為使電動機能夠轉(zhuǎn)動起來,并很快地達到額定轉(zhuǎn)速而正常工作,要求電動機具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩;但又希望起動電流不要太大,以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機和電氣設備的正常運行。此外,起動電流過大時,將使電動機本身受到過大電磁力的沖擊,如果經(jīng)常起動,還有使繞組過熱的危險。因此,我們總是希望在起動電流比較小的情況下,能獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩。
普通結(jié)構(gòu)的鼠籠式異步電動機不采取任何措施而直接投入電網(wǎng)起動時,往往不能滿足上述要求,因為它的起動電流很大,而起動轉(zhuǎn)矩并不大。起動電流很大的原因,從物理現(xiàn)象看,起動時n=0,s=1,旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速割切轉(zhuǎn)子,在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應很大的電勢和電流,引起與它平衡的定子電流的負載分量也跟著急劇增加,以致定子電流很大;從等效電路(見圖)來看,正常運行時,轉(zhuǎn)差率s很小(0.01-0.05),所以r sˊ/s很大,,從而限制了定、轉(zhuǎn)子電流。但起動時s=1,所以r sˊ/s很小,隨之整個電動機的等效電阻很小,所以起動電流很大。至于起動電流很大,但起動轉(zhuǎn)矩卻不大,則可以從異步電機的電磁轉(zhuǎn)矩與磁通和轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系式:mem=cmфmi2cosψ2=cmфmi2a(式中i2a是轉(zhuǎn)子每相電流的有功分量,i2a=i2cosψ2;對已制成的電機來說,cm是一常數(shù),對鼠籠式轉(zhuǎn)子cm=z2p/2√2, z2為轉(zhuǎn)子槽數(shù),p為氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的極對數(shù);對繞線式轉(zhuǎn)子cm=m2ω2kω2p/√2,其中m2是轉(zhuǎn)子相數(shù),ω2kω2是轉(zhuǎn)子每相串聯(lián)的有效匝數(shù))來說明:起動時s=1,f2=f1 ,轉(zhuǎn)子漏抗x2б遠大于轉(zhuǎn)子電阻r2,使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角ψ2=tg-1x2б/r2接近90 º,cosψ2很小,所以盡管i2很大,但其有功分量i2cosψ2卻不大;其次,由于起動電流很大,定子繞組的漏阻抗壓降增大,使感應電勢e1減小,從定、轉(zhuǎn)子電勢的有效值e1和e2公式:e1=√2πf1ω1kω1фm;e2=√2πf1ω2kω2фm可知主磁通фm將與e1成正比例減小。于是фm變小,i2cosψ2不大,說明起動電流雖然很大,但起動轉(zhuǎn)矩并不大。
異步電機的t形等效電路