淺談三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)的常用起動(dòng)方式

劉常武

關(guān)鍵詞：鼠籠式低壓電動(dòng)機(jī);起動(dòng)方式;直接起動(dòng);降壓起動(dòng);軟起動(dòng);變頻器

三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)是電氣工作人員最熟悉的電動(dòng)設(shè)備之一，其以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便、價(jià)格低廉且堅(jiān)固耐用等優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)、生活中得到廣泛地應(yīng)用，但由于這類電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大，對(duì)電網(wǎng)的影響和生產(chǎn)機(jī)械的沖擊力都很大，因而根據(jù)生產(chǎn)、生活需求正確選擇電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式，對(duì)提高效率、節(jié)約能源、延長設(shè)備使用壽命等有著重要的意義。下面就常用的幾種起動(dòng)方式進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方式有直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)，其中降壓起動(dòng)常用的有自耦減壓起動(dòng)，Y-△起動(dòng)，軟起動(dòng)器起動(dòng)，變頻器起動(dòng)等。

一、直接起動(dòng)

將鼠籠式電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入額定電壓起動(dòng)，因此也叫全壓起動(dòng)。

電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)時(shí)間段，起動(dòng)電流很大，一般為額定電流的4-7倍，，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大約為額定轉(zhuǎn)矩的1.4-2.2倍。

優(yōu)點(diǎn)：它具有起動(dòng)方式簡(jiǎn)單，所需設(shè)備少，成本低、易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，規(guī)范也規(guī)定優(yōu)先選用此種起動(dòng)方式。只要電動(dòng)機(jī)繞組及其拖動(dòng)的設(shè)備能夠承受全壓起動(dòng)的沖擊力矩，起動(dòng)引起的壓降不超過允許值，就可選用直接起動(dòng)方式，尤其是消防泵等應(yīng)急設(shè)備。

但鼠籠式電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)也有很多缺點(diǎn)，大的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組及其拖動(dòng)的設(shè)備造成電氣和機(jī)械沖擊，影響設(shè)備壽命;過大的起動(dòng)電流會(huì)引起配電系統(tǒng)電壓下降，影響共網(wǎng)的其他用電設(shè)備的正常工作?？梢灾苯悠饎?dòng)：容量在7.5 kW以下的鼠籠式電動(dòng)機(jī);當(dāng)電機(jī)起動(dòng)瞬間造成的電壓降不大于正常電壓的10%（不經(jīng)常起動(dòng)時(shí)不大于15%）時(shí);有專用變壓器供電，電動(dòng)機(jī)容量小于變壓器容量的20%時(shí)允許直接起動(dòng)。

二、降壓起動(dòng)

降壓起動(dòng)是指利用起動(dòng)設(shè)備或線路，降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓來起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。

1、自耦變壓器降壓起動(dòng)

利用三相自耦變壓器改變供電電壓的起動(dòng)方法，起動(dòng)時(shí)自耦變壓器原邊接供電電源，降低的副邊電壓接電動(dòng)機(jī)定子繞組，待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，在轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時(shí)切除自耦變壓器，定子繞組加上額定電壓正常運(yùn)行。

自耦變壓器副邊繞組有多個(gè)抽頭（例如40%Ue、60%Ue和80%Ue檔位），能輸出多種電源電壓，起動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)矩，可通過選擇變壓器抽頭改變起動(dòng)電壓。如果電動(dòng)機(jī)容量小，負(fù)載輕，可選用較低電壓抽頭起動(dòng);如果負(fù)載大，可選用較高電壓抽頭起動(dòng)。

自耦變壓器降壓起動(dòng)與直接起動(dòng)相比，電動(dòng)機(jī)端子起動(dòng)電壓為額定電壓的K倍，電動(dòng)機(jī)端子起動(dòng)電流為直接起動(dòng)電流的K倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的K2倍，供電線路提供的起動(dòng)電流降為直接起動(dòng)電流的K2倍，（K為抽頭檔位，K

優(yōu)點(diǎn)：這種起動(dòng)方式能顯著降低電動(dòng)機(jī)和供電線路的起動(dòng)電流，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)較大，且沒有諧波污染，降壓比例可調(diào)，Y形或△形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)都適用。

缺點(diǎn)：相對(duì)于裝置體積大，消耗較多的有色金屬，投資較大，維修費(fèi)用高;為防止自耦變壓器繞組內(nèi)起動(dòng)電流太大發(fā)熱損壞變壓器絕緣，不允許頻繁起動(dòng)，若一次起動(dòng)不成功，第二次起動(dòng)應(yīng)間隔4分鐘以上，若在60S內(nèi)連續(xù)兩次起動(dòng)后，應(yīng)停電4小時(shí)才能再次運(yùn)行。

2、Y-△降壓起動(dòng)

對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，在起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，起動(dòng)完畢后再切換成三角形接法運(yùn)行，這種星三角減壓起動(dòng)方式，簡(jiǎn)稱為Y-△起動(dòng)。

采用Y-△降壓起動(dòng)與直接三角形起動(dòng)相比，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩均為直接起動(dòng)時(shí)的1/3倍。

優(yōu)點(diǎn)：同其他減壓起動(dòng)器相比較，Y-△起動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，維修方便，可以頻繁起動(dòng)。

缺點(diǎn)：由于起動(dòng)電壓低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，不能用于重載起動(dòng);只能適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接線為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī);如果控制柜與電機(jī)距離較遠(yuǎn)，需要連接電機(jī)的電纜用量就較多，也會(huì)造成投資的增加，所以這種起動(dòng)方式，應(yīng)把控制柜放在距離電機(jī)較近的場(chǎng)所。

3、軟起動(dòng)器起動(dòng)

軟起動(dòng)器是晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)與功率因數(shù)控制技術(shù)的結(jié)合，它是通過改變晶閘管的導(dǎo)通角，來改變電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓由零升到額定電壓、起動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值、使電機(jī)轉(zhuǎn)矩勻速增加的過程，當(dāng)起動(dòng)完成后，軟起動(dòng)器輸出達(dá)到額定電壓，電動(dòng)機(jī)切人電網(wǎng)運(yùn)行。

軟起動(dòng)器實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)調(diào)壓器，起動(dòng)過程中，起動(dòng)器輸出電壓無級(jí)平滑起動(dòng)，按指定要求上升。這種起動(dòng)方式可根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性，選擇軟起動(dòng)裝置起動(dòng)參數(shù)，自由無級(jí)調(diào)整最佳的起動(dòng)電流。

優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)電機(jī)起動(dòng)方式相比，電機(jī)的“柔性”起動(dòng)，減緩起動(dòng)時(shí)造成的機(jī)械沖擊，延長機(jī)器使用壽命;降低電氣沖擊，減少配電系統(tǒng)波動(dòng);參數(shù)可調(diào)，保證起動(dòng)性能最優(yōu)化，為負(fù)載和電機(jī)提供完善的保護(hù)。它主要適用于精密生產(chǎn)設(shè)備及不允許有沖擊的設(shè)施

缺點(diǎn)：但因軟起動(dòng)裝置使用了可控硅元件，可控硅工作時(shí)諧波干擾較大，對(duì)電網(wǎng)有一定的諧波污染;同時(shí)電網(wǎng)的波動(dòng)也會(huì)影響可控硅元件的導(dǎo)通，同一電網(wǎng)中有多臺(tái)可控硅設(shè)備時(shí)?？煽毓柙墓收下瘦^高，涉及到電力電子技術(shù)，因此對(duì)維護(hù)人員的技術(shù)水平要求也較高。軟起動(dòng)器價(jià)格相對(duì)Y-A起動(dòng)裝置較高，但隨著軟起動(dòng)技術(shù)的成熟，綜合成本也已逐步降低，甚至已低于自耦變壓器起動(dòng)裝置。

4、變頻器起動(dòng)

變頻器起動(dòng)是采用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，利用半導(dǎo)體器件的通斷作用改變交流電動(dòng)機(jī)工作電壓的頻率，從而平滑控制交流電動(dòng)機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)方式。變頻器是一種通過改變電動(dòng)機(jī)定子繞組的供電頻率來改變電動(dòng)機(jī)速率的控制調(diào)速裝置。

變頻器的任務(wù)是把電壓和頻率恒定的電網(wǎng)電源變成電壓和頻率可調(diào)的變頻電源供給電機(jī)，并維持適當(dāng)?shù)碾娏骱娃D(zhuǎn)矩。變頻器起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為額定電流的1.2-1.5倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為70%～150%額定轉(zhuǎn)矩;不同于前幾種降壓起動(dòng)方式，變頻器起動(dòng)和運(yùn)行過程中一直處于工作狀態(tài)。

優(yōu)點(diǎn)：采用變頻器起動(dòng)，能充分降低起動(dòng)電流，增加電機(jī)的壽命，減少電網(wǎng)電壓波動(dòng);通過速度反饋，加速度過程可控;易實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，功率因數(shù)高;具有完善的過流、過壓、過載保護(hù)等等。變頻器起動(dòng)適用于需要調(diào)節(jié)速度或控制速度、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，比如風(fēng)機(jī)、水泵類（消防泵應(yīng)急除外）。

缺點(diǎn)：因變頻器運(yùn)行時(shí)在電源側(cè)產(chǎn)生諧波電流，使電壓、電流波形畸變，影響電能質(zhì)量，干擾電子設(shè)備的正常工作;相對(duì)以上各種起動(dòng)方式，變頻器價(jià)格最高;涉及到電力電子技術(shù)，微機(jī)技術(shù)，對(duì)維護(hù)技術(shù)人員有較高的要求。

結(jié)束語

上面分析了幾種鼠籠式低壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式，對(duì)于小容量及消防應(yīng)急類電動(dòng)機(jī)無調(diào)速要求時(shí)，優(yōu)先采用直接起動(dòng)方式。在各降壓起動(dòng)的控制方式中，Y-△起動(dòng)、自藕減壓起動(dòng)因其成本低，在技術(shù)維護(hù)方面較容易，目前在實(shí)際運(yùn)用中還占有不少的比重。軟起動(dòng)器是為了填補(bǔ)傳統(tǒng)降壓起動(dòng)和變頻器在功能實(shí)用性和價(jià)格之間的鴻溝而研發(fā)的產(chǎn)品，隨著變頻器成本的逐漸下降，軟起動(dòng)器的市場(chǎng)空間將越來越小，在電機(jī)運(yùn)行負(fù)載功率在80%以上時(shí)，軟起動(dòng)器依然是最好、最實(shí)用、最省錢的選擇。隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器已在各個(gè)領(lǐng)域都得到空前的發(fā)展和應(yīng)用。

作為電氣人員，要綜合考慮前期投資成本和后期運(yùn)維成本，與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益相結(jié)合，經(jīng)過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來選擇合理的起動(dòng)方式。