電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方式比較分析

李紅光

摘 要：本文對(duì)電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方式進(jìn)行了比較分析，總結(jié)了電動(dòng)機(jī)突然而劇烈的啟動(dòng)造成的危害，分析了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式，對(duì)電動(dòng)機(jī)的幾種降壓?jiǎn)?dòng)進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī) 降壓?jiǎn)?dòng) 比較分析

中圖分類號(hào)：TM343 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（b）-0128-01

電動(dòng)機(jī)作為一種被廣泛使用的設(shè)備，在任何工廠或者發(fā)電廠中都必須配置電動(dòng)機(jī)，特別是在工廠中，一旦自備的電動(dòng)機(jī)發(fā)生了相關(guān)故障，則非?？赡苤率拐麄€(gè)工廠都停電，給工程帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)整個(gè)電力系統(tǒng)造成巨大的啟動(dòng)電壓壓降，同時(shí)也給整個(gè)系統(tǒng)的電能質(zhì)量造成巨大的影響。因此，為了減少電動(dòng)機(jī)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)電壓的影響，必須合理選擇電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式，確保電動(dòng)機(jī)的安全啟動(dòng)。本文對(duì)電動(dòng)機(jī)的降壓?jiǎn)?dòng)方式進(jìn)行比較分析。

1 電動(dòng)機(jī)突然而劇烈的啟動(dòng)造成的危害

通常情況下，在異步電動(dòng)機(jī)中，其全壓?jiǎn)?dòng)電流與額定電流有一個(gè)數(shù)量關(guān)系，即全壓?jiǎn)?dòng)電流為額定電流的4～7倍，如果啟動(dòng)電流過大，則將對(duì)電動(dòng)機(jī)的壽命進(jìn)行降低，導(dǎo)致變壓器的二次電壓出現(xiàn)大幅度的降低，這就減少了電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，甚至有可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)根本無(wú)法啟動(dòng)的局面。異步電動(dòng)機(jī)還會(huì)對(duì)同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的其他供電設(shè)備造成影響，如果交流電動(dòng)機(jī)突然出現(xiàn)了劇烈的啟動(dòng)現(xiàn)象，則其可能造成大量的損失，如下幾點(diǎn)。

（1）進(jìn)行Y-v啟動(dòng)會(huì)造成啟動(dòng)電流或電壓發(fā)生瞬變，導(dǎo)致相關(guān)電氣故障的發(fā)生，同時(shí)還可能造成電壓發(fā)生劇烈的變化，造成整個(gè)電網(wǎng)中其他電氣設(shè)備出現(xiàn)故障。

（2）造成運(yùn)行故障。電動(dòng)機(jī)突然啟動(dòng)將造成管路系統(tǒng)產(chǎn)生巨大的壓力振動(dòng)，其會(huì)對(duì)所帶的貨物產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞。

（3）對(duì)經(jīng)濟(jì)效益造成嚴(yán)重的影響。電動(dòng)機(jī)的一旦發(fā)生了故障，都會(huì)造成停運(yùn)和維修的故障損失，致使電動(dòng)機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本造成嚴(yán)重的增加。

2 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式分析

2.1 全壓直接起動(dòng)方式分析

作為電動(dòng)機(jī)最為簡(jiǎn)單的啟動(dòng)方式之一，電動(dòng)機(jī)的全壓直接啟動(dòng)就是將其定子繞組上直接加額定電壓，然后直接進(jìn)行啟動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的全壓直接起動(dòng)主要適用于負(fù)載和電網(wǎng)容量允許的條件下。

電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)的優(yōu)點(diǎn)是其起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩較大，且起動(dòng)的時(shí)間較短，所使用的起動(dòng)設(shè)備較為簡(jiǎn)單，易于操作和維護(hù)，啟動(dòng)設(shè)備的故障率較低。在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全壓起動(dòng)時(shí)，由于起動(dòng)電流很大，如對(duì)于鼠籠型電動(dòng)機(jī)其起動(dòng)電流一般為額定電流的6～8倍，如果此時(shí)電動(dòng)機(jī)功率較大，則過大的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流將造成配電網(wǎng)電壓的降低，直接影響其直接連接的其他電氣設(shè)備的正常工作。

2.2 Y-△起動(dòng)方式分析

Y-△的起動(dòng)方式就是將△連接的電動(dòng)機(jī)，在其起動(dòng)時(shí)接成Y 型，當(dāng)電動(dòng)機(jī)完成起動(dòng)后其速度將接近△運(yùn)行。利用這種方式對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行起動(dòng)時(shí)，定子繞組的電壓實(shí)際上為整個(gè)電源電壓的50%，而起動(dòng)電流也較小，僅為直接啟動(dòng)方式的30%，這樣就保證了其起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩也較小，整個(gè)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊力也較小，允許較多次數(shù)的起動(dòng)。利用Y-△起動(dòng)方式進(jìn)行起動(dòng)時(shí)還無(wú)需增加其他設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，因此這種起動(dòng)方式適用于頻繁起動(dòng)的小型電機(jī)。

Y-△的起動(dòng)方式主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，且投資較小。當(dāng)電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載較低時(shí)，可以采用Y-△的起動(dòng)方式，其額定轉(zhuǎn)矩可以與相關(guān)的負(fù)載進(jìn)行匹配，這樣就能夠提高電動(dòng)機(jī)的負(fù)載率。

2.3 自耦變壓器起動(dòng)分析

利用自藕變壓器的降壓起動(dòng)也可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。利用自藕變壓器起動(dòng)能夠有效實(shí)現(xiàn)帶負(fù)載起動(dòng)，這種起動(dòng)方式在大容量的電動(dòng)機(jī)上經(jīng)常使用。利用這種起動(dòng)方式能夠有效實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)，并可利用抽頭有效實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)。通常自藕變壓器可以通過接觸器有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通過自藕變壓器起動(dòng)可實(shí)現(xiàn)低成本的起動(dòng)，其性價(jià)比較高，在電機(jī)起動(dòng)中應(yīng)用較為廣泛。

3 電動(dòng)機(jī)的幾種降壓?jiǎn)?dòng)分析

通常在10 kW及以下的小型電機(jī)中，其都是可以進(jìn)行直接啟動(dòng)的，而對(duì)于10 kW及以上的電動(dòng)機(jī)中則通常采用降壓?jiǎn)?dòng)的啟動(dòng)方式。為了對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行減小，以防止其對(duì)相關(guān)機(jī)械設(shè)備所產(chǎn)生的沖擊，如果電動(dòng)機(jī)允許進(jìn)行全壓?jiǎn)?dòng)，則其也可采用其他啟動(dòng)方式，即降壓?jiǎn)?dòng)。

在三相異步電動(dòng)機(jī)中，通常所采用的降壓?jiǎn)?dòng)方法有以下幾種：利用定子串進(jìn)行降壓?jiǎn)?dòng)，進(jìn)行Y-△方式的降壓?jiǎn)?dòng)，進(jìn)行軟啟動(dòng)器的降壓?jiǎn)?dòng)。利用這些方法都可以有效實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)電流的降低，對(duì)線路的電壓降落進(jìn)行減小，確保電氣設(shè)備的有效運(yùn)行。

3.1 串電阻降壓?jiǎn)?dòng)方式

通常在定子電路中采用串電阻的方式來對(duì)定子的繞組上的電壓進(jìn)行有效的降低，在電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)的過程中，一旦電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時(shí)，就應(yīng)該采用切電阻的方式來有效的限制啟動(dòng)電流，確保電動(dòng)機(jī)能夠在全壓的方式下進(jìn)行有效的運(yùn)行。在對(duì)定子串的降壓?jiǎn)?dòng)的過程中，其電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流將隨定子的電壓成正比，而其啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩則與電壓的平方成正相關(guān)。

串電阻降壓?jiǎn)?dòng)的缺點(diǎn)是其將消耗大量的電能，且串電阻降壓?jiǎn)?dòng)的成本較高，這種啟動(dòng)方式在啟動(dòng)不頻繁的電動(dòng)機(jī)中經(jīng)常使用。

3.2 自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)方式

通常將自耦變壓器視為啟動(dòng)補(bǔ)償器，在自耦變壓器中其電源和初級(jí)是相連的，而自耦變壓器的次級(jí)是與電動(dòng)機(jī)直接相連的。在自耦變壓器中其次級(jí)是具有3個(gè)及以上的抽頭的，因此利用自藕變壓器方式可以實(shí)現(xiàn)3個(gè)不同大小的電壓。

使用自耦變壓器的方式進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)其可以靈活選擇啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并有效選擇啟動(dòng)電流。在電動(dòng)進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)，在定子繞組進(jìn)行啟動(dòng)時(shí)其所得到的啟動(dòng)電壓將是二次側(cè)的電壓，如果啟動(dòng)完畢，則可將自耦變壓器進(jìn)行切除。這樣電動(dòng)機(jī)就能過直接連接到相關(guān)的電源，即連接至一次側(cè)。在變壓器降壓?jiǎn)?dòng)的過程中，其啟動(dòng)的轉(zhuǎn)矩與電流通常都是按平方值進(jìn)行降低的，即獲得同樣的轉(zhuǎn)矩，則其所獲得的電流將比降壓?jiǎn)?dòng)的電流小的多，因此通常將自耦變壓器視為啟動(dòng)的補(bǔ)償器。

采用自耦變壓器的啟動(dòng)方式通常在大容量的電動(dòng)機(jī)中進(jìn)行使用。這種方法的主要缺點(diǎn)是其價(jià)格較為昂貴，且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，相對(duì)體積較大，不能夠進(jìn)行頻繁的操作。

4 結(jié)論

上述電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式中分析比較中，其具有控制電路簡(jiǎn)單的共同特點(diǎn)。但由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩是不可調(diào)的，因此在整個(gè)啟動(dòng)的過程中將產(chǎn)生巨大的沖擊電流，這樣就會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。在對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)時(shí)雖然沒有沖擊電流，但恒流啟動(dòng)過程中會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的繼電保護(hù)特性具有選擇性，因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在直接啟動(dòng)不能滿足要求時(shí)，首先考慮的是軟啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)器。

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