2.3.2 绕线式异步电动机的启动

异步电动机转子电阻对机械特性有很大影响。绕线式电动机通过滑环、电刷结构可将外界启动设备接入转子绕组，从而改善电动机的启动性能。它的突出优点是：可根据不同的负载需要设计相应的启动过程。

1.转子串电阻分级启动

启动过程中转子外接启动电阻通过分级短接（根据需要进行手动或自动切除），启动结束后由绕线式电机的提刷短路装置切除启动设备，电机进入固有特性运行，这就是转子串电阻分级启动，其原理接线与机械特性如图2-15所示。

图2-15 绕线式异步电动机转子串电阻分级启动

电机启动时，转子外接全部启动电阻，这时的转子总电阻为：R3=（r2+Rst1+Rst2+Rst3），机械特性临界点下移量最大，电机以启动转矩Tst2从a点开始启动并沿R3机械特性上升。随着转速上升，转矩开始下降，电机状态到达b点（转矩为Tst1）后，为增大启动转矩、加快启动过程，将第三级启动电阻短接切除，转子总电阻变为 R2=（r2+Rst1+Rst2）。由于惯性作用，电机状态在同转速下切换至R2特性上的c点并沿R2特性上升，直至最后依次切除Rst2、Rst1，电机沿固有特性加速至额定状态（h′点）。

转子串电阻分级启动方式下要求选择合理的最大启动转矩Tst2和切换转矩Tst1时，如果Tst1和Tst2相差较小，则启动过程中转矩变化小，电流与机械冲击小，启动较为平稳但启动电阻级数多，导致切换与控制复杂、冲击频繁；若 Tst1和 Tst2相差较大则相反。一般取：Tst2=（1.4～2.0）TN；Tst1=（1.1～1.2）TN。

2.转子串频敏变阻器启动

分级启动的缺点主要是：启动设备维护复杂，有冲击，启动过程不平滑。转子串频敏变阻器启动则可根据启动过程中的电机转速自动调整频敏变阻器参数，从而实现平滑启动。图2.16中（a）和（b）所示即为频敏变阻器结构及转子串频敏变阻器后相应的每相等效电路。

频敏变阻器由整块的厚钢板叠压而成，绕组作星形连接，相当于三个共磁路且参数可调的电感线圈。转子电流流经频敏变阻器绕组产生的交变磁通在铁芯中引起大量的铁损耗（主要是涡流损耗），相当于转子外接电阻的功率消耗。忽略漏阻抗时，频敏变阻器在电路上可等效励磁电阻rpz与励磁电抗Xpz的串联。铁耗正比于转子电流频率的平方。启动时，n=0，s=1，f2=f1，铁耗很大，相当于等值的励磁电阻很大，可以提高启动转矩并降低启动电流；随转速上升，f 2=sf 1，f 2逐渐减小，rpz与Xpz也平滑地减小，因而具有较好的启动性能。为适应不同的负载需求，频敏变阻器的铁芯气隙可调，结合选择适当的绕组抽头后可得到启动转矩近似恒定的启动特性，如图2-16（c）中的曲线2就是转子串频敏变阻器启动的机械特性，曲线1则是绕线式电机的固有机械特性。

图2-16 绕线式异步电机转子串频敏变阻器启动