浅析电动机的起动

1浅析三相交流异步电动机的起动方式上海市安装工程有限公司第六分公司高烨如今随着工矿企业的增多，电动机的使用必不可少，其中三相交流异步电动机结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强，并且使用、安装、维护方便，所以应用领域更加广泛。但它起动电流约为额定电流的5～7倍。电动机的容量越大，起动时冲击电流会对电网造成较强干扰，尤其在工业领域中的重载启动，有时可能对设备构成严重威胁。因此三相交流异步电动机的起动方式越来越受到相关技术人员的重视。一、传统起动方式1、直接起动直接起动是三相异步电动机应用最多的一种起动方式，也是起动方式中最简单、最直接的一种。对于小功率的电机，这种起动方式占有绝对优势。然而对较大功率的电机而言，这种起动方式的缺点也是显而易见的。由图1可见，在这种起动方式下，启动电流是标称电流的4～8倍；起动转矩是标称转矩的0.5～1.5倍。其特点是：电机一般为三端子电机，可带载启动、高电流峰值和大压降启动，设备比较简易。2、星-角起动2星-角起动也是三相异步电动机起动最常用的方式之一。一般用于非大功率电机的起动。在这种方式下起动电流是标称电流的1.8～2.6倍，而启动转矩是标称转矩的0.5倍，见图2。这种启动方式的特点是：电机一般为六端子电机，多用于空载启动或低阻性转矩启动；在星-角转换出现高的电流转矩峰值；设备维护量较大。使用的供电电缆或电线费用较大。3、一次侧串电阻起动一次侧串电阻起动是三相异步电动机成本较低的一种起动方式。起动电流是标称电流的4.5倍，起动转矩是标称转矩的0.5～0.75倍。见图3。其特点是：用于三端子电机；启动时不断增加阻性转矩；高电流峰值；设备笨重，需要维护；无启停参数调整。同时这种启动方式能源浪费也较大。4、自耦变压器起动3自耦变压器起动时其起动电流是标称电流的1.7～4倍。而启动转矩是标称转矩的0.4～0.85倍。见图4。其特点是：应用于三端子高功率电机；在电压变化时启动，出现大压降和高电流峰值；设备较笨重，维护量大。二、全新起动方式随着电子技术的飞速发展，软起动应运而生。1、软起动的分类软起动分为两种：一种是采用变频器调速起动；另一种是采用晶闸管调压起动，又称智能软起动。2、两类软起动的对比①技术性能的对比采用变频器调速起动，电动机起动时具有良好的静、动态性能，就是在低速情况下也能随意调节电动机的转矩，能以恒转矩起动电动机。而对于变频器，其输出频率范围可以从0.1Hz～500Hz。调速精度一般不低于1％，瞬时过力矩可为200％。并且可以与计算机并联接口输入和修改程序，具有相序检测，缺相保护，过热保护。变频器最重要的特点是节能。智能软起动主要由串接于电源与被控电动机之间三对反并联晶闸管调压电路4构成，以单片机为控制核心，整个起动过程是数字化程序软件控制下自动进行。软起动器结构简单，重量轻，无噪音，空间使用小，无触点控制，使用寿命长。智能软起动利用三对晶闸管的电子开关特性，通过软起动器中的单片机，控制其触发脉冲的迟早来改变触发角的大小。而触发导通角的大小，又改变晶闸管的导通时间，从而最终改变加到定子绕组的三相电压的大小。电动机起动时启动转矩、电流、电压、时间可按负载不同而设定，可取得最佳的电流冲击和最佳的转矩控制特性。电动机起动不受电网电压波动的影响，从而使电动机在起动过程中保持恒流、平稳起动。同时，起动电流可以整定数值，当电网电压上下波动时，通过控制电路自动增大或减小晶闸管导通角来维持原设定值，可保护起动电流恒定。从技术性能方面考虑，变频调速起动适用于较大起动转矩的负载；智能软起动适用于较小转矩的负载。②经济性。低压变频器价格700～1200元/kW，而高压变频器价格进口为2000～2500元/kW，国产为1200～1500元/kW。明显采用变频器调速起动比智能软起动的投资费用高两倍甚至三倍。综合以上技术性能和经济性，当前在实际使用中，软起动中受欢迎、使用频率最高的起动方式为智能软起动。三、工程实例这里结合本人在实际施工时遇到的几种情况作个比较。1、上海新晃空调厂33KW的循环水泵采用直接起动，起动电流相对较大，对整个电网影响较大，很可能使同电网内其他设备运行不正常。但是因为是新建厂房，本来电网容量就比较大。故此厂内大功率电机使用对整个电网影响较小。2、复城国际项目位于曲阳路910号，市区电网容量一般。为了避免电动机直接起5动而导致电网波动影响市区其他用户。故地下室15KW的风机采用了星三角降压起动，使其对市区电网影响较小。但是在星三角转换时出现高电流转矩峰值，设备维护量较大，并且风机的供电电线为7根BV-10mm2的电线，投资费用较大。3、上海同舟焊接厂30KW冷冻水泵2台，37KW冷却水泵2台都采用了新式的起动方式智能软起动，智能软起动器设置于水泵控制箱内，水泵在起动时起动电流以恒定的斜率平稳上升，没有冲击电流，不影响电网，不会造成大的电压降落，保证了电网电压的稳定。综上所述，对于大功率三相交流异步电动机而言，软起动比直接起动、降压起动具有如下优势：1）软起动能减少起动过程引起的电网电压降，使之不影响同电网的其它电气设备的正常运行。2）冲击电流会造成电动机局部过热，危害电动机寿命，软起动能减小电动机的冲击电流。3）机械冲力将加速传动机械的磨损，软起动能减小直接起动带来的机械冲力。4）软起动能减少电磁干扰，避免冲击电流以电磁波的形式干扰电气仪表的正常运行。总之，采用软起动不仅使电动机可以启停自如，而且提高了电动机的性能与安全性，因而有其重要作用。四、三相交流异步电动机起三相异步电动机的起动方式很多。随着技术进步的加速，各种新的软起动控制方式也相继推出。我们在工程应用中，应该根据实际情况，具体分析、合理采用，比较各种起动方式的优缺点，从中选择出适合特定应用场合的最佳起动方式。