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 osIKT 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 56043,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，
（ 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
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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
44
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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
56757204 56043,II.kWk V A
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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
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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，
