電動機降壓啟動故障分析與改進

李繼忍

（棗礦集團八億橡膠輸送帶公司，山東 棗莊 277000）

電動機降壓啟動故障分析與改進

李繼忍

（棗礦集團八億橡膠輸送帶公司，山東 棗莊 277000）

通常交流異步電動機采用的降壓起動方式有：星三角啟動、自耦降壓起動、串電抗器（電阻）降壓啟動、延邊三角形啟動等，在電路控制中他們都有一個共同的裝置：星點接觸器。本文介紹了以星三角啟動為例，星點接觸器出現(xiàn)一個斷相故障時的起動數(shù)據(jù)分析與改進原理。改進后降低了故障點，實現(xiàn)了交流異步電動機在降壓起動過程中的安全性與可靠性。

降壓起動；電路控制；星點故障；數(shù)據(jù)分析

0 引言

目前，電力拖動被廣泛用于煤炭、機械、石油、冶金、交通、紡織、輕工、國防和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)，在國民經(jīng)濟占有重要地位，是社會生產(chǎn)不可缺少的一種傳動方式。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，電網(wǎng)總負載中，動力負載約占59%，而異步電動機占總動力負載的85%。由此可知異步電動機在生產(chǎn)中的重要性。而異步電動機的降壓起動是電力拖動的重要組成部分，是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常見的電動機的驅(qū)動和控制方式。

1 星三角起動分析

星三角降壓啟動時，是把異步電動機的定子繞組接成星形（Y），以降低啟動電壓，限制啟動電流；等到電動機啟動后，再把其定子繞組改接成三角形（△），因而使得電動機全壓運行。采用星形-三角形啟動方式，啟動電流小不會對電網(wǎng)造成過大的沖擊，但是轉(zhuǎn)矩會變小，只能適用于無載或者輕載啟動的場合。星三角降壓啟動的最大的優(yōu)點就是價格低廉、設(shè)備簡單，因而獲得較廣泛使用。星三角降壓起動中（圖1-1），設(shè)電網(wǎng)電壓為U，電動機每相阻抗為Z。如果三角形連接直接啟動，每相繞組的電壓為U，流經(jīng)每相繞組的電流為U/ Z。因為定子繞組為三角形連接，線電流等于相電流的倍，由電網(wǎng)供給的啟動電流為如果Y連接啟動，每相繞組電壓降低為U/√3，流過每相繞組的電流，因為定子繞組為Y連接，線電流等于相電流，由此可知電網(wǎng)供給的啟動電流是。

即電動機星三角降壓啟動時，由電網(wǎng)供給的啟動電流可減小到原來的1/3，同時啟動轉(zhuǎn)矩也減小到原來的1/3。

星三角啟動的控制線路（圖1-2）中必須保證接觸器KM2和KM3一個吸合時，另一個不能吸合，這就叫做互鎖。一般的方法是在控制線路中接觸器KM2與KM3線圈的支路里分別串聯(lián)對方的一個常閉輔助觸點。因此，任一接觸器線圈能否被接通，都將取決于另一個接觸器是否處在釋放狀態(tài)，如果KM2已接通，其常閉輔助觸點把KM3的線圈斷電，從而保證接觸器KM2與KM3不會同時吸合。這一對常閉輔助觸點叫做互鎖觸點。

2 星點故障分析

異步電動機啟動特性的問題就是啟動電流大。電動機在額定電壓下的啟動電流通常是額定電流的4～7倍。啟動電流太大有兩個方面的影響：一是影響電源的電壓，很大的啟動電流將產(chǎn)生較大的線路阻抗，使得電源電壓下降，同時若電源容量較小會使電壓降的更多，很可能會影響到該電源上其它電動機的運行。而是較大的啟動電流會在線路及電動機中產(chǎn)生損耗引起發(fā)熱，特別注意的是當加速力矩較小而機組的轉(zhuǎn)動慣量較大，啟動很慢的情況下，損耗會更多而發(fā)熱也會更嚴重。因此必須實施降壓啟動。

異步電動機的轉(zhuǎn)動是通過一個旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部所產(chǎn)生的電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)的。當對稱的三相交流電通過三相定子繞組時，會在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及感應(yīng)電流，且轉(zhuǎn)速低于同步速并與同步旋轉(zhuǎn)方向一致。如果電動機降壓啟動處在星點閉合時刻而星點接觸器有任一觸點出現(xiàn)開路現(xiàn)象時，根據(jù)電機學原理其定子繞組不可能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)力矩為零，電機只震動而不轉(zhuǎn)動，實際上是處于短路狀態(tài)，其短路電流為額定電流的3.464--6.062倍，比電動機額定電流大的多，若熱繼電器不靈敏的話，電機迅速發(fā)熱甚至燒壞。此時一般情況下的處理方式是進行更換星點接觸器。

3 星點改進方式

如圖（1-2），當合上電源開關(guān)QS，按下啟動按鈕SB2時，接觸器KM1、KM3和時間繼電器KT線圈通電，接觸器KM1主觸點和自鎖觸點均閉合。電動機按Y形接法啟動，此時，若接觸器KM3其中任一觸點出現(xiàn)開路故障時，電動機無法正常運行甚至燒壞。如果把主線路中星點接觸器接法改造為如圖（1-3）接觸器KM3。如此改進會出現(xiàn)一個公共回路保證了星點有效閉合，所以星點接觸器KM3不論任何一相觸點出現(xiàn)開路故障或者是虛接現(xiàn)象，都不會出現(xiàn)設(shè)備安全問題而影響正常使用，也不用更換接觸器。

改進后不但能提高設(shè)備運行效率，而且減少設(shè)備故障率、降低設(shè)備維修成本。

［1］周鶚，電機學［M］.中國電力出版社，1999（02）.

［2］彭鴻才.電機原理及拖動（第二版）［M］.機械工業(yè)出版社，2008（04）.

［3］陳伯時.電力拖動自動控制系統(tǒng)（第三版）［M］.機械工業(yè)出版社，2010（07）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.152

李繼忍（1985-），男，山東滕州人，?？?，山東億和橡膠輸送帶有限公司設(shè)備部部長，研究方向∶自動化。