常見電動機啟動方式大全(精講分析)

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常見電動機啟動方式有以下幾種:

1.全壓直接啟動;

2.自耦減壓起動;

3.Y-Δ起動;

4.軟起動器;

5.變頻器啟動。

目前軟啟動器和變頻器啟動為市場發展的潮流。當然也不是必須要使用軟啟動器和變頻器啟動,以成本和適用性為主要參考,下面簡要介紹各種啟動方式的特點。


1、全壓直接起動:

圖一

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在電網容量和負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。主要用于小功率電動機的起動,從節約電能的角度考慮,大于11kw的電動機不宜用此方法。


直接啟動的優點是所需設備少,啟動方式簡單,成本低。電動機直接啟動的電流是正常運行的5倍左右,經常啟動的電動機,提供電源的線路或變壓器容量應大于電動機容量的5倍以上不經常啟動的電動機,向電動機提供電源的線路或變壓器容量應大于電動機容量的3倍以上。這一要求對于小容量的電動機容易實現,所以小容量的電動機絕大部分都是直接啟動的,不需要降壓啟動。對于大容量的電動機來說,一方面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,另一方面強大的啟動電流沖擊電網和電動機,影響電動機的使用壽命,對電網穩定運行不利,所以大容量的電動機和不能直接啟動的電動機都要采用降壓啟動。


2、自耦減壓起動:

圖二

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圖三

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利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應不同負載起動的需要,又能得到更大的起動轉矩,是一種經常被用來起動較大容量電動機的減壓起動方式。它的最大優點是起動轉矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,起動轉矩可達直接起動時的64%,啟動電壓降至額定電壓的65%,其啟動電流為全壓啟動電流的42%,啟動轉矩為全壓啟動轉矩的42%。

自耦變壓器降壓啟動的優點是可以直接人工操作控制,也可以用交流接觸器自動控制,經久耐用,維護成本低,適合所有的空載、輕載啟動異步電動機使用,在生產實踐中得到廣泛應用。缺點是人工操作要配置比較貴的自偶變壓器箱(自偶補償器箱),自動控制要配置自偶變壓器、交流接觸器等啟動設備和元件。


3、Y-Δ起動:

圖四

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圖五

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對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說,如果在起動時將定子繞組接成星形,待起動完畢后再接成三角形,就可以降低起動電流,減輕它對電網的沖擊。這樣的起動方式稱為星三角減壓起動,或簡稱為星三角起動(Y-Δ起動)。采用星三角起動時,起動電流只是原來按三角形接法直接起動時的1/3。如果直接起動時的起動電流以6~7Ie計,則在星三角起動時,起動電流才2~2.3倍。這就是說采用星三角起動時,起動轉矩也降為原來按三角形接法直接起動時的1/3。適用于無載或者輕載起動的場合。并且同任何別的減壓起動器相比較,其結構最簡單,價格也最便宜。除此之外,星三角起動方式還有一個優點,即當負載較輕時,可以讓電動機在星形接法下運行。此時,額定轉矩與負載可以匹配,這樣能使電動機的效率有所提高,并因之節約了電力消耗。


4、軟起動器:

圖六

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圖七

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這是利用了可控硅的移相調壓原理來實現電動機的調壓起動,主要用于電動機的起動控制,起動效果好但成本較高。因使用了可控硅元件,可控硅工作時諧波干擾較大,對電網有一定的影響。另外電網的波動也會影響可控硅元件的導通,特別是同一電網中有多臺可控硅設備時。因此可控硅元件的故障率較高,因為涉及到電力電子技術,因此對維護技術人員的要求也較高。


運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器,控制其內部晶閘管的導通角,使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升,直至起動結束,賦予電機全電壓,即為軟起動,在軟起動過程中,電機起動轉矩逐漸增加,轉速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式:


(1)斜坡升壓軟起動:這種起動方式最簡單,不具備電流閉環控制,僅調整晶閘管導通角,使之與時間成一定函數關系增加。其缺點是,由于不限流,在電機起動過程中,有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞,對電網影響較大,實際很少應用。


(2)斜坡恒流軟起動:這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加,當電流達到預先所設定的值后保持恒定(t1至t2階段),直至起動完畢。起動過程中,電流上升變化的速率是可以根據電動機負載調整設定。電流上升速率大,則起動轉矩大,起動時間短。該起動方式是應用最多的起動方式,尤其適用于風機、泵類負載的起動。

(3)階躍起動:開機,即以最短時間,使起動電流迅速達到設定值,即為階躍起動。通過調節起動電流設定值,可以達到快速起動效果。


(4)脈沖沖擊起動:在起動開始階段,讓晶閘管在級短時間內,以較大電流導通一段時間后回落,再按原設定值線性上升,連入恒流起動。該起動方法,在一般負載中較少應用,適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。軟起動與傳統減壓起動方式的不同,籠型電機傳統的減壓起動方式有Y-q起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動,存在明顯缺點,即起動過程中出現二次沖擊電流。


(5)電壓雙斜坡起動:在起動過程中,電機的輸出力矩隨電壓增加,在起動時提供一個初始的起動電壓Us,Us根據負載可調,將Us調到大于負載靜磨擦力矩,使負載能立即開始轉動。這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調),電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓Ur時,電機也基本達到額定轉速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓,當電機達到額定轉速時,使輸出電壓達到額定電壓。


(6)限流起動:就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值(Im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長,直到輸出電流達到預先設定的電流限值Im,然后保持輸出電流I這種起動方式的優點是起動電流小,且可按需要調整。對電網影響小,其缺點是在起動時難以知道起動壓降,不能充分利用壓降空間。

(7)突跳起動:在起動開始階段,讓晶閘管在極短的時間內全導通后回落,再按原設定的值線性上升,進入恒流起動,該起動方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。


5、變頻器:

圖八

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圖九

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變頻器是現代電動機控制領域技術含量最高,控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置,它通過改變電網的頻率來調節電動機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術,微機技術,因此成本高,對維護技術人員的要求也高,因此主要用在需要調速并且對速度控制要求高的領域。


在以上幾種起動控制方式中,星三角起動,自藕減壓起動因其成本低,維護相對軟起動和變頻控制容易,目前在實際運用中還占有很大的比重。但因其采用分立電氣元件組裝,控制線路接點較多,在其運行中,故障率相對還是比較高。從事過電氣維護的技術人員都知道,很多故障都是電氣元件的觸點和連線接點接觸不良引起的,在工況環境惡劣(如粉塵,潮濕)的地方,這類故障更多,但檢查起來確頗費時間。另外有時根據生產需要,要更改電機的運行方式,如原來電機是連續運行的,需要改成定時運行,這時就需要增加元件,更改線路才能實現。有時因為負載或電機變動,要更改電動機的起動方式,如原來是自藕起動,要改為星三角起動,也要更改控制線路才能實現。


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