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三相异步交流电动机常用起动方法分析


电动机的起动过程是指电机接通电源后,电动机的转速从零到稳定运行状态的过渡过程。对于容量较大的电动机在起动瞬间,具有起动电流很大、功率因数低和起动转矩小等缺点。三相异步电动机直接起动时,起动电流一般为额定电流的4~7倍,过大的起动电流会引起电网电压明显降低,影响附近同一电网中其他用电设备正常工作,同时起动转矩小可能导致电动机本身都无法正常起动。为了解决上述问题,需要采取一些措施,保证电动机可以正常起动。下面根据三相异步交流电动机分为鼠笼型异步电动机和绕线式异步电动机进行介绍。

1、鼠笼型三相异步电动机对于大、中型三相异步电动机,可采用降压起动方法,以限制起动电流,等到电动机起动完毕后,然后全压运行。但是采用降压起动,不仅降低了起动电流,也使起动转矩降低,因为电磁转矩与电源电压的平方成正比。所以降压起动只适合于空载或者轻载情况下起动电动机。常见的降压起动方法有:定子回路串电阻起动、星/三角形降压起动、自耦变压器降压起动。

(1)定子回路串电阻起动

定子回路串电阻起动线路如下图所示。起动时,首先合上隔离开关Q1,隔离开关Q2处于起动位置。此时电动机定子回路串入电阻起动,起动电阻上会产生压降,所以定子绕组上的电压将减小,因此限制了起动电流。等到电动机的转速达到稳定状态后,将隔离开关Q2打到运行位置,电动机将全压运行。定子回路串电阻起动的特点:虽然降低的起动电流,但是起动转矩也大大减小。所以方法只适用于空载和轻载起动的场合,同时,定子回路串电阻降压起动时损耗较大,一般用于低电压电动机起动中。

(2)星/三角形降压起动对于正常运行时定子绕组是三角形连接的三相异步电动机,起动时可以采用星形连接,使电动机每相所承受的电压降低,从而降低了起动电流,待电动机起动完毕,再接成三角形。星/三角形降压起动线路如下图所示。起动时,先将控制开关SA2投向星形位置,将定子绕组接成星形,然后合上电源控制开关SA1。当转速上升后,再将SA2切换到三角形运行的位置上,电动机便接成三角形在全压下运行。星/三角形降压起动特点:星/三角形降压起动使得起动转矩、起动电流都变成了原来的1/3倍。星/三角降压起动设备简单,成本低,运行比较可靠,维护方便。一般仅用于500V以下的低压电动机并且正常运行时定子绕组为三角连接。

(3)自耦变压器降压起动

自耦降压起动利用自耦变压器将电网电压降低后再加到电动机定子绕组上,等到电动机稳定运行后将电动机直接接到电网上。自耦变压器降压起动线路如下图所示。起动时,将开关打到起动位置,自耦变压器一次侧接电网,二次侧接电动机定子绕组,实现降压起动。当电动机稳定运行后,将开关达到运行位置,从而切除掉自耦变压器,电网电压直接加在电动机定子绕组上,电动机全压运行。自耦变压器降压起动的特点:自耦变压器的体积大、重量重,价格较高,维修麻烦,且不允许频繁移动。在电动机容量较大或正常运行时定子绕组接成星形,并带一定负载起动时,可采用自耦降压起动,但是起动转矩仍有削弱,但不致降低为1/3倍。

2、绕线式三相异步电动机鼠笼型三相异步电动机采用降压起动虽然使得起动电流减小,同时也使起动转矩减小。在需要重载起动的场合,比如起重吊车、卷扬机等,不仅要限制起动电流,还要求有足够大的起动转矩,在这种情况下采用笼型转子异步电动机就不可能了,而采用起动性能较好的绕线式异步电动机。此时一般采用绕线转子异步电动机转子回路串电阻的方法实现起动。绕线电阻异步电动机的转子回路串入适当的电阻,既可降低起动电流,又可提高起动转矩,改善电动机的起动性能,其机械特性如下图所示。该方法不仅减小起动电流,还可以增大起动转矩,而且还可以在小范围内进行调速。绕线转子异步电动机转子回路串电阻起动的特点:其结构复杂,造价高,效率较低。在起动过程中,当切除电阻时,转矩突然增大,会在机械部件上产生冲击。为了克服这些缺点,目前多采用频敏变阻器作为起动电阻。该方法一般广泛地应用于需要重载起动场合。

本篇文章来源于微信公众号:  电气

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