三相異步交流電動機常用起動方法分析
2023-10-23 09:42:13
電動機的起動過程是指電機接通電源后，電動機的轉速從零到穩定運行狀態的過渡過程。對于容量較大的電動機在起動瞬間，具有起動電流很大、功率因數低和起動轉矩小等缺點。三相異步電動機直接起動時，起動電流一般為額定電流的4～7倍，過大的起動電流會引起電網電壓明顯降低，影響附近同一電網中其他用電設備正常工作，同時起動轉矩小可能導致電動機本身都無法正常起動。為了解決上述問題，需要采取一些措施，保證電動機可以正常起動。下面根據三相異步交流電動機分為鼠籠型異步電動機和繞線式異步電動機進行介紹。
1、鼠籠型三相異步電動機
對于大、中型三相異步電動機，可采用降壓起動方法，以限制起動電流，等到電動機起動完畢后，然后全壓運行。但是采用降壓起動，不僅降低了起動電流，也使起動轉矩降低，因為電磁轉矩與電源電壓的平方成正比。所以降壓起動只適合于空載或者輕載情況下起動電動機。常見的降壓起動方法有：定子回路串電阻起動、星/三角形降壓起動、自耦變壓器降壓起動。
（1）定子回路串電阻起動
定子回路串電阻起動線路如下圖所示。起動時，首先合上隔離開關Q1，隔離開關Q2處于起動位置。此時電動機定子回路串入電阻起動，起動電阻上會產生壓降，所以定子繞組上的電壓將減小，因此限制了起動電流。等到電動機的轉速達到穩定狀態后，將隔離開關Q2打到運行位置，電動機將全壓運行。
定子回路串電阻起動的特點：雖然降低的起動電流，但是起動轉矩也大大減小。所以方法只適用于空載和輕載起動的場合，同時，定子回路串電阻降壓起動時損耗較大，一般用于低電壓電動機起動中。
（2）星/三角形降壓起動
對于正常運行時定子繞組是三角形連接的三相異步電動機，起動時可以采用星形連接，使電動機每相所承受的電壓降低，從而降低了起動電流，待電動機起動完畢，再接成三角形。星/三角形降壓起動線路如下圖所示。起動時，先將控制開關SA2投向星形位置，將定子繞組接成星形，然后合上電源控制開關SA1。當轉速上升后，再將SA2切換到三角形運行的位置上，電動機便接成三角形在全壓下運行。
星/三角形降壓起動特點：星/三角形降壓起動使得起動轉矩、起動電流都變成了原來的1/3倍。星/三角降壓起動設備簡單，成本低，運行比較可靠，維護方便。一般僅用于500V以下的低壓電動機并且正常運行時定子繞組為三角連接。
（3）自耦變壓器降壓起動
自耦降壓起動利用自耦變壓器將電網電壓降低后再加到電動機定子繞組上，等到電動機穩定運行后將電動機直接接到電網上。自耦變壓器降壓起動線路如下圖所示。起動時，將開關打到起動位置，自耦變壓器一次側接電網，二次側接電動機定子繞組，實現降壓起動。當電動機穩定運行后，將開關達到運行位置，從而切除掉自耦變壓器，電網電壓直接加在電動機定子繞組上，電動機全壓運行。
自耦變壓器降壓起動的特點：自耦變壓器的體積大、重量重，價格較高，維修麻煩，且不允許頻繁移動。在電動機容量較大或正常運行時定子繞組接成星形，并帶一定負載起動時，可采用自耦降壓起動，但是起動轉矩仍有削弱，但不致降低為1/3倍。
2、繞線式三相異步電動機
鼠籠型三相異步電動機采用降壓起動雖然使得起動電流減小，同時也使起動轉矩減小。在需要重載起動的場合，比如起重吊車、卷揚機等，不僅要限制起動電流，還要求有足夠大的起動轉矩，在這種情況下采用籠型轉子異步電動機就不可能了，而采用起動性能較好的繞線式異步電動機。此時一般采用繞線轉子異步電動機轉子回路串電阻的方法實現起動。繞線電阻異步電動機的轉子回路串入適當的電阻，既可降低起動電流，又可提高起動轉矩，改善電動機的起動性能，其機械特性如下圖所示。該方法不僅減小起動電流，還可以增大起動轉矩，而且還可以在小范圍內進行調速。
繞線轉子異步電動機轉子回路串電阻起動的特點：其結構復雜，造價高，效率較低。在起動過程中，當切除電阻時，轉矩突然增大，會在機械部件上產生沖擊。為了克服這些缺點，目前多采用頻敏變阻器作為起動電阻。該方法一般廣泛地應用于需要重載起動場合。
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