电动机启动方式的选择解析

电动机启动方式的选择

解析

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电机启动方式的选择

笼型感应电动机全压起动的优点，用简便计算及列表方法表示全压起动时配电系统的压降，并对全压起动和各种降压起动的特点进行分析比较，以便选择，同时对风机、水泵的起动转矩作了简要分析笼型感应电动机全压起动星三角换接起动自耦变压器降压起动起动电流起动转矩,工业与民用建筑中的水泵与风机常采用笼型感应电动机拖动，恰当的选择其起动方式，具有重要的意义。笼型感应电动机的起动方式分为全压起动、降压起动、变频起动等，现对各种起动方式的特点进行简要分析，以利选择

1 全压起动

全压起动的优点及允许全压起动的条件

全压起动是最好的起动方式之一，它是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为直接起动。全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。为了能够利用这些优点，目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。所以，只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩，起动引起的压降不超过允许值，就应该选择全压起动的方式。有人误认为降压起动比全压起动好，将15kW的电动机未经计算就采用了降压起动方式，因而降低了起动转矩，延长了起动时间，使电动机发热更加严重，且设备复杂，投资增加，这是一个误区，

应当引起重视。尤其是消防泵等应急设备希望起动快，故障少，凡能采用全压起动者，均不应采用降压起动

全压起动的缺点是起动电流大，笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流5~7倍，如果电动机的功率较大，达到可与为其供电的变压器容量相比拟时，电动机的起动电流将会引起配电系统的电压显着下降，影响接在同一台变压器或同一条供电线路上的其他电气设备的正常工作，因此在设计规范中，对电动机起动引起配电系统的压降有明确规定。交流电动机起动时，其端子上的计算电压应符合下列要求

(1)电动机频繁起动时，不宜低于额定电压的90％，电动机不频繁起动时，不宜低于额定电压85%

(2)电动机不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器，且不频繁起动时，不应低于额定电压80%

(3)当电动机由单独的变压器供电时，其允许值应按机械要求的起动转矩确定

对于低压电动机，还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

对于自设变压器的高压用户，较容易满足上述电压波动值的限制，很可能允许全压起动，这正是本文要讨论的主要问题之一需要注意的是，《规范》中规定的电压是电动机端子上的计算电压，其真正目的却是为了限制电动机起动时配电系统的电压降，以免影响其他设备的运行。过去曾规定“电源母线”电压波动值，由于“母线”的含义对于多级配电系统来说，其位置不太明确，设

计者不易掌握。现规定电动机端子电压，既易满足配电系统的要求，又顾及到了相同条件下的其他电动机。《规范》规定电动机端子上的计算电压，实际上是配电系统电压的参考点,随着配电变压器容量的不断增大，电动机的起动电流占变压器额定电流的比例越来越小，电动机起动时引起的压降也越来越小，采用全压起动的电动机也就越来越多

电动机起动时的压降及允许全压起动的电动机最大功率

为控制电动机起动时配电系统的压降，需要进行压降的分析与计算。如果电动机的电源是从变电所低压柜以专线放射式引来，电动机起动引起配电系统的压降就接近变压器出线端的压降，而影响此压降的主要因素是变压器的内阻抗，其表现形式是变压器的阻抗电压百分数。根据电动机的起动电流、变压器容量及其阻抗电压百分数，可以估算电动机起动时配电系统的压降，以便预估电动机是否可以全压起动，可按下式估算：

Ｕst=((Kmst*Pm+Pa)/Stn) Uk%

式中： USt——电动机起动时配电系统的压降百分数；

Kmst——电动机起动电流倍数(起动电流与额定电流之比) Pm——电动机额定功率(kW)

Pa——变压器带的其他负荷(kW)

Stn——变压器的额定容量(kVA)

Uk％——变压器阻抗电压百分数

该式之所以称作估算，是因为忽略了一些次要的因素，如母线及开关上的压降等，而且将有功功率与视在功率混算，有误差，但误差很小，能够满足工程设计的精度要求.

如果电动机的电源是与其他负荷共用一条线路，树干式配电引来，需要考虑电动机起动时的压降对其他负荷的影响，进行压降计算，如果不满足要求，则要加大供电线路的截面或采用降压起动。由城市低压电网供电的电动机大多都属于这种情况，但因电源线路的情况难以了解，不易计算，所以“由城市低压网络直接受电的场合，电动机允许全电压起动的容量应与地区供电部门的规定相协调。如当地供电部门对允许笼型感应电动机全压起动容量无明确规定时，可按下述条件确定：

(1)由公用低压电网供电时，容量在11kW及以下者，可全压起动；

(2)由居住小区变电所低压配电装置供电时，容量为5kW及以下者可以全压起动。

2 降压起动

当电动机全压起动将引起配电系统的压降过大，或者在某种情况下规范不允许采用全压起动时，可采用降压起动,根据电动机起动电流与其端电压成正比的关系，采用降低电动机端电压的办法来减小起动电流，从而减小配电系统的压降，简称降压起动

降压起动的方法较多，有星三角换接、自耦变压器降压、变压器－电动机组、延边三角形换接、串电抗器或电阻器降压等。对于中小型电动机，采用星三角换接或自耦变压器降压的较多串电抗器降压起动

因为电动机的起动转矩与端子电压的平方成正比，在降低电动机端子电压的同时，更显着地降低了它的起动转矩。在电动机定子回路中串入电抗器降压起动的方法就是如此。虽然起动电流有所减小，但其起动转矩小得更多，使起动时间延长，电动机发热更严重。如果被拖动的负载阻转矩较大，甚至会起动不起来，所以这种方法不够好，在低压系统中很少采用.

自耦变压器降压起动

自耦变压器降压起动是将其原边接供电电源，副辿即原边的一部分)接到电动机定子绕组上，待电动机起动到转速基本稳定时，再切除自耦变压器，将电动机定子绕组直接接入供电电源，电动机在全电压运转

这种起动方法对电动机本身来说，降低了电动机的起动电压和起动电流，仍符合电流与电压成正比，转矩与电压的平方成正比这个规律。假若自耦变压器的抽头变比50%,则电动机的起动电压和电流都降到全压起动的一半，起动转矩降低到全压起动的1/4。但是，需要强调的是此时配电线路中的电流即自耦变压器原边的电流比电动机中的电流(即自耦变压器副边的电压又小了一半，这样配电线路中的电流也下降到全压起动1/4，即这种起动方式显着地降低