淺談三相籠式異步電動機啟動方法的選用

摘 要：籠式電動機的起動方法及起動設備在具體選用時應綜合考慮其可靠性、前瞻性和經(jīng)濟實用性等諸方面，要取長補短有所側重，這樣才能發(fā)揮出籠式電動機的最佳效能，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關鍵詞：三相籠式異步電動機

中圖分類號：TM343 文獻標識碼：A 文章編號：1006-3315(2012)06-125-001

電動機的啟動是指電動機從接入電網(wǎng)開始轉動起到達正常運轉為止的這一過程。三相籠式異步電動機(以下簡稱籠式電動機)因具有結構簡單、運行可靠、維修方便、價格便宜以及慣性小等優(yōu)點而被廣泛采用。但是其啟動電流大，對電網(wǎng)的影響和對工作機械的沖擊力都很大，因而有時有必要采取一些技術措施，對啟動電流和沖擊力加以有效控制，實現(xiàn)比較平穩(wěn)的啟動。下面我們僅就籠式電動機啟動方法的選用做一些探討。

一、籠式電動機直接啟動方法的應用

所謂直接啟動即是將電動機定子繞組直接接到額定電壓的電網(wǎng)上來啟動電動機，又叫全壓啟動。直接啟動轉矩大、啟動迅速、啟動方式簡單、可靠，所需成本和維護費用低。一般功率10KW以下的籠式電動機通常采用之。電動機能否在電源容量充許的條件下全壓啟動，也可根據(jù)下面的經(jīng)驗公式確定。

1sT/IN≤3/4+S/4P

式中1ST電動機全壓啟動電流(入)

1N——電動機全壓的額定電流(A)

S——電源變壓器的容量(kVA)

P——電動機的額定功率(kW)

所以，如果電網(wǎng)容量許可，被拖動的機械生產(chǎn)工藝等方面許可，啟動又不太頻繁，我們應首先考慮選用直接啟動方法。其常用電氣控制設備有刀開關、組合開關(包括倒順開關)、萬能轉換開關、自動空氣斷路器、磁力啟動器、按鈕接觸器等。

二、籠式電動機降壓啟動方法的應用

電動機啟動電流過大時會造成：

（1）使線路上壓降增加。造成末端電壓下降，末端電壓下降會影響其他用電設備用電，同時影響本身啟動。

（2）使線路損耗增加，使電動機繞線銅損增加，造成電動機過熱，減少電動機使用壽命

（3）使電動機繞線端部受的電動力增加，嚴重時會發(fā)生變形，使電動機接線板上接線端子發(fā)熱增加，因為啟動電流大，加上接線端子電阻本來相對也大，所以發(fā)熱就會增加。嚴重時會燒壞接線端子燒壞接線板，另外，接線板的接線端子之間電動力也會因啟動電流大而增大，嚴重時會損壞接線端子或使接線端子變形。

為了防止電動機啟動電流過大，常利用啟動設備將電源電壓適當降低后加到電動機定子繞線上啟動。以限制電動機的啟動電流，待電動機轉速升高到接近額定轉速時，再使電動機定子繞組上的電壓恢復到額定值，這種啟動過程稱為降壓啟動。

降壓啟動是指電動機在啟動時降低加在定子繞組上的電壓，啟動結束時再加額定電壓運行的啟動方式。一般降壓啟動LST控制在IN的2-3倍(全壓啟動時1ST為IN的4-7倍)。降壓啟動所需設備價格不高，能降低電動機啟動電流，減小對電網(wǎng)的沖擊，延長電動機絕緣的壽命。但同時也帶來一些問題：籠式電動機的轉矩與電壓的平方成正比，降壓啟動時電動機的轉矩減小較多;電動機的機械特性與負載轉矩特征不能比較好的匹配，達不到啟動的最佳狀態(tài):配線較多維護成本高。通常此啟動方法適用于籠式電動機空載或輕載啟動。

降壓啟動方式主要有:星形——三角形降壓啟動、定子電路串電組(或電抗器)降壓啟動、延邊三角形降壓啟動和自耦變壓器降壓啟動等。上述第一、四種啟動方法都是較實用的，前者啟動轉矩減少較多(只有全壓啟動時的1/3)，后者有抽頭可適當調(diào)整降壓幅度(一般為80%、65%的額定電壓)但不允許頻繁啟動。第二、三種啟動方法很少采用，因為電阻上有熱能損耗，大功率電抗器體積大成本高，而采用延邊三角形啟動的籠式電動機又必須專門生產(chǎn)(接線盒引出9根線)，從而限制了這兩種方法的實際應用。

三、籠式電動機軟啟動方法的應用

所謂“軟啟動”，就是按照預先設定的模式控制啟動過程中電壓，由一個較低的值平滑地上升到全壓，使電機軸上的轉矩勻速增加，從而達到啟動特性變軟。軟啟動是電子技術與自動控制技術結合的產(chǎn)物，電動機在軟啟動過程中轉矩一般是無級平滑地增加，啟動電流平緩，啟動過程平穩(wěn)。通常軟啟動設備亦能實現(xiàn)軟停止，相對的我們可把直接啟動(包括前述四種降壓啟動)叫做“硬啟動”，把直接停止電動機運行叫做“硬停止”。硬啟動會使被拖動的設備受到機械沖擊，對生產(chǎn)工藝產(chǎn)生不良影響進而導致出廢次品，所拖動設備如果是較大型的高揚程供水(或排水)的水泵，還會因水流沖擊管道產(chǎn)生嚴重的水錘效應而損壞閥門等設備。故軟啟動方式以其優(yōu)越的性能適用于生產(chǎn)工藝不允許硬啟動、硬停止或較大型設備或頻繁起停的設備以及心網(wǎng)容量不允許有直接啟動等情況。現(xiàn)代的軟啟動設備種類主要有：晶閘管調(diào)壓軟啟動器、變頻調(diào)速器(又叫逆變器)和磁性調(diào)壓軟啟動器等。它們通常還具有過載、過流、短路、欠壓等保護功能及監(jiān)測、調(diào)整參數(shù)、智能化控制和自診斷故障并以代碼顯示等功能。如：磁控軟啟動器是利用控磁限幅調(diào)壓原理，平滑改變啟動過程電機定子繞組電壓，實現(xiàn)電機無沖擊平穩(wěn)啟動，這種方法同時可實現(xiàn)軟停車。其特點是結構簡單，便于維護，價格低，但其起控電壓在200V左右，用戶不可調(diào)整，也會有電流沖擊，體積較大。

變頻調(diào)速器、晶閘管調(diào)壓軟啟動器性能穩(wěn)定，維護簡單，價格昂貴，一般它們是同容量自耦降壓啟動器價位的1.5-2.5倍，為星形——三角形啟動器價位的3倍以上，但它們的售價也在逐年下調(diào)，是籠式電動機軟啟動發(fā)展的方向。

軟啟動更適用于生產(chǎn)設備精密、不允許有沖擊的生產(chǎn)設備。嚴格地講，啟動轉矩要求小于額定轉矩50%的拖動系統(tǒng)，才適合使用軟啟動器解決啟動沖擊問題，對于需重載或滿載啟動的設備，若采用軟啟動，不但達不到減小啟動電流的目的，反而會增加成本;若操作不當，還有可能燒毀啟動器。要滿足需重載、滿載設備的啟動要求，更科學合理的方法是選擇繞線式異步電動機或直流電動機。

籠式電動機的起動方法及起動設備在具體選用時應綜合考慮其可靠性、前瞻性和經(jīng)濟實用性等諸方面，要取長補短有所側重，這樣才能發(fā)揮出籠式電動機的最佳效能，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。