2.3.1 籠型異步電動機的啟動

籠型電動機的啟動方式包括全壓啟動、降壓啟動和特殊轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的籠型電動機啟動。

1.全壓啟動

全壓啟動就是將電機直接接入電網(wǎng)，在定子繞組承受額定電壓情況下啟動，又稱直接啟動。一般容量的電源可允許7.5kW以下異步電機直接啟動，如果供電變壓器的容量較大，對7.5kW以上并且啟動電流比滿足以下經(jīng)驗公式的異步電機也可直接啟動。

2.降壓啟動

對不滿足全壓啟動條件的籠型電機，需要降壓啟動后再切換至全壓運行。降壓措施有：定子串電阻或電抗降壓、星形—三角形降壓、自耦變壓器降壓、延邊三角形降壓等。

（1）定子串電阻或電抗降壓啟動。這種啟動措施通過電阻或電抗的分壓作用降低定子繞組電壓。設(shè)全壓時定子電壓為U1，降壓后的定子繞組電壓、電流和啟動轉(zhuǎn)矩分別為U1′、Ist′、Tst′，U1′=kU1。根據(jù)啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩與電壓的關(guān)系可得：

可以看出這種啟動方式下，啟動轉(zhuǎn)矩下降幅度更大，一般適用于空載或輕載啟動。

（2）星形-三角形（Y-△）降壓啟動。啟動時電機作Y接法，啟動結(jié)束后電機以△接法全壓運行。設(shè)星形、三角形接法下電機的啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩分別為：IstY、TstY，Ist△、Tst△，有：

Y-△啟動方法簡單，線路換接方便，轉(zhuǎn)矩與電流下降比例均為1/3且不能調(diào)整，一般用于空載或輕載場合，并且只有正常運行接法為△的籠型電機才能使用Y-△啟動。

（3）自耦變壓器降壓啟動。采用自耦變壓器（又稱啟動補償器）降壓啟動時，自耦變壓器的抽頭一般有幾個可選擇，所以適用于不同容量的電機在不同負載啟動時使用。這種啟動方式的缺點是：啟動設(shè)備體積大且笨重、價格高、維護檢修工作量大。自耦變壓器啟動時的原理接線與一相電路如圖2-11所示。

設(shè)電機全壓時的電壓與啟動電流為U1、Ist，自耦變壓器的降壓比為：k=U′/U1= N2/N1，流過電機繞組的啟動電流為Ist′′，反映到自耦變壓器原邊的啟動電流為Ist′，則

故

（4）延邊三角形降壓啟動。這種電機的每相繞組都帶有中心抽頭，抽頭比例可按啟動要求在制造電機前確定。啟動時的接法如圖2-12（a）所示，部分繞組作△連接，其余繞組向外延伸，所以稱為延邊三角形啟動。啟動中降壓比例取決于抽頭比例，繞組延伸部分越多則降壓比越大。啟動結(jié)束后，將電機的三相中心抽頭斷開并使繞組依次首尾相接以△接法運行，如圖2-12（b）所示。延邊三角形降壓啟動主要用于專用電機上。

3.深槽型和雙籠型異步電動機啟動

深槽型和雙籠型異步電動機采用特殊的轉(zhuǎn)子籠型繞組結(jié)構(gòu)來改善啟動性能，它們都利用電流的集膚效應使電動機啟動時轉(zhuǎn)子繞組的電阻變大，從而降低啟動電流、增大啟動轉(zhuǎn)矩。

（1）深槽型異步電動機。深槽型電動機的轉(zhuǎn)子槽型深而窄，深寬比是普通電動機的2～4倍。轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的漏磁通與槽底部分交鏈多而槽口部分較少，故槽口部分漏磁通很小，電流主要從槽口部分流過（即電流趨于表面），這就是所謂的“集膚效應”。深槽型電動機的轉(zhuǎn)子槽型、漏磁通、轉(zhuǎn)子電流分布及機械特性如圖2-13所示。

集膚效應使導條的有效截面積減小，導條電阻增大。由于轉(zhuǎn)子漏電抗正比于轉(zhuǎn)子電流頻率，啟動時，s=1，f2=f1，集膚效應最明顯，轉(zhuǎn)子電阻顯著增大，機械特性臨界點下移導致啟動轉(zhuǎn)矩增大，同時啟動電流減小。啟動結(jié)束后電機進入高速運行狀態(tài)，f2=sf1，f2 很小，集膚效應基本消失，轉(zhuǎn)子電流近似均勻分布，機械特性基本不受影響，特性如圖2-13中曲線2所示（普通異步電機的特性如曲線1所示）。

（2）雙籠型異步電動機。雙籠型電機的轉(zhuǎn)子有內(nèi)、外兩套籠型繞組（分別稱為工作籠和啟動籠）。外籠導條截面小且以電阻率較大的黃銅材料制造；內(nèi)籠導條截面大并由導電性好的紫銅材料制成。啟動時，強烈的集膚效應使轉(zhuǎn)子電流流過電阻較大的外籠（啟動籠），啟動轉(zhuǎn)矩大且啟動電流小，外籠對電動機的啟動性能影響大。高速運行時，電流主要流經(jīng)電阻很小的內(nèi)籠（工作籠），電動機的運行特性受內(nèi)籠影響大。雙籠型電動機機械特性由啟動籠特性和工作籠特性合成，圖2.14所示分別為雙籠型電動機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、漏磁通分布及機械特性。

深槽型和雙籠型異步電動機正常工作時的轉(zhuǎn)子電流遠離轉(zhuǎn)子鐵芯表面，轉(zhuǎn)子漏電抗比普通籠型電動機大，電動機運行時的功率因數(shù)、過載能力偏低，并且結(jié)構(gòu)復雜，價格偏高。