野外作業(yè)電機(jī)基本常用啟動方式概述

程慶華 李兵峰

【摘 要】本文簡述了野外鉆井作業(yè)中常用的幾種電機(jī)啟功方式，對幾種啟動方式原理進(jìn)行的解答以及各種啟動方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了簡述。

【關(guān)鍵詞】電機(jī)啟動；動力；軟啟動控制

電機(jī)是指依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換或傳遞的一種電磁裝置，或者將一種形式的電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的電能。電動機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（俗稱馬達(dá)），在電路中用字母“M”（舊標(biāo)準(zhǔn)用“D”）表示。它的主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動力源。

目前野外鉆井常用電機(jī)啟動方式分為：1、全壓直接啟動 2、自藕變壓器式啟動3、星三角降壓啟動 4、軟啟動。這四種方法來說都是以各電機(jī)所帶負(fù)荷所產(chǎn)生力距大小來選擇的，經(jīng)濟(jì)性就看所用的設(shè)備需要了，這四種方式都是現(xiàn)在最主要的方法，經(jīng)濟(jì)性最好的是變頻啟動，但是第一次的投資也是最大的。

一、全壓直接啟動

全壓起動是最常用的起動方式，也稱為直接起動.它是將電動機(jī)的定子繞組直接接入電源，在額定電壓下起動，具有起動轉(zhuǎn)矩大、起動時(shí)間短的特點(diǎn)，也是最簡單、最經(jīng)濟(jì)和最可靠的起動方式。

這種啟動方法是經(jīng)過開關(guān)或接觸器，將電源電壓直接加在電動機(jī)的定子繞組上，而直接啟動電動機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是減少設(shè)備投資和維護(hù)費(fèi)用；缺點(diǎn)是啟動電流大，引起電壓波動大。在電網(wǎng)容量和負(fù)載兩方面都允許全壓直接起動的情況下，可以考慮采用全壓直接起動。該啟動方式主要用于小功率電動機(jī)的起動，從節(jié)約電能的角度考慮，大于11kw 的電動機(jī)不宜用此方法。

全壓直接啟動的特點(diǎn)：最簡單、最經(jīng)濟(jì)和最可靠；操作方便，起動迅速。

二、自耦減壓啟動

自耦變壓器降壓啟動是指電動機(jī)啟動時(shí)利用自耦變壓器來降低加在電動機(jī)定子繞組上的啟動電壓。待電動機(jī)啟動后，再使電動機(jī)與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運(yùn)動。這種降壓啟動分為手動控制和自動控制兩種。自耦變壓器的高壓邊投入電網(wǎng)，低壓邊接至電動機(jī)，有幾個(gè)不同電壓比的分接頭供選擇。

交流電動機(jī)自耦降壓啟動自動切換控制電路，自動切換靠時(shí)間繼電器完成，用時(shí)間繼電器切換能可靠地完成由啟動到運(yùn)行的轉(zhuǎn)換過程，不會造成啟動時(shí)間的長短不一的情況，也不會因啟動時(shí)間長造成燒毀自耦變壓器事故。

控制過程：

合上空氣開關(guān)QF接通三相電源。按啟動按鈕SB2交流接觸器KM1線圈通電吸合并自鎖，其主觸頭閉合，將自耦變壓器線圈接成星形，與此同時(shí)由于KM1輔助常開觸點(diǎn)閉合，使得接觸器KM2線圈通電吸合，KM2的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓低壓抽頭（例如65%）將三相電壓的65%接入電動。KM1輔助常開觸點(diǎn)閉合，使時(shí)間繼電器KT線圈通電，并按已整定好的時(shí)間開始計(jì)時(shí)，當(dāng)時(shí)間到達(dá)后，KT的延時(shí)常開觸點(diǎn)閉合，使中間繼電器KA線圈通電吸合并自鎖。由于KA線圈通電，其常閉觸點(diǎn)斷開使KM1線圈斷電，KM1常開觸點(diǎn)全部釋放，主觸頭斷開，使自耦變壓器線圈封星端打開；同時(shí)KM2線圈斷電，其主觸頭斷開，切斷自耦變壓器電源。KA的常閉觸點(diǎn)閉合，通過KM1已經(jīng)復(fù)位的常閉觸點(diǎn)，使KM3線圈得電吸合，KM3主觸頭接通電動機(jī)在全壓下運(yùn)行。KM1的常開觸點(diǎn)斷開也使時(shí)間繼電器KT線圈斷電，其延時(shí)閉合觸點(diǎn)釋放，也保證了在電動機(jī)啟動任務(wù)完成后，使時(shí)間繼電器KT可處于斷電狀態(tài)。欲停車時(shí)，可按SB1則控制回路全部斷電，電動機(jī)切除電源而停轉(zhuǎn)。電動機(jī)的過載保護(hù)由熱繼電器FR完成。

自耦變壓器降壓啟動控制電路優(yōu)點(diǎn)：自耦變壓器二次繞組有多個(gè)抽頭，能輸出多種電源電壓，啟動時(shí)能產(chǎn)生多種轉(zhuǎn)矩，一般比星---三角啟動時(shí)的啟動轉(zhuǎn)矩大得多。缺點(diǎn)：自耦變壓器價(jià)格較貴，不允許頻繁啟動，但仍是三相籠型一步電動機(jī)常用的一種降壓啟動裝置。

三、星三角降壓啟動

電動機(jī)星三角啟動是異步電動機(jī)最常見的一種啟動方式，因?yàn)楫惒诫妱訖C(jī)在啟動過程中起動電流較大，所以容量大的電動機(jī)可以采用“星一三角形換接啟動”。這是一種簡單的降壓啟動方式，在啟動時(shí)將定子繞組接成星形，待啟動完畢后再接成三角形，就可以降低啟動電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的啟動方式稱為星三角減壓啟動，簡稱為星三角啟動（Y-Δ起動）。

星形接法是三相交流電源與三相用電器的一種接線方法。把三相電源三個(gè)繞組的末端、X、Y、Z連接在一起，成為一公共點(diǎn)O，從始端A、B、C引出三條端線。是由頻率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三個(gè)正弦電源以一定方式連接向外供電的系統(tǒng)。

三角形接法是將各相電源或負(fù)載依次首尾相連，并將每個(gè)相連的點(diǎn)引出，作為三相電的三個(gè)相線。三角形接法沒有中性點(diǎn)，也不可引出中性線，因此只有三相三線制。星型接法電動機(jī)線圈通過的是220V。（電壓低降低啟動電流）。三角形接法電動機(jī)線圈通過的是380V。

目前，我國三相異步電動機(jī)功率在3KW以下的一般用星型接，三相異步電動機(jī)功率在4KW及以上時(shí)，均采用三角形接法，以利廣泛采用星—三角降壓起動。

四、軟啟動

軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額 定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)速逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

當(dāng)電動機(jī)啟動時(shí)，通過可編程控制器或鍵盤向軟啟動器發(fā)出啟動命令，軟啟動器通過可控硅控制電動機(jī)的啟動電壓和電流，使空壓機(jī)系統(tǒng)在空載狀態(tài)下平滑啟動。當(dāng)電壓達(dá)到額定值時(shí)，接觸器吸合，短接軟啟動器，三相電源直接加在電動機(jī)上，軟啟動器啟動完成，并向可編程控制器發(fā)啟動完成信號。當(dāng)電動機(jī)停機(jī)時(shí)，通過可編程控制器或鍵盤向軟啟動器發(fā)停機(jī)令，在軟啟動器的控制下，電動機(jī)逐漸減速至完全停機(jī)。

結(jié)束語

以上電機(jī)的啟動方式只是鉆井野外作業(yè)中常用的低負(fù)荷電機(jī)的啟動方式的簡述，只有不斷學(xué)習(xí)各種啟動方式的原理以及電機(jī)控制的方法，才能在野外現(xiàn)場工作中保障人身及設(shè)備的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電工學(xué)》工作機(jī)械的基本電氣控制電路 中國電力出版社 2012-09

[2]《電工電子技術(shù)》 電子工業(yè)出版社 2018-03-01

（作者單位：中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程

有限公司第四鉆井工程分公司）