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鼠笼式三相异步电动机直接起动,起动电流达到电机额定电流的5-8倍,起动转矩只有电机额定转矩的0.6-1.2倍(随着电机容量的增大,起动转矩越来越小),电机的起动比小于0.2。如采用降压起动,不但起动设备复杂,成本高,还由于起动转矩与起动电流的平方成正比,电机的起动比成正比地减少,因此, 鼠笼式三相异步电动机+起动装置,只能用在起动转矩小的风机、水泵等电机上,而不能用在球磨机、破碎机、轧钢机等设备中。
三相绕线式转子交流异步电动机因转子可外接电阻、频敏变阻器和反电势。它不但能限制电机的起动电流,还能增加电机的起动转矩和起动时的功率因素,使电机起动比接近1(转子串电阻和反电势时,起动比接近1,串频敏变阻器时,起动比最高可以达到0.55)。因此,三相绕线式转子交流异步电动机在大容量、大转矩的机械设备中得到广泛应用。但三相绕线式转子交流异步电动机因需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面且常用起动设备存在以下不足:
A、频敏变阻起动柜:它是将绕线式电机转子回路通过滑环、碳刷引入地面的频敏变阻起动柜内,在电机起动时,串入频敏变阻器,随着电机转速的增加,转子电流频率的降低,频敏变阻器阻抗逐步减少,达到连续限制电机起动电流的目的。电机起动结束后、还需通过接触器或短路环将频敏变阻短接(部分中小型电机在转子上装有短路环)。串频敏变阻器起动,由于频敏变阻器实际上是一个电感元件,它降低了电机的功率因数,电机的起动比小于0.55。因此,它一般用在对起动转矩要求不高的风机、水泵、空压机和球磨机电机上。它的变形产品:无刷无环起动器是将频敏变阻器直接安装在电机转子上,实现电机无刷运行。无刷无环起动器存在:(1)起动电流一经出厂,就无法调整。(2)重量是无刷自控电机软起动器的2倍以上,且起动器最大功率无法越过500KW。(3)电机正常运行时,频敏变阻器不短接,会产生一定的功率消耗,降低了拖动系统的效率。
B、绕线式异步电机串电阻多级起动柜,它也是将电机转子电流引入起动柜内,通过时间、电流或凸轮控制器改变电阻的大小,达到增加电机起动转矩、减少起动电流的目的。它的最大优点是:由于串入转子回路是纯电阻,功率因数高,起动比接近1。但起动控制装置复杂,且起动过程中需频繁切换起动电阻,造成多次冲击电流,因此,它只用在对起动转矩要求特高的起重机,轧钢机等设备上。它的变型产品是:绕线式异步电动机液态电阻起动柜,它是将液体电阻串入电机的转子回路,通过伺服电机改变极板的距离,从而改变液体电阻的大小,达到无级连续调整电机起动转矩和起动电流的目的。它与凸轮控制器改变电阻相比,最大的优点是:1)无级连续调整电机电流,2)可以通过改变电解液的浓度,方便地改变起动电阻的大小,达到改变起动电机电流的目的;缺点是:1)常见的绕线式异步电动机液态电阻起动柜,没有考虑液体电阻对极板及其传动设备的腐蚀作用;2)没有考虑装置的密封和防爆、没有考虑环境温度对起动装置的影响,造成寿命低;3)电机起动过程完全由伺服电机控制,不能自动适应电机的起动过程;4)应用范围小,不能安装在有振动的地方(如行车上)和北方的室外;5)体积大、运行维护工作量大、造价高等缺点。
C.柜式起动设备均需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面控制柜,电刷与滑环间磨下的碳粉会导致电机绝缘的降低,引发电动机故障。滑环、电刷压力弹簧锈蚀,引起电刷与滑环间打火。因对电机保养提出了更高的要求。同时电机起动过程人为给定,不能适应不同负载;起动装置元器件多、二次回路复杂、故障率高、维护保养技术要求高、拖动系统综合价格高是它们共同的另一个通病。