1.背景技術

鼠籠式三相異步電動機直接起動，起動電流達到電機額定電流的5-8倍，起動轉矩只有電機額定轉矩的0.6-1.2倍（隨著電機容量的增大,起動轉矩越來越小），電機的起動比小于0.2。如采用降壓起動，不但起動設備復雜，成本高，還由于起動轉矩與起動電流的平方成正比，電機的起動比成正比地減少,因此, 鼠籠式三相異步電動機+起動裝置,只能用在起動轉矩小的風機、水泵等電機上，而不能用在球磨機、破碎機、軋鋼機等設備中。

三相繞線式轉子交流異步電動機因轉子可外接電阻、頻敏變阻器和反電勢。它不但能限制電機的起動電流，還能增加電機的起動轉矩和起動時的功率因素，使電機起動比接近1（轉子串電阻和反電勢時，起動比接近1，串頻敏變阻器時，起動比最高可以達到0.55）。因此，三相繞線式轉子交流異步電動機在大容量、大轉矩的機械設備中得到廣泛應用。但三相繞線式轉子交流異步電動機因需將轉子電流通過電刷、滑環、電纜等引到地面且常用起動設備存在以下不足：

A、頻敏變阻起動柜：它是將繞線式電機轉子回路通過滑環、碳刷引入地面的頻敏變阻起動柜內，在電機起動時，串入頻敏變阻器，隨著電機轉速的增加，轉子電流頻率的降低，頻敏變阻器阻抗逐步減少，達到連續限制電機起動電流的目的。電機起動結束后、還需通過接觸器或短路環將頻敏變阻短接（部分中小型電機在轉子上裝有短路環）。串頻敏變阻器起動，由于頻敏變阻器實際上是一個電感元件，它降低了電機的功率因數，電機的起動比小于0.55。因此，它一般用在對起動轉矩要求不高的風機、水泵、空壓機和球磨機電機上。它的變形產品：無刷無環起動器是將頻敏變阻器直接安裝在電機轉子上，實現電機無刷運行。無刷無環起動器存在：（1）起動電流一經出廠，就無法調整。（2）重量是無刷自控電機軟起動器的2倍以上，且起動器最大功率無法越過500KW。（3）電機正常運行時，頻敏變阻器不短接，會產生一定的功率消耗，降低了拖動系統的效率。

B、繞線式異步電機串電阻多級起動柜，它也是將電機轉子電流引入起動柜內，通過時間、電流或凸輪控制器改變電阻的大小，達到增加電機起動轉矩、減少起動電流的目的。它的最大優點是：由于串入轉子回路是純電阻，功率因數高，起動比接近1。但起動控制裝置復雜，且起動過程中需頻繁切換起動電阻，造成多次沖擊電流，因此，它只用在對起動轉矩要求特高的起重機，軋鋼機等設備上。它的變型產品是：繞線式異步電動機液態電阻起動柜，它是將液體電阻串入電機的轉子回路，通過伺服電機改變極板的距離，從而改變液體電阻的大小，達到無級連續調整電機起動轉矩和起動電流的目的。它與凸輪控制器改變電阻相比，最大的優點是：1）無級連續調整電機電流，2）可以通過改變電解液的濃度，方便地改變起動電阻的大小，達到改變起動電機電流的目的；缺點是：1）常見的繞線式異步電動機液態電阻起動柜，沒有考慮液體電阻對極板及其傳動設備的腐蝕作用；2）沒有考慮裝置的密封和防爆、沒有考慮環境溫度對起動裝置的影響，造成壽命低；3）電機起動過程完全由伺服電機控制，不能自動適應電機的起動過程；4）應用范圍小，不能安裝在有振動的地方（如行車上）和北方的室外；5）體積大、運行維護工作量大、造價高等缺點。

C.柜式起動設備均需將轉子電流通過電刷、滑環、電纜等引到地面控制柜，電刷與滑環間磨下的碳粉會導致電機絕緣的降低，引發電動機故障。滑環、電刷壓力彈簧銹蝕，引起電刷與滑環間打火。因對電機保養提出了更高的要求。同時電機起動過程人為給定，不能適應不同負載；起動裝置元器件多、二次回路復雜、故障率高、維護保養技術要求高、拖動系統綜合價格高是它們共同的另一個通病。