1.背景技術(shù)

鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)，起動(dòng)電流達(dá)到電機(jī)額定電流的5-8倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的0.6-1.2倍（隨著電機(jī)容量的增大,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越來越小），電機(jī)的起動(dòng)比小于0.2。如采用降壓起動(dòng)，不但起動(dòng)設(shè)備復(fù)雜，成本高，還由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與起動(dòng)電流的平方成正比，電機(jī)的起動(dòng)比成正比地減少,因此, 鼠籠式三相異步電動(dòng)機(jī)+起動(dòng)裝置,只能用在起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)上，而不能用在球磨機(jī)、破碎機(jī)、軋鋼機(jī)等設(shè)備中。

三相繞線式轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)因轉(zhuǎn)子可外接電阻、頻敏變阻器和反電勢。它不但能限制電機(jī)的起動(dòng)電流，還能增加電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)時(shí)的功率因素，使電機(jī)起動(dòng)比接近1（轉(zhuǎn)子串電阻和反電勢時(shí)，起動(dòng)比接近1，串頻敏變阻器時(shí)，起動(dòng)比最高可以達(dá)到0.55）。因此，三相繞線式轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)在大容量、大轉(zhuǎn)矩的機(jī)械設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。但三相繞線式轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)因需將轉(zhuǎn)子電流通過電刷、滑環(huán)、電纜等引到地面且常用起動(dòng)設(shè)備存在以下不足：

A、頻敏變阻起動(dòng)柜：它是將繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子回路通過滑環(huán)、碳刷引入地面的頻敏變阻起動(dòng)柜內(nèi)，在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，串入頻敏變阻器，隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)子電流頻率的降低，頻敏變阻器阻抗逐步減少，達(dá)到連續(xù)限制電機(jī)起動(dòng)電流的目的。電機(jī)起動(dòng)結(jié)束后、還需通過接觸器或短路環(huán)將頻敏變阻短接（部分中小型電機(jī)在轉(zhuǎn)子上裝有短路環(huán)）。串頻敏變阻器起動(dòng)，由于頻敏變阻器實(shí)際上是一個(gè)電感元件，它降低了電機(jī)的功率因數(shù)，電機(jī)的起動(dòng)比小于0.55。因此，它一般用在對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的風(fēng)機(jī)、水泵、空壓機(jī)和球磨機(jī)電機(jī)上。它的變形產(chǎn)品：無刷無環(huán)起動(dòng)器是將頻敏變阻器直接安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，實(shí)現(xiàn)電機(jī)無刷運(yùn)行。無刷無環(huán)起動(dòng)器存在：（1）起動(dòng)電流一經(jīng)出廠，就無法調(diào)整。（2）重量是無刷自控電機(jī)軟起動(dòng)器的2倍以上，且起動(dòng)器最大功率無法越過500KW。（3）電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，頻敏變阻器不短接，會產(chǎn)生一定的功率消耗，降低了拖動(dòng)系統(tǒng)的效率。

B、繞線式異步電機(jī)串電阻多級起動(dòng)柜，它也是將電機(jī)轉(zhuǎn)子電流引入起動(dòng)柜內(nèi)，通過時(shí)間、電流或凸輪控制器改變電阻的大小，達(dá)到增加電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、減少起動(dòng)電流的目的。它的最大優(yōu)點(diǎn)是：由于串入轉(zhuǎn)子回路是純電阻，功率因數(shù)高，起動(dòng)比接近1。但起動(dòng)控制裝置復(fù)雜，且起動(dòng)過程中需頻繁切換起動(dòng)電阻，造成多次沖擊電流，因此，它只用在對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求特高的起重機(jī)，軋鋼機(jī)等設(shè)備上。它的變型產(chǎn)品是：繞線式異步電動(dòng)機(jī)液態(tài)電阻起動(dòng)柜，它是將液體電阻串入電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路，通過伺服電機(jī)改變極板的距離，從而改變液體電阻的大小，達(dá)到無級連續(xù)調(diào)整電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流的目的。它與凸輪控制器改變電阻相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是：1）無級連續(xù)調(diào)整電機(jī)電流，2）可以通過改變電解液的濃度，方便地改變起動(dòng)電阻的大小，達(dá)到改變起動(dòng)電機(jī)電流的目的；缺點(diǎn)是：1）常見的繞線式異步電動(dòng)機(jī)液態(tài)電阻起動(dòng)柜，沒有考慮液體電阻對極板及其傳動(dòng)設(shè)備的腐蝕作用；2）沒有考慮裝置的密封和防爆、沒有考慮環(huán)境溫度對起動(dòng)裝置的影響，造成壽命低；3）電機(jī)起動(dòng)過程完全由伺服電機(jī)控制，不能自動(dòng)適應(yīng)電機(jī)的起動(dòng)過程；4）應(yīng)用范圍小，不能安裝在有振動(dòng)的地方（如行車上）和北方的室外；5）體積大、運(yùn)行維護(hù)工作量大、造價(jià)高等缺點(diǎn)。

C.柜式起動(dòng)設(shè)備均需將轉(zhuǎn)子電流通過電刷、滑環(huán)、電纜等引到地面控制柜，電刷與滑環(huán)間磨下的碳粉會導(dǎo)致電機(jī)絕緣的降低，引發(fā)電動(dòng)機(jī)故障。滑環(huán)、電刷壓力彈簧銹蝕，引起電刷與滑環(huán)間打火。因?qū)﹄姍C(jī)保養(yǎng)提出了更高的要求。同時(shí)電機(jī)起動(dòng)過程人為給定，不能適應(yīng)不同負(fù)載；起動(dòng)裝置元器件多、二次回路復(fù)雜、故障率高、維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)要求高、拖動(dòng)系統(tǒng)綜合價(jià)格高是它們共同的另一個(gè)通病。