一、实验目的

认识绕线式异步电动机改善起动性能的方法及控制。

二、实验仪器

实验仪器如表7-5所示。

表7-5　实验仪器

三、知识学习及操作步骤

绕线式异步电动机改善起动性能的方法是，电机起动时在转子回路中串入电阻器或频敏变阻器。由人为机械特性可知，这样可以在降低起动电流的同时提高起动转矩。

1.转子串接电阻器起动

（1）方法：电机起动时，在转子电路串接起动电阻器，借以提高起动转矩；同时，因转子电阻增大也限制了起动电流。起动结束后，切除转子所串电阻。

为了在整个起动过程中得到比较大的起动转矩，一般需分三级切除起动电阻，故称为三级起动。在整个起动过程中，产生的转矩都是比较大的，适合于重载起动，广泛用于桥式起重机、卷扬机、龙门吊车等重载设备。其缺点是所需起动设备较多，起动时有一部分能量消耗在起动电阻上，起动级数也较少。

图7.8中，KM4为电源接触器，KM1～KM3为短接转子电阻接触器：KI1、KI2、KI3为电流继电器，其线圈串接在电动机转子电路中，这三个继电器的吸合电流都是一样的，但释放电流不一样。其中，KI1的释放电流最大，KI2次之，KI3最小。

图7.8　绕线式异步电动机转子串电阻起动控制电气原理图

（2）线路工作过程：合上电源开关QF，按下按钮SB1，KM4线圈得电，KM4主触点闭合，电动机转子串电阻起动，刚起动时起动电流很大，KI1～KI3都吸合，所以它们的动合触点断开，这时接触器KM2～KM4均不动作，电阻全部接入。当电动机转速升高后电流减小，KI1首先释放，它的动合触点闭合，接触器KM1线圈通电，短接第一段转子电阻R1；随着转速升高，电流逐渐下降，使KI2释放，接触器KM2线圈通电，短接第二段起动电阻R2，如此下去，直到将转子全部电阻短接，电动机起动完毕。

停止时按下按钮SB1，控制电路断电，各接触器均释放，电动机停止运行。

试设计，利用时间原则实现转子串电阻起动控制。

图7.9所示为时间原则控制转子串电阻起动控制电路，其主电路与图7.8相同，KM4为电源接触器，KM1～KM3为短接转子电阻接触器，KT1～KT3为起动时间继电器，自动控制电阻短接。(www.daowen.com)

利用时间原则控制线路的工作过程：按下按钮SB2，KM4线圈得电，KM4主触点闭合，电动机转子串电阻起动。然后，依靠KT1、KT2、KT3三只时间继电器和KM1、KM2、KM3三只接触器的相互配合来完成电阻的逐段切除，电阻切除完毕，起动结束。线路中只有KM3、KM4长期通电，而KT1、KT2、KT3、KM1、KM2五只线圈的通电时间均被压缩到最低限度。这样做一方面是节省了电能，另一方面是延长了它们的使用寿命。

利用时间原则控制线路存在两个问题：时间继电器一旦损坏，线路将无法实现电动机的正常起动和运行；电阻的分段切除是利用时间继电器实现的，时间继电器是依靠经验来设定时间的，而利用电流继电器控制的起动电路是直接依据电路中电流的递减来逐段切除电阻的，其起动平滑性会更好。

图7.9　利用时间原则控制转子电路串电阻起动控制电路图

2.转子串频敏变阻器起动

频敏变阻器的结构特点：它是一个三相铁芯线圈，其铁芯不用硅钢片而用厚钢板叠成，铁芯中产生涡流损耗和一部分磁滞损耗。铁芯损耗相当于一个等值电阻，其线圈又是一个电抗，故电阻和电抗都随频率的下降而变小，因此称其为频敏变阻器。它与绕线式异步电动机的转子绕组相接，如图7.10所示。

方法：起动时接入频敏变阻器。起动时频敏变阻器的铁芯损耗大，等效电阻大，既限制了起动电流、增大了起动转矩，又提高了转子回路的功率因数。随着转速的升高，频率减小，铁芯损耗和等效电阻也随之减小，相当于逐渐切除转子电路所串的电阻。起动结束后基本不起作用，可以予以切除。频敏变阻器起动结构简单、运行可靠，但与转子串电阻起动相比，在同样的起动电流下，起动转矩要小些。

图7.10　频敏变阻器的等效电路及其与电动机的连接图

四、实验内容及要求

（1）提前预习，在上课时能够更好地理解。

（2）注意理解电流继电器在实际中的运用。

（3）认识频敏变阻器的结构特点及原理。

五、思考题

阐述利用时间原则控制绕线式异步电机转子串电阻起动的弊端。

六、实验报告要求

回答思考题。