三相異步交流電動機(jī)常用起動方法分析
2023-10-23 09:42:13
電動機(jī)的起動過程是指電機(jī)接通電源后,電動機(jī)的轉(zhuǎn)速從零到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的過渡過程。對于容量較大的電動機(jī)在起動瞬間,具有起動電流很大、功率因數(shù)低和起動轉(zhuǎn)矩小等缺點(diǎn)。三相異步電動機(jī)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(wǎng)電壓明顯降低,影響附近同一電網(wǎng)中其他用電設(shè)備正常工作,同時起動轉(zhuǎn)矩小可能導(dǎo)致電動機(jī)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(jī)可以正常起動。下面根據(jù)三相異步交流電動機(jī)分為鼠籠型異步電動機(jī)和繞線式異步電動機(jī)進(jìn)行介紹。
1、鼠籠型三相異步電動機(jī)
對于大、中型三相異步電動機(jī),可采用降壓起動方法,以限制起動電流,等到電動機(jī)起動完畢后,然后全壓運(yùn)行。但是采用降壓起動,不僅降低了起動電流,也使起動轉(zhuǎn)矩降低,因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)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(jī)。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(guān)Q1,隔離開關(guān)Q2處于起動位置。此時電動機(jī)定子回路串入電阻起動,起動電阻上會產(chǎn)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(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,將隔離開關(guān)Q2打到運(yùn)行位置,電動機(jī)將全壓運(yùn)行。
定子回路串電阻起動的特點(diǎn):雖然降低的起動電流,但是起動轉(zhuǎn)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(jī)起動中。
(2)星/三角形降壓起動
對于正常運(yùn)行時定子繞組是三角形連接的三相異步電動機(jī),起動時可以采用星形連接,使電動機(jī)每相所承受的電壓降低,從而降低了起動電流,待電動機(jī)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(guān)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(guān)SA1。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升后,再將SA2切換到三角形運(yùn)行的位置上,電動機(jī)便接成三角形在全壓下運(yùn)行。
星/三角形降壓起動特點(diǎn):星/三角形降壓起動使得起動轉(zhuǎn)矩、起動電流都變成了原來的1/3倍。星/三角降壓起動設(shè)備簡單,成本低,運(yùn)行比較可靠,維護(hù)方便。一般僅用于500V以下的低壓電動機(jī)并且正常運(yùn)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(wǎng)電壓降低后再加到電動機(jī)定子繞組上,等到電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后將電動機(jī)直接接到電網(wǎng)上。自耦變壓器降壓起動線路如下圖所示。起動時,將開關(guān)打到起動位置,自耦變壓器一次側(cè)接電網(wǎng),二次側(cè)接電動機(jī)定子繞組,實(shí)現(xiàn)降壓起動。當(dāng)電動機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行后,將開關(guān)達(dá)到運(yùn)行位置,從而切除掉自耦變壓器,電網(wǎng)電壓直接加在電動機(jī)定子繞組上,電動機(jī)全壓運(yùn)行。
自耦變壓器降壓起動的特點(diǎn):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(jī)容量較大或正常運(yùn)行時定子繞組接成星形,并帶一定負(fù)載起動時,可采用自耦降壓起動,但是起動轉(zhuǎn)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(jī)
鼠籠型三相異步電動機(jī)采用降壓起動雖然使得起動電流減小,同時也使起動轉(zhuǎn)矩減小。在需要重載起動的場合,比如起重吊車、卷揚(yáng)機(jī)等,不僅要限制起動電流,還要求有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩,在這種情況下采用籠型轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)就不可能了,而采用起動性能較好的繞線式異步電動機(jī)。此時一般采用繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的方法實(shí)現(xiàn)起動。繞線電阻異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子回路串入適當(dāng)?shù)碾娮瑁瓤山档推饎与娏?,又可提高起動轉(zhuǎn)矩,改善電動機(jī)的起動性能,其機(jī)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(zhuǎn)矩,而且還可以在小范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)速。
繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻起動的特點(diǎn):其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,造價高,效率較低。在起動過程中,當(dāng)切除電阻時,轉(zhuǎn)矩突然增大,會在機(jī)械部件上產(chǎn)生沖擊。為了克服這些缺點(diǎn),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(yīng)用于需要重載起動場合。