電機(jī)職稱論文發(fā)表電機(jī)啟動(dòng)方式的選擇

　　本文主要介紹電機(jī)的各種啟動(dòng)方式，介紹了電機(jī)直接啟動(dòng)的計(jì)算，并對電機(jī)啟動(dòng)方式選擇進(jìn)行了探討。

　　《江蘇電機(jī)工程》(雙月刊)創(chuàng)刊于1982年，是江蘇省電力公司和江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)主管、江蘇省電力科學(xué)研究院和江蘇省電機(jī)工程學(xué)會(huì)編輯工作委員會(huì)主辦的全國性科學(xué)技術(shù)刊物，本刊為國際大16開本，彩色封面插頁。

　　交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流大(一般約為額定電流的5～7倍)。大的起動(dòng)電流(由于起動(dòng)時(shí)間短)對電機(jī)本身來說，尚不至于引起電機(jī)溫度的顯著提高(頻繁起動(dòng)除外)，但卻會(huì)引起電網(wǎng)電壓的顯著降低，因而影響接在同一母線上的其他用點(diǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行。所以對交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，必須根據(jù)電容的容量、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流的大小及負(fù)載大小等情況做綜合考慮后選擇合適的起動(dòng)方法。交流電動(dòng)機(jī)的常用啟動(dòng)方式：直接啟動(dòng)，星形-三角形啟動(dòng)，自耦變壓器降壓啟動(dòng)，軟啟動(dòng)，變頻器啟動(dòng)。

　　1電機(jī)啟動(dòng)方式

　　1.1全壓直接起動(dòng)

　　全壓起動(dòng)是最常用的起動(dòng)方式，也稱為直接起動(dòng)。它是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入電源，在額定電壓下起動(dòng)，具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)時(shí)間短的特點(diǎn)，也是最簡單、最經(jīng)濟(jì)和最可靠的起動(dòng)方式。

　　1.2星三角Y-Δ起動(dòng)

　　對于正常運(yùn)行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)來說，如果在起動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，待起動(dòng)完畢后再接成三角形，就可以降低起動(dòng)電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的起動(dòng)方式稱為星三角減壓起動(dòng)，或簡稱為星三角起動(dòng)(Y-Δ起動(dòng))。

　　采用星三角起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流只是原來按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。如果直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流以6～7Ie計(jì)，則在星三角起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流才2～2.3倍。這就是說采用星三角起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。適用于無載或者輕載起動(dòng)的場合。并且與其它減壓起動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡單，價(jià)格也最便宜。除此之外，星三角起動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行。此時(shí)，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配，這樣能使電動(dòng)機(jī)的效率有所提高，并使之節(jié)約了電力消耗。

　　1.3自耦變壓器降壓啟動(dòng)

　　自耦變壓器降壓啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)利用自耦變壓器來降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的啟動(dòng)電壓。待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再使電動(dòng)機(jī)與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運(yùn)動(dòng)。采用自耦變壓器降壓起動(dòng)時(shí)，與直接起動(dòng)相比較，起動(dòng)電壓降低得很多(為額定電壓的1/4～1/7)，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低得更多;且自耦變壓器不允許頻繁起動(dòng)，因而限制了它的廣泛使用。

　　1.4軟啟動(dòng)

　　運(yùn)用的軟起動(dòng)器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)。軟起動(dòng)器(SoftStarter)是一種集電機(jī)軟起、軟起動(dòng)停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的電機(jī)控制裝置。利用軟起動(dòng)器串接于電源與被控電機(jī)之間來啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)。軟起動(dòng)時(shí)電壓由零慢慢提升到額定電壓，這樣在啟動(dòng)過程中的啟動(dòng)電流，就由過去過載沖擊電流不可控制變成為可控制?？筛鶕?jù)需要調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流的大小。電機(jī)啟動(dòng)的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩，而是平滑的啟動(dòng)運(yùn)行。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。

　　1.5變頻啟動(dòng)

　　變頻器亦叫電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速器.是一種靜止的頻率變換器.它把電力配電網(wǎng)50Hz恒定頻率的交流電變成可調(diào)頻率的交流電.供普通的交流異步電動(dòng)機(jī)作電源用，其最主要的特點(diǎn)是具有高效率的驅(qū)動(dòng)性能和良好的控制特性，應(yīng)用變頻器不僅可以節(jié)約大量電能。

　　2啟動(dòng)方式選擇

　　對不同功率電機(jī)，我們?nèi)绾芜x擇合適的啟動(dòng)方式。

　　2.1全壓啟動(dòng)的條件

　　在設(shè)計(jì)規(guī)范中，對電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起配電系統(tǒng)的壓降有明確規(guī)定。JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)第10.2.1.1條規(guī)定：“交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，其端子上的計(jì)算電壓應(yīng)符合下列要求：

　?、烹妱?dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí)，不宜低于額定電壓的90電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)時(shí)，不宜低于額定電壓的85%。

　?、齐妱?dòng)機(jī)不與照明或其他對電壓波動(dòng)敏感的負(fù)荷合用變壓器，且不頻繁起動(dòng)時(shí)，不應(yīng)低于額定電壓的80%。

　?、钱?dāng)電動(dòng)機(jī)由單獨(dú)的變壓器供電時(shí)，其允許值應(yīng)按機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩確定。

　　對于低壓電動(dòng)機(jī)，還應(yīng)保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。

　　一般情況下要判斷一臺電機(jī)能否直接啟動(dòng)，可以通過以下公式粗略計(jì)算：

　　ΔUst=((K×W+S)/Stn)Uk%

　　ΔUst———電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)配電系統(tǒng)的壓降百分?jǐn)?shù);

　　K———電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)(起動(dòng)電流與額定電流

　　之比);

　　W———電動(dòng)機(jī)額定功率(kW);

　　S———變壓器帶的其他負(fù)荷(kW);

　　Stn———變壓器的額定容量(kVA);

　　Uk%———變壓器阻抗電壓百分?jǐn)?shù)。

　　公式為粗略計(jì)算，是因?yàn)楹雎粤艘恍┐我囊蛩?，如母線及開關(guān)上的壓降等，而且將有功功率與視在功率混算，有誤差，但誤差很小，但基本上能夠滿足工程設(shè)計(jì)的精度要求?？偟膩碚f，在電網(wǎng)容量和負(fù)載兩方面都允許全壓直接起動(dòng)的情況下，可以考慮采用全壓直接起動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是操縱控制方便，維護(hù)簡單，而且比較經(jīng)濟(jì)。主要用于小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。

　　2.2其它方式啟動(dòng)方式選擇

　　交流電動(dòng)機(jī)在全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到額定電流的4～7倍，當(dāng)電機(jī)的容量相對較大時(shí)，該起動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行。出于安全運(yùn)行角度來說(對電機(jī)、電網(wǎng)減少大電流的沖擊)，與節(jié)約電能的角度考慮，大于11kw的電動(dòng)機(jī)不宜用全壓啟動(dòng)。

　　2.2.1降壓啟動(dòng)

　　星三角起動(dòng)，自藕減壓起動(dòng)，由于其成本低，維護(hù)相對軟起動(dòng)和變頻控制容易，目前在實(shí)際運(yùn)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(diǎn)較多，在其運(yùn)行中，故障率相對還是比較高。另外有時(shí)根據(jù)生產(chǎn)需要，要更改電機(jī)的運(yùn)行方式，如原來電機(jī)是連續(xù)運(yùn)行的，需要改成定時(shí)運(yùn)行，這時(shí)就需要增加元件，更改線路才能實(shí)現(xiàn)。

　　另選擇降壓啟動(dòng)必需要滿足以下的基本條件：①起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓應(yīng)能能保證傳動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：Ust2≥1.1Mj/Mst(其中Ust為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)壓相對值，Mst電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)矩相對值，Mj電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)械靜阻轉(zhuǎn)矩相對值);②低壓電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)還應(yīng)該保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓;③結(jié)構(gòu)特殊的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式，應(yīng)該符合制造廠規(guī)定。

　　2.2.2軟啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)

　　軟啟動(dòng)與變頻啟動(dòng)都可以讓電機(jī)啟動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),不會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊。但軟啟動(dòng)不可調(diào)速,變頻可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)調(diào)速.根據(jù)需求而定,如果想對90KW的電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),不用考慮調(diào)速,可以選擇軟啟動(dòng),它的價(jià)格相對便宜一些,但如果電機(jī)工作要求需要調(diào)速,就只能選擇變頻。在實(shí)際應(yīng)用中，大型電機(jī)的起動(dòng)會(huì)使整個(gè)電網(wǎng)電壓大大下降，并對電機(jī)造成很大的沖擊和機(jī)械設(shè)備造成很大的傷害，采用減壓起動(dòng)時(shí)，上述危害只有一定程度的降低，但軟啟動(dòng)或者變頻啟動(dòng)，可以大大延長電機(jī)的使用壽命并幾乎消除上述的危害，故大型電機(jī)一般需要用軟啟或變頻啟動(dòng)。

　　3結(jié)束語

　　綜上所述，當(dāng)全壓起動(dòng)符合條件時(shí)，電動(dòng)機(jī)應(yīng)全壓起動(dòng);從安全和節(jié)能角度考慮，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下較大功率的電機(jī)應(yīng)盡量避免采用直接啟動(dòng)方式，選用降壓啟動(dòng)方式時(shí)應(yīng)考慮校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)的端子電壓，使其滿足所拖動(dòng)機(jī)械的最小轉(zhuǎn)矩要求;在經(jīng)濟(jì)充裕的條件下，在考慮到電機(jī)沖擊和機(jī)械設(shè)備使用壽命時(shí)，就盡量使用軟啟動(dòng)或變頻啟動(dòng)。

　　參考文獻(xiàn)

　　1]周希章、周全。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速，機(jī)械工業(yè)出版社，2001年

　　2]中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊第三版中國電力出版社,2005年