三相鼠笼式异步电动机启动方式选择

三相鼠笼式交流异步电动机启动时因为启动电流较大,达到额定电流的4-7倍,会对电网造成冲击。尤其是大功率电动机的启动,可能造成电网电压下降,对同一线路上的其他用电设备构成严重威胁。鼠笼式三相异步电动机的传统启动方式很多,选择适合的启动方式,在实际应用中可以降低设备成本,减少设备故障率,提高生产效率。

一、直接启动

直接启动就是用开关或接触器电机的定子绕组直接接到额定电压的电网上,直接启动是启动方式中最简单的一种,一般7.5kw以下电机允许直接启动,启动电流约为额定电流的4-7倍;启动转矩约为额定

转矩的1.5-2.0倍。直接启动方式的优点是:

控制设备简单,检修容易,可带负载启动。

对小功率电动机来说直接启动占有绝对优势。然而对较大功率的电动机而言,这种启动方式的缺点是:启动电流大,若变压器容量较小,会造成电网电压严重下降,威胁其他用电设备的正常工作;若频繁启动,过大的启动电流还将造成电机发热,影响电机寿命,同时电机绕组在电动力的作用下,会发生变形,可能造成短路而烧坏电机。直接启动方式受电动机功率和变压器容量的限制,当三相异步电动机的功率大于变压器容量的十分之一时,不能采用直接启动,否则会造成电网电压下降较大。

二、降压启动

当变压器容量不满足直接启动时,须采用降压启动。降压启动时,启动转矩与电压平方成正比例关系下降,故只适用于空载或轻载启动,其方式有以下几种:

1、星-三角降压启动星-三角降压启动也是最常用的方式之一。4千瓦以上的电动机,

大多都是三角形揭发,故可选择星-角降压启动。在这种方式下,

启动电压为相电压,仅为线电压的根号三分之一,启动电流约为额定电流的1.8-2.6倍,而启动转矩约为额定转矩的三分之一。这种启动方式的特点是:电动机必须是三角形接法;只能空载启动或轻载启动,不能重载启动;启动设备相对直接启动的复杂,但比其他启动方式又较简单;若控制线路不科学,则障率较高。

2、延边三角形降压启动

延边三角形接法实际上就是把星形和三角形结合在一起,因此它的每相绕组所承受的电压,小于三角形接法时的线电压,大于星形接法时的相电压,则介于此两者之间,具体是多少,则决定于三相绕组中星

形部分的匝数和三角形部分的匝数之比。

延边三角形启动的特点是:启动电流和启动转矩比直接启动的小,但比星-三角启动的高,而且可以采取不同的星形部分匝数和三角形部分匝数之比来适应不同的使用要求。缺点是电动机定子绕组中间必须有抽头,对普通是三角形接法电动机不适用,局限性比星-角降压启动更大。

3、串电阻降压启动

串电阻启动是三相异步电动机成本较低的一种启动方式,其做法是在启动时,把启动电阻串入主电路中,启动完成后,利用交流接触器短接电阻两端,将启动电阻从主电路中切除掉。其特点是:适用于普通的三相异步电动机;启动时不断增加阻性转矩,高电流峰值;启动电阻容易烧坏,需要维护;无起停参数调整。同时这种启动方式能源浪费也较大。

4、自耦降压启动

自耦降压启动时其启动电流约为标称电流的1.7-4.2倍。而启动转矩约为标称转矩的0.4-1.3倍。其特点是:应用于3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,自耦变压器成本高。

在降压启动方式中,星-三角降压启动只需要三个交流接触器,是成本较低,较容易实现的一种启动方式,对启动要求不高的三角形接法电动机有普适性。

电动机从接通电源开始,转速从零增加到额定转速的过程称为启动过程。

衡量电动机启动性能好坏,主要从下列几个方面考核。

(1)启动电流应尽量小。

(2)启动转矩应足够大,保证电动机正常启动。

(3)转速应尽可能平滑上升。

(4)启动方法应简便、可靠,启动设备应简单、经济。

(5)启动过程中消耗的电功率应尽可能小。

鼠笼式异步电动机的启动方法有直接启动和降压启动两种。

直接启动

直接启动是指启动时把电动机定子绕组直接接到电源上,加在电动机上的电压和正常工作电压相同,所以直接启动又叫全电压启动。

当电源容量(供电变压器容量)足够大,而电动机容量较小时,采用直接启动,电源电压不至于受电动机的启动而波动很大。

一般情况下,判断一台电动机能否直接启动,可用下面的公式来决定,公式为Ist/IN≤3/4+SN/4PN,式中Ist为电动机的启动电流,安;IN为电动机的额定电流,安;SN为给电动机供电的变压器容量,千伏安;PN为电动机的额定功率,千瓦。

Ist/IN是电动机的启动电流倍数,可在电动机样本和技术资料中查到。如果计算结果不能满足公式时,应采用降压启动。

降压启动

电动机启动电流过大是很不利的,主要危害是:

(1)使线路上压降增加,造成末端电压下降。末端电压下降会影响其他用电设备用电,同时影响本身启动。

(2)使线路损耗增加,使电动机绕组铜损增加,造成电动机过热,减少电动机使用寿命。

(3)使电动机绕组端部受的电动力增加,严重时会发生变形;使电动机接线板上接线端子发热增加,因为启动电流大,加上接线端子接触电阻本来相对也大,所以发热就会增加,严重时会烧坏接线端子,烧坏接线板。另外,接线板的接线端子之间电动力也会因启动电流大而增大,严重时会损坏接线端子或使接线端子变形。

为了防止电动机启动电流过大,常利用启动设备将电源电压适当降低后加到电动机定子绕组上启动,以限制电动机的启动电流,待电动机转速升高到接近额定转速时,再使电动机定子绕组上的电压恢复到额定值,这种启动过程称为降压启动。

降压启动既要保证有足够的启动转矩,又要减小启动电流,还要避免启动时间过长。一般将启动电流限制在电动机额定电流的2~2.5倍范围之内。启动时由于降低了电压,使转矩也大大降低了,因此降压启动往往在电动机轻载状态下进行。

常用的降压启动方法有自耦变压器降压启动、星形—三角形降压启动等。

1.自耦变压器降压启动

自耦变压器降压启动是指启动电动机时,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,待电动机启动完毕后,再使电动机与自耦变压器脱离,在全电压下正常运行。

2.Y—△降压启动

Y—△降压启动是指启动电动机时,把定子绕组接成星形,待电动机启动完毕后再将电动机定子绕组改接为三角形,使电动机在全电压下运行。

Y—△降压启动方法只适用于△接线的电动机,而且启动时接成星形,其启动电流数值是三角形接线直接全电压启动时启动电流的三分之一,所以电动机容量不能大,否则会启动困难。