這裡有必要提一個概念——電磁轉矩
電磁轉矩(T)是由轉子中各個載流導體在鏇轉磁場的作用下受到的電磁力對轉子轉軸所形成的轉矩之總和。
三相異步電動機電磁轉矩有三種表達式:如圖1從上面的式子可以知道M∝U12 轉矩與電源電壓的平方成正比,設正常輸入電壓時負載轉矩為M2 ,電壓下降使電磁轉矩M下降很多;由於M2不變,所以M小於M2平衡關係受到破壞,導致電動機轉速的下降,轉差率S上升;它又引起轉子電壓平衡方程式的變化,使轉子電流I2上升。也就是定子電流I1隨之增加(由變壓器關係可以知道);同時I2增加也是電動機軸上送出的轉矩M又回升,直到與M2相等為止。這時電動機轉速又趨於新的穩定值。這就是啟動電流大且啟動同時會造成電壓下降的原因。
如果覺得難以理解的話可以這么說:當感應電動機處在停止狀態時,從電磁的角度看,就象變壓器,接到電源去的定子繞組相當於變壓器的一次線圈,成閉路的轉子繞組相當於變壓器被短路的二次線圈;定子繞組和轉子繞組間無電的的聯繫,只有磁的聯繫,磁通經定子、氣隙、轉子鐵芯成閉路。當合閘瞬間,轉子因慣性還未轉起來,鏇轉磁場以最大的切割速度——同步轉速切割轉子繞組,使轉子繞組感應起可能達到的最高的電勢,因而,在轉子導體中流過很大的電流,這個電流產生抵消定子磁場的磁能,就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。而定子方面為了維護與該時電源電壓相適應的原有磁通,遂自動增加電流。因為此時轉子的電流很大,故定子電流也增得很大,甚至高達額定電流的4~7倍,這就是啟動電流大的緣由。
啟動後電流為什麼小:隨著電動機轉速增高,定子磁場切割轉子導體的速度減小,轉子導體中感應電勢減小,轉子導體中的電流也減小,於是定子電流中用來抵消轉子電流所產生的磁通的影響的那部分電流也減小,所以定子電流就從大到小,直到正常。
三相鼠籠異步電機的啟動電流一般是4~7倍,但是不是絕對的。不過一般要求電機的起動電流不能超過其額定電流的2~5倍。
電機功率超過30kw的電動機不適合頻繁啟動,因為30kw以上電機啟動電流一般為額定電流的6-7倍,頻繁啟動會增加電機溫升,造成燒毀電機的可能。
直流電動機的啟動電流公式Ist=(Un-Ea)/Ra,啟動時n=0電樞電勢Ea=nCeФ=0,而Ra不變,所以將額定電壓直接加至電樞兩端,電流可達額定電流的10~30倍,故一般只有功率很小的直流電機可採用直接啟動,其餘都不允許直接啟動。
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