三相异步电动机启动方法的选择和比较
1、直接启动 直接启动的优点是所需设备少,启动方式简单,成本低。电动机直接启动的 电流是正常运行的 5 倍左右, 理论上来说, 只要向电动机提供电源的线路和变压 器容量大于电动机容量的 5 倍以上的, 都可以直接启动。 这一要求对于小容量的 电动机容易实现, 所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的,不需要降压启 动。 对于大容量的电动机来说, 一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足 电动机直接启动的条件, 另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机,影响电动 机的使用寿命, 对电网不利, 所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要 采用降压启动。 直接启动可以用胶木开关、铁壳开关、空气开关(断路器)等实现电动机的 近距离操作、点动控制,速度控制、正反转控制等,也可以用限位开关、交流接 触器、时间继电器等实现电动机的远距离操作、点动控制、速度控制、正反转控 制、自动控制等。
2、用自偶变压器降压启动 采用自耦变压器降压启动, 电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方 成比例降低, 相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转。如启动电压降至额定电压的 65%,其启动电流为全压启动电流的 42%,启动转矩为全压启动转矩 的 42%。 自耦变压器降压启动的优点是可以直接人工操作控制, 也可以用交流接触器 自动控制, 经久耐用, 维护成本低, 适合所有的空载、 轻载启动异步电动机使用, 在生产实践中得到广泛应用。 缺点是人工操作要配置比较贵的自偶变压器箱(自 偶补偿器箱),自动控制要配置自偶变压器、交流接触器等启动设备和元件。
3、Y-△降压启动 定子绕组为△连接的电动机,启动时接成 Y,速度接近额定转速时转为△运 行,采用这种方式启动时,每相定子绕组降低到电源电压的 58%,启动电流为 直接启动时的 33%, 启动转矩为直接启动时的 33%。 启动电流小, 启动转矩小。 Y-△降压启动的优点是不需要添置启动设备,有启动开关或交流接触器等 控制设备就可以实现, 缺点是只能用于△连接的电动机,大型异步电机不能重载 启动。
4、转子串电阻启动 绕线式三相异步电动机, 转子绕组通过滑环与电阻连接。外部串接电阻相当 于转子绕组的内阻增加了,减小了转子绕组的感应电流。从某个角度讲,电动机 又像是一个变压器, 二次电流小,相当于变压器一次绕组的电动机励磁绕组电流 就相应减小。根据电动机的特性,转子串接电阻会降低电动机的转速,提高转动 力矩,有更好的启动性能。 在这种启动方式中,由于电阻是常数,将启动电阻分为几级,在启动过程中 逐级切除,可以获取较平滑的启动过程。 根据上述分析知:要想获得更加平稳的启动特性,必须增加启动级数,这就 会使设备复杂化。 采用了在转子上串频敏变阻器的启动方法,可以使启动更加平 稳。 频敏变阻器启动原理是: 电动机定子绕组接通电源电动机开始启动时,由于 串接了频敏变阻器,电动机转子转速很低,启动电流很小,故转子频率较高, f2≈f1,频敏变阻器的铁损很大,随着转速的提升,转子电流频率逐渐降低,电 感的阻抗随之减小。 这就相当于启动过程中电阻的无级切除。当转速上升到接近 于稳定值时,频敏电阻器短接,启动过程结束。 转子串电阻或频敏变阻器虽然启动性能好,可以重载启动,由于只适合于价 格昂贵、结构复杂的绕线式三相异步电动机,所以只是在启动控制、速度控制要 求高的各种升降机、输送机、行车等行业使用。
5、电机软启动器 电机软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的 新颖电机控制装置,国外称为 Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控 电机之间的三相反并联闸管交流调压器。 运用不同的方法, 改变晶闸管的触发角, 就可调节晶闸管调压电路的输出电压。在整个起动过程中,软起动器的输出是一 个平滑的升压过程,直到晶闸管全导通,电机在额定电压下工作 软启动器的优点是降低电压启动,启动电流小,适合所有的空载、轻载异步 电动机使用。缺点是启动转矩小,不适用于重载启动的大型电机。