淺析大中型三相電動機起動方式的選擇

楊琳

摘要：隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,大中型電機越來越被廣泛應用,如大型壓縮機主電機、大型風機電機造粒機主電機等 。上述電機起動使不僅要求較大的電網(wǎng)容量,且還需采取適當?shù)钠饎臃绞剑员ＷC電機起動時電網(wǎng)及設備的安全。本文將大中型三相電動機幾種起動方式進行了分析比較，以便于設計中的選擇。

關鍵詞：沖擊；全壓起動；降壓起動；軟起動；變頻起動。

中圖分類號：TM92 文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2012)03(b)-0000-00

大中型三相交流電動機廣泛作用于電力拖動生產(chǎn)機械的動力，在機械、化工、紡織和石化等行業(yè)有大量的應用。但在起動過程中起動電流較大,所以大中型電動機必須采取一定的方式起動.而在進行電氣設計時，怎樣選擇電動機的起動方式便成了一項很重要的工作。電動機的常用起動方式有以下幾種：全壓起動，降壓起動，軟起動和變頻器起動,下面就根據(jù)各種起動方法的優(yōu)缺點加以論述。

1全壓起動

顧名思義,全壓起動就是電動機在額定電壓下直接起動，其起動電流約為額定電流的4-7倍，起動電磁轉矩約為額定電磁轉矩的1.4-2.4倍，產(chǎn)生較大的機械沖擊，使整個傳動系統(tǒng)受到過大的扭矩力沖擊，很容易使拖動對象的傳動機構等造成嚴重磨損甚至損壞，如轉子籠條斷裂變速箱齒輪打壞等。大中型電動機全壓起動時的大電流對電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對電網(wǎng)的沖擊，常會引起功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。同時如果負載過大，電動機本身起動也難以完成，造成電機堵轉，電機溫升過高，加速電機絕緣過熱老化，嚴重時，甚至可能燒壞電動機。而大中型電動機的價值都很高，在生產(chǎn)中也都起著核心作用,它的一點故障便會造成很大的經(jīng)濟損失，因此大中型電動機一般不應采用此種起動方法。

2硬降壓起動

2.1 Y-Δ降壓起動

Y-Δ降壓起動是起動時定子繞組星形連接，起動完成后三角形連接,與其它減壓起動器相比較，其結構最簡單，控制較為簡便,價格也便宜,成本較低。并且可以讓電動機在當負載較輕時運行在星形接法下,此時，額定轉矩與負載可以匹配，能使電動機的效率有所提高，在一定程度上達到了節(jié)能效果.因此其在目前的實際運用中還占有很大的比重。Y-Δ降壓起動起動電流雖然只有原來按三角形接法直接起動時的三分之一，然而其起動轉矩也降為原來按三角形接法直接起動時的三分之一,因此只適用于空載或者輕載起動的場合,又因其采用分立電氣元件組裝，控制線路接點較多，而且大功率電機Y-Δ降壓起動必須采取抑制二次沖擊電流的技術措施,在其運行中，特別是在工況環(huán)境惡劣(如粉塵，潮濕)的地方故障率相對較高,但因其結構簡單價格便宜,在一般電網(wǎng)容量足夠且負載對起動轉矩要求不高的場合得到廣泛應用。

2.2自耦變壓器降壓起動

自耦變壓器降壓起動是指電動機起動時利用自耦變壓器來降低加在電動機定子繞組上的起動電壓。待電動機起動后，再由接觸器使電動機與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運行。采用自耦變壓器降壓起動時，電壓調整范圍較寬,相對于Y-Δ降壓起動而言起動較為平滑.并且可以通過自耦變壓器不同的抽頭切換來達到增大電動機起動轉矩以適應不同負載起動的需要.但是因為自耦變壓器體積較大,且因自身有發(fā)熱限制不允許頻繁起動，又因其同Y-Δ降壓起動一樣,采用大量分立電氣元件組裝，故障率較高,從而限制了它的廣泛使用。因此其主要運用于有較大的安裝場地,且負載對起動轉矩有一定要求的場合。

2.3軟起動器起動

軟起動器實際上就是一個可控硅調壓器,通過控制串接于電源與被控電動機之間的雙向可控硅的導通角，從而使電動機輸入電壓從零以預設曲線逐漸上升，直至起動結束，達到全電壓運行。嚴格的來說,軟起動器起動仍然屬于降壓起動范疇,但它可以引入電流閉環(huán)控制，精確的控制電動機電壓使其在起動過程中逐漸升高，而使電動機在起動過程中保持恒流，確保電動機平穩(wěn)起動，這就意味著電動機可以平穩(wěn)起動,減少對機械和電網(wǎng)的沖擊.在得到停機指令后，可以控制可控硅有一個從全導通逐漸地減小導通角，經(jīng)過一定時間過渡到全關閉導通角的過程,從而實現(xiàn)軟停車。并且和Y-Δ降壓起動類似,軟起動器也能實現(xiàn)在輕載時，通過降低電動機電壓，提高功率因數(shù)，減少電動機的銅鐵耗，達到節(jié)能的目的。電子式的軟起動器其保護功能也比傳統(tǒng)硬啟方式的保護功能好很多,可以很方便的實現(xiàn)諸如缺相、過電流和超溫保護，以及正常運行、電動機滿電壓和某些安全和故障指示等功能,象斜坡電壓和初始電壓,電動機的正、反轉等所有設定值也都可以很方便地在面板上設定。而且作為電子元件,軟起動器因為沒有太多的機械部件而對使用環(huán)境的要求降低很多。然而既然屬于同降壓起動,軟起動器也不可避免的繼承了其它降壓起動方式的主要缺點:電動機不能從一開始就達到最大扭矩。因此,軟起動器一般適用于空載或輕載起動,需要平滑無沖擊的軟起動與軟停車以及自動化控制要求較高的場合。

2.4變頻器起動

變頻器是現(xiàn)代電動機控制領域技術含量最高，控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置,目前主要使用的變頻器一般分直流回路由電容濾波的電壓型與直流回路由電感濾波的電流型兩種,它們都是是通過AC-DC-AC的內(nèi)部變換,將工頻電源變換頻率輸出給電動機,從而改變電動機的轉速。又因為電動機的電磁轉矩是由電流和磁通相互作用的，電流是不允許超過額定值的，否則電動機將會過熱,如果磁通減小，電磁轉矩也會減小，這將導致負載能力降低,因此在變頻調速時，改變頻率的同時也要控制變頻器輸出電壓，使電動機的轉矩輸出保持一定。使電機以較小的起動電流，獲得較大的起動轉矩.而電壓和頻率之間的比例關系稱之為V/f模式。由于涉及到交直流濾波變換,因此變頻器對同一電網(wǎng)上的其它設備和附近的儀器儀表會產(chǎn)生一定的干擾,這就需要做好變頻器及其輸入輸出纜線的屏蔽工作。作為起動方面的運用，變頻器不但擁有軟起動器的全部功能,還擁有許多其所不具備的優(yōu)點,如變頻器的起動轉矩大,可以重載起動而不會有沖擊電流,節(jié)能優(yōu)勢更加明顯等等。當然,變頻器單作為大中型電動機的起動應用,其缺點也是顯而易見的，那就是它的價格太高，雖然從長遠來看隨著電子工業(yè)的發(fā)達和國產(chǎn)化率的提高，變頻器肯定會取代軟起動器，但就目前而言，變頻器變頻起動還是主要應用于需要重載起動或其它對價格成本不太敏感的場合。

綜上所述,在進行電氣設計時，設計人員應根據(jù)不同場合和使用要求,從節(jié)能減排出發(fā),站在合理降低生產(chǎn)成本的角度，在既保證系統(tǒng)運行的可靠性，又能有效地降低維護工作量的基礎上，科學理智地選擇大中型電動機的起動方式。

參考文獻

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