淺談三相鼠籠式電動機的常用起動方式

劉常武

關鍵詞：鼠籠式低壓電動機;起動方式;直接起動;降壓起動;軟起動;變頻器

三相鼠籠式電動機是電氣工作人員最熟悉的電動設備之一，其以結構簡單、運行可靠、維修方便、價格低廉且堅固耐用等優點，在生產、生活中得到廣泛地應用，但由于這類電動機起動電流大，對電網的影響和生產機械的沖擊力都很大，因而根據生產、生活需求正確選擇電動機的起動方式，對提高效率、節約能源、延長設備使用壽命等有著重要的意義。下面就常用的幾種起動方式進行簡要分析。

三相鼠籠式電動機常用的起動方式有直接起動和降壓起動，其中降壓起動常用的有自耦減壓起動，Y-△起動，軟起動器起動，變頻器起動等。

一、直接起動

將鼠籠式電動機的定子繞組直接接入額定電壓起動，因此也叫全壓起動。

電動機直接起動時起動時間段，起動電流很大，一般為額定電流的4-7倍，，起動轉矩大約為額定轉矩的1.4-2.2倍。

優點：它具有起動方式簡單，所需設備少，成本低、易維護等優點，規范也規定優先選用此種起動方式。只要電動機繞組及其拖動的設備能夠承受全壓起動的沖擊力矩，起動引起的壓降不超過允許值，就可選用直接起動方式，尤其是消防泵等應急設備。

但鼠籠式電動機全壓起動也有很多缺點，大的起動電流和起動轉矩對電動機繞組及其拖動的設備造成電氣和機械沖擊，影響設備壽命;過大的起動電流會引起配電系統電壓下降，影響共網的其他用電設備的正常工作。可以直接起動：容量在7.5 kW以下的鼠籠式電動機;當電機起動瞬間造成的電壓降不大于正常電壓的10%（不經常起動時不大于15%）時;有專用變壓器供電，電動機容量小于變壓器容量的20%時允許直接起動。

二、降壓起動

降壓起動是指利用起動設備或線路，降低加在電動機定子繞組上的電壓來起動電動機。

1、自耦變壓器降壓起動

利用三相自耦變壓器改變供電電壓的起動方法，起動時自耦變壓器原邊接供電電源，降低的副邊電壓接電動機定子繞組，待電動機起動后，在轉速基本穩定時切除自耦變壓器，定子繞組加上額定電壓正常運行。

自耦變壓器副邊繞組有多個抽頭（例如40%Ue、60%Ue和80%Ue檔位），能輸出多種電源電壓，起動時能產生多種轉矩，可通過選擇變壓器抽頭改變起動電壓。如果電動機容量小，負載輕，可選用較低電壓抽頭起動;如果負載大，可選用較高電壓抽頭起動。

自耦變壓器降壓起動與直接起動相比，電動機端子起動電壓為額定電壓的K倍，電動機端子起動電流為直接起動電流的K倍，起動轉矩為直接起動轉矩的K2倍，供電線路提供的起動電流降為直接起動電流的K2倍，（K為抽頭檔位，K

優點：這種起動方式能顯著降低電動機和供電線路的起動電流，起動轉矩相對較大，且沒有諧波污染，降壓比例可調，Y形或△形聯結的電動機都適用。

缺點：相對于裝置體積大，消耗較多的有色金屬，投資較大，維修費用高;為防止自耦變壓器繞組內起動電流太大發熱損壞變壓器絕緣，不允許頻繁起動，若一次起動不成功，第二次起動應間隔4分鐘以上，若在60S內連續兩次起動后，應停電4小時才能再次運行。

2、Y-△降壓起動

對于正常運行時定子繞組接線為三角形接法的鼠籠式異步電動機，在起動時將定子繞組接成星形，起動完畢后再切換成三角形接法運行，這種星三角減壓起動方式，簡稱為Y-△起動。

采用Y-△降壓起動與直接三角形起動相比，電動機起動電流和起動轉矩均為直接起動時的1/3倍。

優點：同其他減壓起動器相比較，Y-△起動結構簡單，價格便宜，維修方便，可以頻繁起動。

缺點：由于起動電壓低，起動轉矩小，不能用于重載起動;只能適用于正常運行時定子繞組接線為三角形接法的鼠籠式異步電動機;如果控制柜與電機距離較遠，需要連接電機的電纜用量就較多，也會造成投資的增加，所以這種起動方式，應把控制柜放在距離電機較近的場所。

3、軟起動器起動

軟起動器是晶閘管交流調壓技術與功率因數控制技術的結合，它是通過改變晶閘管的導通角，來改變電動機起動電壓由零升到額定電壓、起動電流從零線性上升至設定值、使電機轉矩勻速增加的過程，當起動完成后，軟起動器輸出達到額定電壓，電動機切人電網運行。

軟起動器實際上相當于一個調壓器，起動過程中，起動器輸出電壓無級平滑起動，按指定要求上升。這種起動方式可根據負載情況及電網繼電保護特性，選擇軟起動裝置起動參數，自由無級調整最佳的起動電流。

優點：與傳統電機起動方式相比，電機的“柔性”起動，減緩起動時造成的機械沖擊，延長機器使用壽命;降低電氣沖擊，減少配電系統波動;參數可調，保證起動性能最優化，為負載和電機提供完善的保護。它主要適用于精密生產設備及不允許有沖擊的設施

缺點：但因軟起動裝置使用了可控硅元件，可控硅工作時諧波干擾較大，對電網有一定的諧波污染;同時電網的波動也會影響可控硅元件的導通，同一電網中有多臺可控硅設備時。可控硅元件的故障率較高，涉及到電力電子技術，因此對維護人員的技術水平要求也較高。軟起動器價格相對Y-A起動裝置較高，但隨著軟起動技術的成熟，綜合成本也已逐步降低，甚至已低于自耦變壓器起動裝置。

4、變頻器起動

變頻器起動是采用變頻技術與微電子技術，利用半導體器件的通斷作用改變交流電動機工作電壓的頻率，從而平滑控制交流電動機速度及轉矩的起動方式。變頻器是一種通過改變電動機定子繞組的供電頻率來改變電動機速率的控制調速裝置。

變頻器的任務是把電壓和頻率恒定的電網電源變成電壓和頻率可調的變頻電源供給電機，并維持適當的電流和轉矩。變頻器起動時起動電流為額定電流的1.2-1.5倍，起動轉矩為70%～150%額定轉矩;不同于前幾種降壓起動方式，變頻器起動和運行過程中一直處于工作狀態。

優點：采用變頻器起動，能充分降低起動電流，增加電機的壽命，減少電網電壓波動;通過速度反饋，加速度過程可控;易實現電機的正反轉切換;起動轉矩大，功率因數高;具有完善的過流、過壓、過載保護等等。變頻器起動適用于需要調節速度或控制速度、起動轉矩大的電動機的起動，比如風機、水泵類（消防泵應急除外）。

缺點：因變頻器運行時在電源側產生諧波電流，使電壓、電流波形畸變，影響電能質量，干擾電子設備的正常工作;相對以上各種起動方式，變頻器價格最高;涉及到電力電子技術，微機技術，對維護技術人員有較高的要求。

結束語

上面分析了幾種鼠籠式低壓電動機起動方式，對于小容量及消防應急類電動機無調速要求時，優先采用直接起動方式。在各降壓起動的控制方式中，Y-△起動、自藕減壓起動因其成本低，在技術維護方面較容易，目前在實際運用中還占有不少的比重。軟起動器是為了填補傳統降壓起動和變頻器在功能實用性和價格之間的鴻溝而研發的產品，隨著變頻器成本的逐漸下降，軟起動器的市場空間將越來越小，在電機運行負載功率在80%以上時，軟起動器依然是最好、最實用、最省錢的選擇。隨著工業自動化程度的不斷提高，變頻器已在各個領域都得到空前的發展和應用。

作為電氣人員，要綜合考慮前期投資成本和后期運維成本，與運行經濟效益相結合，經過經濟技術比較來選擇合理的起動方式。