（已结贴）电源电气擂台第108期-----异步电动机启动 点击：1454 | 回复：13
作为电工都知道三相异步电动机直接启动时电流可达额定电流的4-7倍，但启动转矩却不大，本期擂台请你谈谈为什么启动电流很大，而启动转矩却不大？
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回答：为什么电机启动时，电流很大?
三相异步电动机的原理和变压器类似，副线圈（转子）的电流决定主线圈（定子）的电流，故可以对转子电路来分析：
转子电路的数学表达式为：
（1）
故转子电路中的电流为：
（2）
只要分析上式，就可以知道电流是如何变化的
转子电路感应电动势为
（3）
其有效值为
（4）
当转子转动时，存在漏磁感抗
(5)
把式（4）和式(5)带入（2），得到电流的数学模型为
（6）
式（6）则表示了转差率S和转子电流I2的函数关系，并且是个增函数，当S增大时，D电流I增大。
当转子开始转动时，转差率S=1，故此时电流是最大的。根据变压器的理论可以知道，此时定子电路中的电流也最大。
回答：为什么电机启动时，启动转矩很小？
三相异步电动机的转矩是由旋转磁场每极磁通与转子电流作用产生的，它与磁通和电流的乘积成正比，此外，它还与转子转子电路的功率因数有关，功率因数随转差率增大而减小，转矩数学模型为
（7）
通过变化（此处省略）可以得到电机转矩的另一个表达式
（8）
根据电机的实际气隙结构和材料，可以得到K等数值，通过MATLAB绘图软件，可以得到转速关于转矩的图像。从图像中可以知道当转速为0时，电机转矩是小的。
为使电动机能够转动起来，并很快地达到额定转速而正常工作，要求电动机具有足够大的起动转矩；但又希望起动电流不要太大，以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外，起动电流过大时，将使电动机本身受到过大电磁力的冲击，如果经常起动，还有使绕组过热的危险。因此，我们总是希望在起动电流比较小的情况下，能获得较大的起动转矩。
普通结构的鼠笼式异步电动机不采取任何措施而直接投入电网起动时，往往不能满足上述要求，因为它的起动电流很大，而起动转矩并不大。起动电流很大的原因，从物理现象看，起动时n=0，s=1,旋转磁场以同步转速割切转子，在短路的转子绕组中感应很大的电势和电流，引起与它平衡的定子电流的负载分量也跟着急剧增加，以致定子电流很大；从等效电路(见图)来看，正常运行时，转差率s很小（0.01-0.05），所以r sˊ/s很大，，从而限制了定、转子电流。但起动时s=1,所以r sˊ/s很小，随之整个电动机的等效电阻很小，所以起动电流很大。至于起动电流很大，但起动转矩却不大，则可以从异步电机的电磁转矩与磁通和转子电流的关系式：Mem=CMФmI2COSΨ2=CMФmI2a(式中I2a是转子每相电流的有功分量，I2a=I2COSΨ2；对已制成的电机来说，CM是一常数，对鼠笼式转子CM=Z2p/2√2, Z2为转子槽数，p为气隙旋转磁场的极对数；对绕线式转子CM=m2ω2kω2p/√2，其中m2是转子相数，ω2kω2是转子每相串联的有效匝数)来说明：起动时s=1，f2=f1 ，转子漏抗X2б远大于转子电阻r2，使转子功率因数角Ψ2=tg-1X2б/r2接近90 º，COSΨ2很小，所以尽管I2很大，但其有功分量I2COSΨ2却不大；其次，由于起动电流很大，定子绕组的漏阻抗压降增大，使感应电势E1减小，从定、转子电势的有效值E1和E2公式：E1=√2πf1ω1kω1Фm；E2=√2πf1ω2kω2Фm可知主磁通Фm将与E1成正比例减小。于是Фm变小，I2COSΨ2不大，说明起动电流虽然很大，但起动转矩并不大。
异步电机的"T"形等效电路
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