浅析大中型三相电动机起动方式的选择

杨琳

摘要：随着工业的迅速发展,大中型电机越来越被广泛应用,如大型压缩机主电机、大型风机电机造粒机主电机等 。上述电机起动使不仅要求较大的电网容量,且还需采取适当的起动方式，以保证电机起动时电网及设备的安全。本文将大中型三相电动机几种起动方式进行了分析比较，以便于设计中的选择。

关键词：冲击；全压起动；降压起动；软起动；变频起动。

中图分类号：TM92 文献标识码：A文章编号：1674-098X(2012)03(b)-0000-00

大中型三相交流电动机广泛作用于电力拖动生产机械的动力，在机械、化工、纺织和石化等行业有大量的应用。但在起动过程中起动电流较大,所以大中型电动机必须采取一定的方式起动.而在进行电气设计时，怎样选择电动机的起动方式便成了一项很重要的工作。电动机的常用起动方式有以下几种：全压起动，降压起动，软起动和变频器起动,下面就根据各种起动方法的优缺点加以论述。

1全压起动

顾名思义,全压起动就是电动机在额定电压下直接起动，其起动电流约为额定电流的4-7倍，起动电磁转矩约为额定电磁转矩的1.4-2.4倍，产生较大的机械冲击，使整个传动系统受到过大的扭矩力冲击，很容易使拖动对象的传动机构等造成严重磨损甚至损坏，如转子笼条断裂变速箱齿轮打坏等。大中型电动机全压起动时的大电流对电网的冲击几乎类似于三相短路对电网的冲击，常会引起功率振荡，使电网失去稳定。同时如果负载过大，电动机本身起动也难以完成，造成电机堵转，电机温升过高，加速电机绝缘过热老化，严重时，甚至可能烧坏电动机。而大中型电动机的价值都很高，在生产中也都起着核心作用,它的一点故障便会造成很大的经济损失，因此大中型电动机一般不应采用此种起动方法。

2硬降压起动

2.1 Y-Δ降压起动

Y-Δ降压起动是起动时定子绕组星形连接，起动完成后三角形连接,与其它减压起动器相比较，其结构最简单，控制较为简便,价格也便宜,成本较低。并且可以让电动机在当负载较轻时运行在星形接法下,此时，额定转矩与负载可以匹配，能使电动机的效率有所提高，在一定程度上达到了节能效果.因此其在目前的实际运用中还占有很大的比重。Y-Δ降压起动起动电流虽然只有原来按三角形接法直接起动时的三分之一，然而其起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的三分之一,因此只适用于空载或者轻载起动的场合,又因其采用分立电气元件组装，控制线路接点较多，而且大功率电机Y-Δ降压起动必须采取抑制二次冲击电流的技术措施,在其运行中，特别是在工况环境恶劣(如粉尘，潮湿)的地方故障率相对较高,但因其结构简单价格便宜,在一般电网容量足够且负载对起动转矩要求不高的场合得到广泛应用。

2.2自耦变压器降压起动

自耦变压器降压起动是指电动机起动时利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的起动电压。待电动机起动后，再由接触器使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运行。采用自耦变压器降压起动时，电压调整范围较宽,相对于Y-Δ降压起动而言起动较为平滑.并且可以通过自耦变压器不同的抽头切换来达到增大电动机起动转矩以适应不同负载起动的需要.但是因为自耦变压器体积较大,且因自身有发热限制不允许频繁起动，又因其同Y-Δ降压起动一样,采用大量分立电气元件组装，故障率较高,从而限制了它的广泛使用。因此其主要运用于有较大的安装场地,且负载对起动转矩有一定要求的场合。

2.3软起动器起动

软起动器实际上就是一个可控硅调压器,通过控制串接于电源与被控电动机之间的双向可控硅的导通角，从而使电动机输入电压从零以预设曲线逐渐上升，直至起动结束，达到全电压运行。严格的来说,软起动器起动仍然属于降压起动范畴,但它可以引入电流闭环控制，精确的控制电动机电压使其在起动过程中逐渐升高，而使电动机在起动过程中保持恒流，确保电动机平稳起动，这就意味着电动机可以平稳起动,减少对机械和电网的冲击.在得到停机指令后，可以控制可控硅有一个从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭导通角的过程,从而实现软停车。并且和Y-Δ降压起动类似,软起动器也能实现在轻载时，通过降低电动机电压，提高功率因数，减少电动机的铜铁耗，达到节能的目的。电子式的软起动器其保护功能也比传统硬启方式的保护功能好很多,可以很方便的实现诸如缺相、过电流和超温保护，以及正常运行、电动机满电压和某些安全和故障指示等功能,象斜坡电压和初始电压,电动机的正、反转等所有设定值也都可以很方便地在面板上设定。而且作为电子元件,软起动器因为没有太多的机械部件而对使用环境的要求降低很多。然而既然属于同降压起动,软起动器也不可避免的继承了其它降压起动方式的主要缺点:电动机不能从一开始就达到最大扭矩。因此,软起动器一般适用于空载或轻载起动,需要平滑无冲击的软起动与软停车以及自动化控制要求较高的场合。

2.4变频器起动

变频器是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置,目前主要使用的变频器一般分直流回路由电容滤波的电压型与直流回路由电感滤波的电流型两种,它们都是是通过AC-DC-AC的内部变换,将工频电源变换频率输出给电动机,从而改变电动机的转速。又因为电动机的电磁转矩是由电流和磁通相互作用的，电流是不允许超过额定值的，否则电动机将会过热,如果磁通减小，电磁转矩也会减小，这将导致负载能力降低,因此在变频调速时，改变频率的同时也要控制变频器输出电压，使电动机的转矩输出保持一定。使电机以较小的起动电流，获得较大的起动转矩.而电压和频率之间的比例关系称之为V/f模式。由于涉及到交直流滤波变换,因此变频器对同一电网上的其它设备和附近的仪器仪表会产生一定的干扰,这就需要做好变频器及其输入输出缆线的屏蔽工作。作为起动方面的运用，变频器不但拥有软起动器的全部功能,还拥有许多其所不具备的优点,如变频器的起动转矩大,可以重载起动而不会有冲击电流,节能优势更加明显等等。当然,变频器单作为大中型电动机的起动应用,其缺点也是显而易见的，那就是它的价格太高，虽然从长远来看随着电子工业的发达和国产化率的提高，变频器肯定会取代軟起动器，但就目前而言，变频器变频起动还是主要应用于需要重载起动或其它对价格成本不太敏感的场合。

综上所述,在进行电气设计时，设计人员应根据不同场合和使用要求,从节能减排出发,站在合理降低生产成本的角度，在既保证系统运行的可靠性，又能有效地降低维护工作量的基础上，科学理智地选择大中型电动机的起动方式。

参考文献

[1]中国航空工业规划设计研究院等编,工业与民用配电设计手册.

[2]GB/12326-2000,电能质量 电压波动和闪变.

[3]任维李.电机与拖动基础,浙江大学出版社:1994,5.