高壓電動機啟動方式與比較

邢丕勇

(北京沃利帕森工程技術有限公司,北京 100000)

高壓電動機啟動方式與比較

邢丕勇

(北京沃利帕森工程技術有限公司,北京 100000)

隨著現代工業的發展,對于大型電動機的啟動方式的討論是目前工業控制領域中的熱門話題。我國軟啟動的現狀發展良好,可控電動機設備裝置日益完備,應用領域也逐漸拓展。電動機是從事大型工業生產的工廠中最常用的設備,為了電動機在啟動過程中不引起母線電壓下降而影響其他設備的正常運行,在設計過程中應盡量使用降壓啟動方式。而選擇的減壓啟動方式要能夠提高機體供電質量,排除故障隱患,維持生產過程穩定,需要進一步研究。

電動機 降壓 啟動

電動機裝置對于大型生產過程的正常運作是一臺不可或缺的設備，如果它發生了故障，就有可能對生產的整體環節造成影響，可見電動機的重要性，有如“發動機”于汽車般的地位。電動機降壓啟動方式有很多種，如自耦變壓器啟動、星—三角啟動、軟啟動器啟動、變頻器啟動等[1]。尤其是大型電動機對工業生產中的旋轉、重載主機設備的正常工作，其電機啟動方式的合理選擇尤為重要。

1 大型電動機的啟動分析

根據生產過程的需求，正確選擇電動機類型、功率、電壓等級及其啟動方式，對提高功效、節約能源、延長設備使用壽命和優化配電系統均有著重要的意義。

1.1 電動機啟動的前提條件

依據我國通用用電設備的配電設計相關規范和要求，大型電動機在作業啟動時，電壓能夠符合機械的啟動轉矩，并且在過程中出現的電壓波不能影響其他設備正常運轉。首先，對電機啟動時的電壓有明確要求，一般電動機啟動時最好不要低于額定電壓的85-90%范圍。如果是頻繁啟動，則可以略高；如果是不頻繁開啟，則可以略低，但不得超過額定電壓的規定范圍。其次，配電母線上未接照明或其他對電壓波動較敏感的負荷，同時在電動機不頻繁啟動的情況下，不應低于額定電壓的80%。最后，當配電母線上未接其他用電設備時，可以按照保證電動機啟動轉矩的條件決定；對于低壓電動機，尚應保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓[2]。做到以上三點，基本可以保證大型電動機能夠符合啟動要求，安全啟動機械設備投入工作。

1.2 電動機降壓啟動的必要性分析

在日常的工業生產作業流程中，一般交流電動機的配置簡單、工作安全、檢修維護方便、價格合理等特點就可以滿足工作生產需求，實際應用的范圍也較廣。因為一般的交流電動機所采用的是直接啟動，其方式簡單、操作便捷，而且對生產方來講又可以降低成本。唯一一個不合理的地方就在于，交流電動機的啟動電流是額定電流的5倍以上，如此大的電流會產生較大的電壓，而且會對供電裝置和電機等部件造成很大的影響，破壞設備的功能，使得整體機械處在極其危險的運行狀態下，隨時都有可能發生故障。另外，會對啟動轉矩形成很大的負擔，影響了電機的正常功用，造成大材小用的效果。

想要保證電動機的正常啟動，則要使電動機的供電電源的變壓器容量增加，相當于電動機的容量3-5倍。主要是針對大型電動機設備所提出的要求，因為小型設備基本很容易達到要求，直接啟動即可。但對大容量的電動機來說就另當別論了，一是提供電源的線路和變壓器容量很難滿足電動機直接啟動的條件；二是其強大的啟動電流會沖擊電網和電動機，影響電動機的使用壽命，對電網不利。所以，對大容量的電動機和不能直接啟動的電動機應該采用降壓啟動[3]。這也正是采用降壓啟動方式的必要性。

2 大型電動機降壓啟動方式分析

2.1 采用自偶變壓器降壓啟動的方法

電動機的啟動電流與啟動轉矩有著一定的關聯，簡單來講是呈現與其負相關的現象。在同樣的啟動電流作用下，采用自偶變壓器進行降壓，能夠使其獲得的啟動轉矩相對較大，從而使啟動電流變小，降低壓力。

2.2 采用轉子串電阻啟動的方法

電動機類似變壓器，采用轉子串電阻啟動的方式是針對電動機的這個特性而產生的。繞線式三相異步電動機，轉子繞組通過滑環與電阻相連。外部電阻就扮演了減小電流的角色，從而使電動機有效降壓。

2.3 采用軟啟動的方法

軟啟動器為較新型電機控制部件，其主要原理是使串接于電源與被控電機間的調壓器部件運用方法改動其觸發角，進而調整輸出電壓的過程。在這期間，軟啟動器要求能夠為晶閘管輸出平穩電壓，直至使其調整到一個相對穩定的狀態。這樣可以使電動機有效降壓，形成較小電流，但也有其局限性，跟前兩種方式比較，采用軟啟動的方式一般不能夠帶動大型的電動機，不堪重負。

在這過程中，還要對軟啟動器形成有效保護。當進線柜不能在電動機啟動時進行有效防護時，啟動器本身要能夠起到對機體的保護作用，在其他情形下，進線柜能夠對維持電動機正常運行起到基本的保護作用。如果在啟動途中發生異常，則機體本身要發出警告，可使進線柜形成跳閘現象。

2.4 采用變頻器的方法

變頻器啟動時首先要把三相或單項交流電變換為直流電，把直流電轉換為三相或單相交流電[4]。變頻器使得電動機形成相對適當的電流，小電流能夠獲得大的轉矩，從而使啟動較重的負荷。同時變頻器的基本功能很多，雖然價格偏貴，但應用后效果良好卻也值得生產單位采購，而且操作方便，技術性高，期待其未來成本降低，創新技術，將使其獲得更廣闊的應用空間。

3 結語

通過對實際工業成產過程的研究，對大型電動機降壓啟動方式的優缺點做以對比和分析，得出了相對優化的降壓啟動方式的應用，對更優化的生產提供了有力的理論依據，完善大型電動機的未來設計方向。隨著科技手段的不斷進步，生產升本的降低，大容量電動機等機械設備采用有效的降壓啟動方式，先進的智能化設施和部件將會推廣到更廣泛的應用領域，為我國相關行業的發展做出更大的貢獻，科技帶動生產的有效方式定能有廣闊的發展空間。

[1]宋書中.基于MCS-98單片機控制的交流調壓調速系統[J].洛陽工業高等?？茖W校學報,2010,9(08):112-113.

[2]孫云蓮,陳允平,付立軍.利用IGBT對間斷負荷異步電動機進行PWM交流調壓的研究[J].武漢水利電力大學學報,2010,1(02):101-102.

[3]袁運華,陳昌旺,劉會余,向農.基于80C、196CK的微機電動機軟件啟動及保護裝置的研制[J].中國農村水利水電,2010,10(05):232-233.

[4]賈國榮,張方.電子式軟啟動下感應電機的啟動過程[J].電力系統及其自動化學報,2011,5(06):178-179.