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摘 要 现阶段，异步电动机的电力拖动已被广泛地应用在各个工业电气自动化领域中。本文就三相异步电动机的启动、制动等技术问题进行分析。
关键词 三相异步电动机；启动；制动；分析
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0109-01
1 三相异步电动机的启动
电动机接上电源，转速由零开始增大，直至稳定运转状态的过程，称为启动过程。对电动机启动的要求是：启动电流小，启动转矩大，启动时间短。
当异步电动机刚接上电源，转子尚未旋转瞬间（n=0），定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大，于是转子绕组感应电动势和电流也最大，则定子的感应电流也最大，它往往可达额定电流的5-7倍。笼型异步电动机的启动方法有直接启动（全压启动）和降压启动两种。
1.1 直接启动
直接启动也称全压启动。启动时，电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。这是一种最简单的启动方法，不需要复杂的启动设备，但是，它的启动性能恰好与所要求的相反，即：
1）启动电流I大。对于普通笼型异步电动机，启动电流是额定电流的4—7倍。启动电流大的原因是：启动时n＝0，s＝1，转子电动势很大，所以转子电流很大，根据磁通势平衡关系，定子电流也必然很大。
2）启动转矩TST不大。对于普通笼型异步电动机，启动转矩倍数
KST＝1-2。
由上可见，笼型异步电动机直接启动时，启动电流大，而启动转矩不大，这样的启动性能是不理想的。过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响，因此，直接启动一般只在小容量电动机中使用，如：7.5kW以下的电动机可采用直接启动。如果电网容量很大，就可允许容量较大的电动机直接启动。若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式：
则电动机便可直接启动，否则应采用下面介绍的降压启动方法。
1.2 降压启动
降压启动的目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定工作。下面介绍几种常见的降压启动方法。
1）定子电路串电阻（或电抗）启动。
定子电路串电阻（或电抗）启动，就是启动时在笼型电动机定子三相绕组上串接对称电阻（或电抗）。
启动时，先将轮换开关S2投向“启动”侧，然后合上主开关Sl进行启动、此时较大的启动电流在启动电阻（或电抗）上产生了较大的电压降，从而降低了加在定子绕组上的电压，起到了限制启动电流的作用。当转速升高到一定数值时，把S2切换到“运行”侧，切除启动电阻（或电抗），电动机在全压下进入稳定运行。
采用串电阻（或电抗）降压启动时，若电压下降到额定电压的1/a，则启动电流也下降到直接启动电流的l/a，但启动转矩却下降到直接启动转矩的1/a2。即
串电阻降压启动时耗能较大，一般只在较小容量电动机上采用，容量较大的电动机多采用串电抗降压启动。
2）Y—Δ降压启动。
Y—Δ降压启动。即星形—三角形降压。只适用于定子绕组为Δ形连接，且每相绕组都有两个引出端子的三相笼型异步电动机。
Y—Δ降压启动的原理是：电动机正常运行时（Δ连接），加在每相绕组的电压是线电压，而启动时为Y连接，则加在每相绕组的电压是相电压，它为额定电压的，故为降压启动。当启动完毕，把定子三相绕组又恢复成Δ连接。
3）自耦变压器降压启动。
这种启动方法是通过自耦变压器把电压降低后加到电动机定子绕组上，以达到减小启动电流的目的。
（a）接线图 （b）自耦变压器的一相电路
图1 异步电动机的自耦变压器降压启动
启动时，把开关S2投向“启动”侧，并合上开关S1，这时自耦变压器一次绕组加全电压，而电动机定子电压为自铜变压器二次抽头部分的电压，电动机在低压下启动，待转速上升至一定数值时，再把开关S2切换到“运行”侧，切除自辐变压器，电动机在全压下运行。
2 三相异步电动机的制动
2.1 反接制动
由于电压相序反了，所以定子旋转磁场方向反了，而转子由于惯性仍继续按原方向旋转，这是转矩方向与电动机的旋转方向相反，成为制动转矩。
反接制动时，由于转子的转速相对于反转旋转磁场的转速较大，为n+n1，转子绕组中的感应电动势和感应电流都很大，能耗较大，因此对较大功率的电动机采用反接制动时，为了限流，必须在定子电路（笼型）或转子电路（绕线式）中串接一个大电阻。
这种方法制动比较简单，制动效果较好，在某些中型机床主轴的制动中常采用，但能耗较大。
2.2 能耗制动
制动方法是在切断电源开关Q1的同时闭合开Q2触点，在定子两相绕
（下转第185页）
（上接第109页）
组间通入直流电流。于是定子绕组产生一个恒定磁场，转子因惯性而旋转切割该恒定磁场，在转子绕组产生感应电动势和电流。转子的载流导体与恒定磁场相互作用产生电磁转矩，其方向与转子转向相反，起制动作用，因此转速迅速下降，当转速下降至零时，转子感应电动势和电流也降为零，制动过程结束。制动期间，运转部分所储藏的动能转变为电能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。
对笼型异步电动机，可调节直流电流的大小来控制制动转矩的大小，对绕线型异步电动机，还可采用转子回路串电阻的方法来增大初始制动转矩。
2.3 回馈制动
回馈制动发生在电动机转速n大于定子旋转磁场转速小的时候，如当起重机下放重物时，重物拖动转子，使转速n＞nl。这时转子绕组切割定子旋转磁场方向与原电动状态相反，则转子绕组成应电动势和电流方向也随之相反，电磁转短方向也反了，即由与转向同向变为反向，成为制动转矩，使重物受到制动而均匀下降，实际上这台电动機已转入发电机运行状态，它将重物的势能转变为电能而回馈到电网，故称为回馈
制动。
前述变极调速电动机，当从高速（少极）调至低速（多极）瞬间，转子的转速高于多极的同步转速，就产生回馈制动作用，迫使电动机转速迅速下降。
参考文献
[1]叶颖廉.高压绕线转子三相异步电动机转子的维修经验[J].矿山机械,2010,04.
关键词 三相异步电动机；启动；制动；分析
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)101-0109-01
1 三相异步电动机的启动
电动机接上电源，转速由零开始增大，直至稳定运转状态的过程，称为启动过程。对电动机启动的要求是：启动电流小，启动转矩大，启动时间短。
当异步电动机刚接上电源，转子尚未旋转瞬间（n=0），定子旋转磁场对静止的转子相对速度最大，于是转子绕组感应电动势和电流也最大，则定子的感应电流也最大，它往往可达额定电流的5-7倍。笼型异步电动机的启动方法有直接启动（全压启动）和降压启动两种。
1.1 直接启动
直接启动也称全压启动。启动时，电动机定子绕组直接接入额定电压的电网上。这是一种最简单的启动方法，不需要复杂的启动设备，但是，它的启动性能恰好与所要求的相反，即：
1）启动电流I大。对于普通笼型异步电动机，启动电流是额定电流的4—7倍。启动电流大的原因是：启动时n＝0，s＝1，转子电动势很大，所以转子电流很大，根据磁通势平衡关系，定子电流也必然很大。
2）启动转矩TST不大。对于普通笼型异步电动机，启动转矩倍数
KST＝1-2。
由上可见，笼型异步电动机直接启动时，启动电流大，而启动转矩不大，这样的启动性能是不理想的。过大的启动电流对电网电压的波动及电动机本身均会带来不利影响，因此，直接启动一般只在小容量电动机中使用，如：7.5kW以下的电动机可采用直接启动。如果电网容量很大，就可允许容量较大的电动机直接启动。若电动机的启动电流倍数K1、容量与电网容量满足下列经验公式：
则电动机便可直接启动，否则应采用下面介绍的降压启动方法。
1.2 降压启动
降压启动的目的是为了限制启动电流，但问题是在限制启动电流的同时，启动转矩也受限制，因此它只适用于在空载或轻载情况下启动。启动时，通过启动设备使加到电动机上的电压小于额定电压，待电动机转速上升到一定数值时，再使电动机承受额定电压，保证电动机在额定电压下稳定工作。下面介绍几种常见的降压启动方法。
1）定子电路串电阻（或电抗）启动。
定子电路串电阻（或电抗）启动，就是启动时在笼型电动机定子三相绕组上串接对称电阻（或电抗）。
启动时，先将轮换开关S2投向“启动”侧，然后合上主开关Sl进行启动、此时较大的启动电流在启动电阻（或电抗）上产生了较大的电压降，从而降低了加在定子绕组上的电压，起到了限制启动电流的作用。当转速升高到一定数值时，把S2切换到“运行”侧，切除启动电阻（或电抗），电动机在全压下进入稳定运行。
采用串电阻（或电抗）降压启动时，若电压下降到额定电压的1/a，则启动电流也下降到直接启动电流的l/a，但启动转矩却下降到直接启动转矩的1/a2。即
串电阻降压启动时耗能较大，一般只在较小容量电动机上采用，容量较大的电动机多采用串电抗降压启动。
2）Y—Δ降压启动。
Y—Δ降压启动。即星形—三角形降压。只适用于定子绕组为Δ形连接，且每相绕组都有两个引出端子的三相笼型异步电动机。
Y—Δ降压启动的原理是：电动机正常运行时（Δ连接），加在每相绕组的电压是线电压，而启动时为Y连接，则加在每相绕组的电压是相电压，它为额定电压的，故为降压启动。当启动完毕，把定子三相绕组又恢复成Δ连接。
3）自耦变压器降压启动。
这种启动方法是通过自耦变压器把电压降低后加到电动机定子绕组上，以达到减小启动电流的目的。
（a）接线图 （b）自耦变压器的一相电路
图1 异步电动机的自耦变压器降压启动
启动时，把开关S2投向“启动”侧，并合上开关S1，这时自耦变压器一次绕组加全电压，而电动机定子电压为自铜变压器二次抽头部分的电压，电动机在低压下启动，待转速上升至一定数值时，再把开关S2切换到“运行”侧，切除自辐变压器，电动机在全压下运行。
2 三相异步电动机的制动
2.1 反接制动
由于电压相序反了，所以定子旋转磁场方向反了，而转子由于惯性仍继续按原方向旋转，这是转矩方向与电动机的旋转方向相反，成为制动转矩。
反接制动时，由于转子的转速相对于反转旋转磁场的转速较大，为n+n1，转子绕组中的感应电动势和感应电流都很大，能耗较大，因此对较大功率的电动机采用反接制动时，为了限流，必须在定子电路（笼型）或转子电路（绕线式）中串接一个大电阻。
这种方法制动比较简单，制动效果较好，在某些中型机床主轴的制动中常采用，但能耗较大。
2.2 能耗制动
制动方法是在切断电源开关Q1的同时闭合开Q2触点，在定子两相绕
（下转第185页）
（上接第109页）
组间通入直流电流。于是定子绕组产生一个恒定磁场，转子因惯性而旋转切割该恒定磁场，在转子绕组产生感应电动势和电流。转子的载流导体与恒定磁场相互作用产生电磁转矩，其方向与转子转向相反，起制动作用，因此转速迅速下降，当转速下降至零时，转子感应电动势和电流也降为零，制动过程结束。制动期间，运转部分所储藏的动能转变为电能消耗在转子回路的电阻上，故称为能耗制动。
对笼型异步电动机，可调节直流电流的大小来控制制动转矩的大小，对绕线型异步电动机，还可采用转子回路串电阻的方法来增大初始制动转矩。
2.3 回馈制动
回馈制动发生在电动机转速n大于定子旋转磁场转速小的时候，如当起重机下放重物时，重物拖动转子，使转速n＞nl。这时转子绕组切割定子旋转磁场方向与原电动状态相反，则转子绕组成应电动势和电流方向也随之相反，电磁转短方向也反了，即由与转向同向变为反向，成为制动转矩，使重物受到制动而均匀下降，实际上这台电动機已转入发电机运行状态，它将重物的势能转变为电能而回馈到电网，故称为回馈
制动。
前述变极调速电动机，当从高速（少极）调至低速（多极）瞬间，转子的转速高于多极的同步转速，就产生回馈制动作用，迫使电动机转速迅速下降。
参考文献
[1]叶颖廉.高压绕线转子三相异步电动机转子的维修经验[J].矿山机械,2010,04.