【文章內(nèi)容簡介】 接入電 源 ，在額定電壓下進行 啟 動。 圖 21 為其電路原理圖。 直接啟動的啟動電流很大， 一般 在有獨立變壓器供電的情況下，若 電動機 啟動 頻繁， 則電動機功率小于變壓器容量的 20%允許直接啟動；若 電動機 不經(jīng)常啟動 ， 則電動機功率小 于變壓器容量的 30%也允許直接啟動。如果在沒有獨立的變壓器供電的情況下，電動機啟動頻繁，則按照經(jīng)驗公式來估算，滿足下列關(guān)系即可直接啟動： 電動機功率電源總?cè)萘款~定電流啟動電流 ??? 443II Nst 直接啟動因無需附加啟動設(shè)備，且操作和控制簡單、可靠，所以在條件允許的情況下應(yīng)盡量采用。 定子繞組串電阻或電抗相當(dāng)于降低定子繞組的外加電壓。由三相異步電動機的等效電路可知：起動電流正比于定子繞組的電壓，因而定子繞組串電阻或電抗可以達到減小 起動電流的目的。但考慮到起動轉(zhuǎn)矩與定子繞組電壓的平方成正比，起動轉(zhuǎn)矩會降低的更多。因此，這種起動方法僅僅適用于空載或輕載起動場合。 對于容量較小的異步電動機，一般采用定子繞組串電阻降壓；但對于容量較大的異步電動機，考慮到串接電阻會造成銅耗較大，故采用定子繞組串電抗降壓起動。 如圖 22 所示：當(dāng)起動電機時，合上開關(guān) Q，交流接觸器 KM 斷開，使電源經(jīng)電阻或電抗 R流進電機。當(dāng)電機起動完成時 KM吸合，短接電阻或電抗 R。 △降壓啟動 星 角 降壓啟動 是電動機 啟 動時，定子繞組為星形 (Y)接法，當(dāng)轉(zhuǎn) 速上升至接 近額定轉(zhuǎn)速時，將繞組切換為三角形 (△ )接法，使電動機轉(zhuǎn)為正常運行的一種起動方式。星 角起動方法雖然簡單，但電動機定子繞組的六個出線端都要引 出來，略顯麻煩。 接觸器 KM2 和 KM3 互鎖，即其中一個閉合時，必須保證另一個斷開。 KM2 閉合時，定子繞組為星形 (Y)接法，使電動機起動。切換至 KM3 閉合，定子繞組改為三角形 (△ )接法，電動機轉(zhuǎn)為正常運行。由控制電路中的時間繼電器 KT確定星 三角切換的時間。 定子繞組接成星形連接后，每相繞組的相電壓為三角形連接 (全壓 )時的 33 ，故星 角起動時起動電流及起動轉(zhuǎn)矩均下降為直接起動的 1／ 3。由于起動轉(zhuǎn)矩小，該方法只適合于輕載起動的場合。 d自耦變壓器起動 自耦變壓器起動法就是電動機起動時，電源通過自耦變壓器降壓后接到電動機上，待轉(zhuǎn)速上升至接近額定轉(zhuǎn)速時，將自耦變壓器從電源切除，而使電動機直接接到電網(wǎng)上轉(zhuǎn)化為正常運行的一種起動方法。 圖 24所示為自耦變壓器起動的自動控制主回路?？刂七^ 程如下：合上空氣開關(guān) Q接通三相電源。按啟動按鈕后 KM1 線圈通電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時由于 KM1輔助常開觸點閉合，使得接觸器 KM2 線圈通電吸合， KM2 的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓抽頭 (例如 65％ )將三相電壓的 65％接入電動。當(dāng)時間繼電器 KT 延時完畢閉合后， KM1 線圈斷電，使自耦變壓器線圈封星端打開；同時 KM2 線圈斷電，切斷自耦變 壓器電源，使 KM3 線圈得電吸合， KM3 主觸頭接通電動機在全壓下運行。自耦變壓器一般有 65％和 80％額定電壓的兩組抽頭。 若自耦變壓器的變比為 k， 與直接起動相比，采用自耦變壓器起動時，其一次側(cè)起動線電流和起動轉(zhuǎn)矩都降低到直接起動的 l／ k2。 自耦變壓器起動法不受電動機繞組接線方式 (Y 接法或△接法 )的限制，允許的起動電流和所需起動轉(zhuǎn)矩可通過改變抽頭進行選擇，但設(shè)備費用較高。 自耦變壓器起動適用于容量較大的低壓電動機作減壓起動用，應(yīng)用非常廣泛，有手動及自動控制線路。其優(yōu)點是電壓抽頭可供不同負載起動時選擇；缺點是質(zhì)量大、體積大、價格高、維護檢修費 高 。 e 軟啟動 軟起動可分為有級和無級兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的，后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。在電動機定子回路中，通過串入限流作用的電力器件實現(xiàn)軟起動，叫做降壓或者限流軟起動。它是軟起動中的一個重要類別。按限流器件不同可分為：以電解液限流的液阻軟起動；以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動；以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動。 晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過 30年左右的時間，它是當(dāng)今電力電子器件長足進步的結(jié)果。 10 年前，電氣工程界就有人預(yù)言，晶閘管軟起 動將引發(fā)軟起動行業(yè)的一場革命。目前在低壓 (380V)內(nèi)，晶閘管軟起動產(chǎn)品價格已經(jīng)下降到液阻軟起動的大約 2 倍，甚至更低。而其主要性能卻優(yōu)于液阻軟起動。與液阻軟起動相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，維護量小，功能齊全，菜單豐富，起動重復(fù)性好，保護周全，這些都是液阻軟起動無法比擬的。 但是晶閘管軟起動產(chǎn)品也有缺點。一是高壓產(chǎn)品的價格太高，是液阻軟起動產(chǎn)品的 5～ 10 倍，二是晶閘管引起的高次諧波比較嚴重。 （ 2）繞線異步電動機的啟動方法： 1. 逐級切除啟動電阻法 ：繞線式 三相異步電動機 可以在 轉(zhuǎn)子 回路中串入電阻進行起動， 這樣就減小了起動電流。一般采用起動變阻器起動，起動時全部電阻串入 轉(zhuǎn)子 電路中，隨著電動機轉(zhuǎn)速逐漸加快，利用控制器逐級切除起動電阻，最后將全部起動電阻從轉(zhuǎn)子電路中切除。適用于中小 功率低壓電動機。 轉(zhuǎn)子回路串接頻敏變阻器起動：頻敏變阻器的電阻（ 電抗 ）隨線圈中所通過的電流頻率而變。剛起動時，電機 轉(zhuǎn)差率 最大，轉(zhuǎn)子電流（即頻敏電阻線圈通過的電流）頻率最高，等于電源 頻率。因此，頻敏變阻器的電阻最大，這就相當(dāng)于起動時在轉(zhuǎn)子回路中串接一個較大電阻，從而使起動電流減小。隨著電動機轉(zhuǎn)速的加快， 轉(zhuǎn)差率 逐漸減小，轉(zhuǎn)子電流頻率逐漸降低，頻敏變阻器電阻也逐漸減小，最后把電動機的轉(zhuǎn)子 繞組短接，頻敏變阻器從轉(zhuǎn)子電路中切除。適用于中小功率低壓電動機。 接觸器觸點 K1， K2， K3 斷開，繞線型異步電動機定子接額定電壓，轉(zhuǎn)子每相電路串入起動電阻 Rst1,Rst2,Rst3,加上轉(zhuǎn)子每相繞組自身的電阻 r2，轉(zhuǎn)子每相電路總電阻為 R3=r2+Rst1+Rst2+Rst3。電動機開始起動，起點為機械特性曲線 3 上的a點，起動轉(zhuǎn)矩 T1〈 TM。 轉(zhuǎn)速上升工作點由 a點到達 b點時，電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 T2為了加大電磁轉(zhuǎn)矩加速起動過程，接觸器觸點 K3 閉合，切除起動電阻 Rst3。轉(zhuǎn)子每相電路的總電阻為 R2=r2+Rst1+Rst2，這時電動機的機械特性變?yōu)樘匦?2。忽略異步電動機的電磁慣性，只計拖動系統(tǒng)的機械慣性，由于切除瞬間轉(zhuǎn)速來不及改變，則電動機運行點從 b變到機械特性曲線 2 上的 c點，該點上電動機電磁轉(zhuǎn)矩 T=T1。 轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，工作點沿特性 2 由 c 到 d 點，電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 T2。接觸器觸點 K2 閉合，切除起動電阻 Rst2，此時轉(zhuǎn)子每相電路的總電 阻 R2=r2+Rst1。電動機運行點從 d 平行移到機械特性曲線 1 上的 e 點，該點上的電磁轉(zhuǎn)矩 T=T1。 轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，工作點沿特性 1 由 e 點移動到 f 點，電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于 T2，接觸器觸點 K1 閉合，切除起動電阻Rst1，此時轉(zhuǎn)子每相電路總電阻 R1=r2，運行點從 f 變?yōu)楣逃袡C械特性曲線上的 g點，該點上 T=T1。 轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升，工作點沿特性 0由 g點向 h 點移動，經(jīng)過 h點，最后穩(wěn)定運行在 j點，整個起動過程結(jié)束。 上述起動過程中，轉(zhuǎn)子回路外串電阻分三級切除，故稱為三級起動 T1 為最大起動轉(zhuǎn)矩， T2為最小起動轉(zhuǎn)矩或切換轉(zhuǎn)矩。 啟動電阻的計算 （一） 起動級數(shù)未定時起動電阻的計算 選擇起動轉(zhuǎn)矩 T1和切換轉(zhuǎn)矩 T2 一般選擇 T1=(～ )TM ① T2=(～ )TL ② 求出起切轉(zhuǎn)矩比 α α=21TT ③ 求出起切級數(shù) m， 利用機械特性，根據(jù)幾何關(guān)系推導(dǎo)起動級數(shù) m 的計算公如下： 由特性 0 與水平虛線構(gòu)成直角三角形求出 MTT1 =000Mgnn nn?? =0Mgss MTT2 =000Mhnn nn?? =0Mhss 式中 ng和 nh是工作在 g 和 h 點的轉(zhuǎn)速， nM0是 TM和特性 0 交點上的轉(zhuǎn)速（臨界 轉(zhuǎn)速）。 sg、 sh、 sM0是與之對應(yīng)的轉(zhuǎn)差率。同理可以求得 MTT1 =3Mass =2Mcss =1Mess =0Mgss MTT2 =3Mbss =2Mdss =1Mfss =0Mhss 由于 sc=sb對應(yīng)兩式相除，并參照式 SM=22Xr 可得 α=21TT =23MMss =2223 XR XR =23RR 由于 se=sd，對應(yīng)兩式相除可得 α=21TT =12MMss =2122 XR XR =12RR 由于 sg=sf，對應(yīng)兩式相除可得 α=21TT =01MMss =2221 Xr XR =21rR 可見 R3=αR 2 R2=αR 1 R1=αR 0 所以 R3=αR 2=α 2R1=α 3R0 若是 m級起動則 Rm=α mR0=α m r2 式中 Rm=r2+Rst1+Rst2+ … +R stm 因此 α=m mrR2 由前面的分析還可以得到 0Mgss =3Mass sg=sa30MMss =12320 XR XR =30RR =32Rr 若是 m級起動則 sg=mRr2 此外在固有特性 0 上工作時 NTT1 =Ngss sg=sNNTT1 將這些關(guān)系代入 α 公式可得 α=mNNTsT1 ④ 兩邊取對數(shù)便得到起動級數(shù) m的計算公式 m＝ ?lglg1TsTNN ⑤ 若 m 不是整數(shù)，可取相近整數(shù) 重新計算 α ，檢驗 T2是否在規(guī)定范圍之內(nèi)。 若 m 是取相近整數(shù)，則需重新由式 ④ 計算 α ，并由式 ③ 求出 T2，檢驗T2 是否在式 ② 所規(guī) 定的范圍之內(nèi)。若不在范圍之內(nèi)，需加大起動級數(shù) m，重新計算 α 和 T2，直到 T2滿足要求的值。 求出轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻 r2 轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻可以通過實測或者通過銘牌上提供的轉(zhuǎn)子繞組額定線電壓（開路時的線電壓） U2N和轉(zhuǎn)子繞組的額定線電流（滿載時的線電流）I2N進行計算。