动转矩 却不大。
1?S 2
20
2
2
2
2 XR
Rc o s
???
ststmst c o sIKT 22 ???
异步电动机的固有启动特性如图所示,
显然, 异步电动机的这种启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, 采取不同的启动方法 。
一,鼠笼式异步电动机的启动方法
鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法, 采用什么
启动方法, 要根据实际情况而定 。
1．直接启动（全压启动）
直接启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, 在额定电压下进行启动 。
? 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。
? 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，因此，在
什么情况下采用直接启动，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，
若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的 20%时允许直
接启动；
若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的 30%时也
允许直接启动。如果没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）
的情况下，电动机启动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下
列关系则可直接启动。
电动机功率
电源总容量
额定电流
启动电流
??? 44
3
N
st
I
I
例 5.2：有一台要求经常启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, 问可否直接启动？ 同样的 Ist/IN 比值, 功率为多大的
电动机则不允许直接启动？
解：根据经验公式算出
56757204 5 6 043,II.kWk V A
N
st ???
??
满足上述关系, 故允许直接启动 。
?? kWNP
k V A.
??? 4
560
4
356
可算出，额定功率大于 24kW的电动机不允许直接启动。
2．电阻或电抗器降压启动
异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如
图所示。
启动时，接触器 1KM断开，
KM闭合，将启动电阻串入定子
电路，使启动电流减小；
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。
? 启动转矩随定子电压的平方下降, 故它只适用于空载或轻载
启动的场合；
?不经济, 在启动过程中, 电阻器上消耗能量大, 不适用于经
常启动的电动机, 若采用电抗器代替电阻器, 则所需设备费较贵,
且体积大 。
特点,
3,Y-?降压启动
Y-?降压启动的接线图如图所示,
启动时, 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, 电动机启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
形及三角形的启动电流 （ 线电
流 ）, Z为电动机在启动时每
相绕组的等效阻抗 。 则有
ZUI stY 31? ZUI st /3 1??
所以 3?ststY II ?
Y-?降压启动方法的特点,
? 设备简单、经济、启动电流小；
? 启动转矩小, 且启动电压不能按实际需要调节, 故只适用于
空载或轻载启动的场合；
? 只适用于正常运行时定子绕组接线为 ?的异步电动机。
4．自耦变压器降压启动
自耦变压器降压启动的原理接线图如图所示。
自耦变压器启动时的一相电路，由变压器的工作原理知，此时，
副边电压与原边电压之比为
1
1
2
1
2 ???
N
N
U
UK
12 KUU ?
启动时加在电动机定
子每相绕组的电压是全压
启动时的 K倍, 因而电流
也是全压启动时的 K倍,
即 I2=KIst；而变压器原边
电流 I1=KI2=K2Ist, 即此
时电网供电电流 I1是直接
启动时电流 Ist的 K2倍 。
特点,
? 与 Y-?降压启动时情况一样, 只是在 Y-?降压启动时的
为定值, 而自耦变压器启动时的 K是可调节的, 这就是此种启动方
法优于 Y-??启动方法之处, 当然它的启动转矩也是全压启动时的 K2
倍 。
? 变压器的体积大, 重量重, 价格高, 维修麻烦, 且启动时自
耦变压器处于过电流 （ 超过额定电流 ） 状态下运行, 因此, 不适于
启动频繁的电动机 。
二、线绕式异步电动机的启动方法
鼠笼式异步电动机的 启动转矩小，启动电流大,因此不能满足
某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。
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
的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。
在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种,逐级切除启动电
阻法 和 频敏变阻器 启动法 。
1．逐级切除启动电阻法
采用逐极切除启动电阻的方法, 其目的和启动过程与他励直流
电动机采用逐级切除启动电阻的方法相似, 主要是为了使整个启动
过程中电动机能保持较大的加速转矩 。 启动过程如下如图 (a)所示：
lin\t4-26.swf
2．频敏变阻器启动法
频敏变阻器实质上是一个铁心损耗很大的三相电抗器，铁心由
一定厚度的几块实心铁板或钢板叠成，一般做成三柱式，每柱上绕
有一个线圈，三相线圈连成星形，然后接到线绕式异步电动机的转
子电路中,
采用电动机拖动生产机械, 对电动机启动的主要要求如下 。
（ 1） 有足够大的启动转矩, 保证生产机械能正常启动 。 一般场
合下希望启动越快越好, 以提高生产效率 。 即要求电动机的启动转
矩大于负载转矩, 否则电动机不能启动 。
（ 2） 在满足启动转矩要求的前提下, 启动电流越小越好 。 因为
过大启动电流的冲击, 对于电网和电动机本身都是不利的 。
（ 3） 要求启动平滑, 即要求启动时加速平滑, 以减小对生产机
械的冲击 。
（ 4） 启动设备安全可靠, 力求结构简单, 操作方便 。
（ 5） 启动过程中的功率损耗越小越好 。
其中，（ 1）和（ 2）两条是衡量电动机启动性能的主要技术指
标。
异步电动机本身的启动特性为,
a,定子电流大,Ist=(5~7)IN
异步电动机在接入电网启动的瞬时，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.启动转矩小 Nst T).~.(T 5180?
启动时,转子功率因数 很低，因
而启动转矩 却不大。
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异步电动机的固有启动特性如图所示,
显然, 异步电动机的这种启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, 采取不同的启动方法 。
一,鼠笼式异步电动机的启动方法
鼠笼式异步电动机有直接启动和降压启动两种方法, 采用什么
启动方法, 要根据实际情况而定 。
1．直接启动（全压启动）
直接启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, 在额定电压下进行启动 。
? 特点：电动机定子绕组的工作电压和启动电压相等。
? 直接启动的条件：由于直接启动的启动电流很大，因此，在
什么情况下采用直接启动，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，
若电动机启动频繁时，电动机功率小于变压器容量的 20%时允许直
接启动；
若电动机不经常启动，电动机功率小于变压器容量的 30%时也
允许直接启动。如果没有独立的变压器供电（即与照明共用电源）
的情况下，电动机启动比较频繁，则常按经验公式来估算，满足下
列关系则可直接启动。
电动机功率
电源总容量
额定电流
启动电流
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例 5.2：有一台要求经常启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, 问可否直接启动？ 同样的 Ist/IN 比值, 功率为多大的
电动机则不允许直接启动？
解：根据经验公式算出
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满足上述关系, 故允许直接启动 。
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可算出，额定功率大于 24kW的电动机不允许直接启动。
2．电阻或电抗器降压启动
异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如
图所示。
启动时，接触器 1KM断开，
KM闭合，将启动电阻串入定子
电路，使启动电流减小；
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。
? 启动转矩随定子电压的平方下降, 故它只适用于空载或轻载
启动的场合；
?不经济, 在启动过程中, 电阻器上消耗能量大, 不适用于经
常启动的电动机, 若采用电抗器代替电阻器, 则所需设备费较贵,
且体积大 。
特点,
3,Y-?降压启动
Y-?降压启动的接线图如图所示,
启动时, 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, 电动机启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
形及三角形的启动电流 （ 线电
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? 设备简单、经济、启动电流小；
? 启动转矩小, 且启动电压不能按实际需要调节, 故只适用于
空载或轻载启动的场合；
? 只适用于正常运行时定子绕组接线为 ?的异步电动机。
4．自耦变压器降压启动
自耦变压器降压启动的原理接线图如图所示。
自耦变压器启动时的一相电路，由变压器的工作原理知，此时，
副边电压与原边电压之比为
1
1
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12 KUU ?
启动时加在电动机定
子每相绕组的电压是全压
启动时的 K倍, 因而电流
也是全压启动时的 K倍,
即 I2=KIst；而变压器原边
电流 I1=KI2=K2Ist, 即此
时电网供电电流 I1是直接
启动时电流 Ist的 K2倍 。
特点,
? 与 Y-?降压启动时情况一样, 只是在 Y-?降压启动时的
为定值, 而自耦变压器启动时的 K是可调节的, 这就是此种启动方
法优于 Y-??启动方法之处, 当然它的启动转矩也是全压启动时的 K2
倍 。
? 变压器的体积大, 重量重, 价格高, 维修麻烦, 且启动时自
耦变压器处于过电流 （ 超过额定电流 ） 状态下运行, 因此, 不适于
启动频繁的电动机 。
二、线绕式异步电动机的启动方法
鼠笼式异步电动机的 启动转矩小，启动电流大,因此不能满足
某些生产机械需要高启动转矩低启动电流的要求。
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
的启动转矩和较小的启动电流，即具有较好的启动特性。
在转子电路中串电阻的启动方法常用的有两种,逐级切除启动电
阻法 和 频敏变阻器 启动法 。
1．逐级切除启动电阻法
采用逐极切除启动电阻的方法, 其目的和启动过程与他励直流
电动机采用逐级切除启动电阻的方法相似, 主要是为了使整个启动
过程中电动机能保持较大的加速转矩 。 启动过程如下如图 (a)所示：
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2．频敏变阻器启动法
频敏变阻器实质上是一个铁心损耗很大的三相电抗器，铁心由
一定厚度的几块实心铁板或钢板叠成，一般做成三柱式，每柱上绕
有一个线圈，三相线圈连成星形，然后接到线绕式异步电动机的转
子电路中,
