浅析电机启动方式的选择

　　摘要：本文主要介绍电机的各种启动方式，介绍了电机直接启动的计算，并对电机启动方式选择进行了探讨。
　　关键词：电动机；启动方式；起动电流
　　引言：交流电动机的起动电流大（一般约为额定电流的5～7倍）。大的起动电流（由于起动时间短）对电机本身来说，尚不至于引起电机温度的显著提高（频繁起动除外），但却会引起电网电压的显著降低，因而影响接在同一母线上的其他用点设备的正常运行。所以对交流电动机的起动，必须根据电容的容量、电动机的起动电流的大小及负载大小等情况做综合考虑后选择合适的起动方法。交流电动机的常用启动方式：直接启动，星形-三角形启动，自耦变压器降压启动，软启动，变频器启动。
　　1电机启动方式
　　1.1全压直接起动
　　全压起动是最常用的起动方式，也称为直接起动。它是将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动，具有起动转矩大、起动时间短的特点，也是最简单、最经济和最可靠的起动方式。
　　1.2星三角Y-Δ起动
　　对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动（Y-Δ起动）。
　　采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直接起动时的起动电流以6～7Ie计，则在星三角起动时，起动电流才2～2.3倍。这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。适用于无载或者轻载起动的场合。并且与其它减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。除此之外，星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并使之节约了电力消耗。
　　1.3自耦变压器降压启动
　　自耦变压器降压启动是指电动机启动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，起动电压降低得很多（为额定电压的1/4～1/7），而起动转矩降低得更多；且自耦变压器不允许频繁起动，因而限制了它的广泛使用。
　　1.4软启动
　　运用的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动。软起动器（SoftStarter）是一种集电机软起、软起动停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置。利用软起动器串接于电源与被控电机之间来启动电机时，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动。软起动时电压由零慢慢提升到额定电压，这样在启动过程中的启动电流，就由过去过载冲击电流不可控制变成为可控制。可根据需要调节启动电流的大小。电机启动的全过程都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。
　　1.5变频启动
　　变频器亦叫电动机变频调速器.是一种静止的频率变换器.它把电力配电网50Hz恒定频率的交流电变成可调频率的交流电.供普通的交流异步电动机作电源用，其最主要的特点是具有高效率的驱动性能和良好的控制特性，应用变频器不仅可以节约大量电能。
　　2启动方式选择
　　对不同功率电机，我们如何选择合适的启动方式。
　　2.1全压启动的条件
　　在设计规范中，对电动机起动引起配电系统的压降有明确规定。JGJ/T16－92《民用建筑电气设计规范》（以下简称《规范》）第10.2.1.1条规定：“交流电动机起动时，其端子上的计算电压应符合下列要求：
　　⑴电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压的85%。
　　⑵电动机不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器，且不频繁起动时，不应低于额定电压的80%。
　　⑶当电动机由单独的变压器供电时，其允许值应按机械要求的起动转矩确定。
　　对于低压电动机，还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。
　　一般情况下要判断一台电机能否直接启动，可以通过以下公式粗略计算：
　　ΔUst=（（K×W＋S）/Stn）Uk%
　　ΔUst———电动机起动时配电系统的压降百分数；
　　K———电动机起动电流倍数(起动电流与额定电流
　　之比)；
　　W———电动机额定功率(kW)；
　　S———变压器带的其他负荷(kW)；
　　Stn———变压器的额定容量(kVA)；
　　Uk%———变压器阻抗电压百分数。
　　公式为粗略计算，是因为忽略了一些次要的因素，如母线及开关上的压降等，而且将有功功率与视在功率混算，有误差，但误差很小，但基本上能够满足工程设计的精度要求。总的来说，在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。主要用于小功率电动机的起动。
　　2.2其它方式启动方式选择
　　交流电动机在全压直接起动时，起动电流会达到额定电流的4～7倍，当电机的容量相对较大时，该起动电流会引起电网电压的急剧下降，影响同电网其它设备的正常运行。出于安全运行角度来说（对电机、电网减少大电流的冲击），与节约电能的角度考虑，大于11kw的电动机不宜用全压启动。
　　2.2.1降压启动
　　星三角起动，自藕减压起动，由于其成本低，维护相对软起动和变频控制容易，目前在实际运用中还占有很大的比重。但因其采用分立电气元件组装，控制线路接点较多，在其运行中，故障率相对还是比较高。另外有时根据生产需要，要更改电机的运行方式，如原来电机是连续运行的，需要改成定时运行，这时就需要增加元件，更改线路才能实现。
　　另选择降压启动必需要满足以下的基本条件：①起动时电动机端子电压应能能保证传动机械要求的起动转矩：Ust2≥1.1Mj/Mst(其中Ust为起动电动机压相对值，Mst电动机起动时转矩相对值，Mj电动机传动机械静阻转矩相对值)；②低压电动机起动时还应该保证接触器线圈的电压不低于释放电压；③结构特殊的电动机起动方式，应该符合制造厂规定。
　　2.2.2软启动与变频启动
　　软启动与变频启动都可以让电机启动时实现软启动,不会对电网造成冲击。但软启动不可调速,变频可以实现电动机调速.根据需求而定,如果想对90KW的电机实现软启动,不用考虑调速,可以选择软启动,它的价格相对便宜一些,但如果电机工作要求需要调速,就只能选择变频。在实际应用中，大型电机的起动会使整个电网电压大大下降，并对电机造成很大的冲击和机械设备造成很大的伤害，采用减压起动时，上述危害只有一定程度的降低，但软启动或者变频启动，可以大大延长电机的使用寿命并几乎消除上述的危害，故大型电机一般需要用软启或变频启动。
　　3结束语
　　综上所述，当全压起动符合条件时，电动机应全压起动；从安全和节能角度考虑，在经济条件允许的情况下较大功率的电机应尽量避免采用直接启动方式，选用降压启动方式时应考虑校验电动机的端子电压，使其满足所拖动机械的最小转矩要求；在经济充裕的条件下，在考虑到电机冲击和机械设备使用寿命时，就尽量使用软启动或变频启动。
　　参考文献
　　1］周希章、周全。电动机的起动、制动和调速，机械工业出版社，2001年
　　2］中国航空工业规划设计研究院工业与民用配电设计手册第三版中国电力出版社,2005年

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