電動機啟動方式的選擇-解析.

1、電機啟動方式的選擇籠型感應(yīng)電動機全壓起動的優(yōu)點，用簡便計算及列表方法表示全壓起動時配電系統(tǒng)的壓降，并對全壓起動和各種降壓起動的特點進行分析比較，以便選擇，同時對風(fēng)機、水泵的起動轉(zhuǎn)矩作了簡要分析? 籠型感應(yīng)電動機全壓起動星三角換接起動自耦變壓器降壓起動起動電流起動轉(zhuǎn)矩,工業(yè)與民用建筑中的水泵與風(fēng)機常采用籠型感應(yīng)電動機拖動，恰當(dāng)?shù)倪x擇其起動方式，具有重要的意義。籠型感應(yīng)電動機的起動方式分為全壓起動、降壓起動、變頻起動等，現(xiàn)對各種起動方式的特點進行簡要分析，以利選擇 1全壓起動1.1全壓起動的優(yōu)點及允許全壓起動的條件 全壓起動是最好的起動方式之一，它是將電動機的定子繞組直接接入額定電壓起動，因此也稱

2、為直接起動。全壓起動具有起動轉(zhuǎn)矩大、起動時間短、起動設(shè)備簡單、操作方便、易于維護、投資省、設(shè)備故障率低等優(yōu)點。為了能夠利用這些優(yōu)點，目前設(shè)計制造的籠型感應(yīng)電動機都按全壓起動時的沖擊力矩與發(fā)熱條件來考慮其機械強度與熱穩(wěn)定性。所以，只要被拖動的設(shè)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，就應(yīng)該選擇全壓起動的方式。有人誤認為降壓起動比全壓起動好，將15kW的電動機未經(jīng)計算就采用了降壓起動方式，因而降低了起動轉(zhuǎn)矩，延長了起動時間，使電動機發(fā)熱更加嚴重，且設(shè)備復(fù)雜，投資增加，這是一個誤區(qū)，應(yīng)當(dāng)引起重視。尤其是消防泵等應(yīng)急設(shè)備希望起動快，故障少，凡能采用全壓起動者，均不應(yīng)采用降壓起動?全壓

3、起動的缺點是起動電流大，籠型感應(yīng)電動機的起動電流一般為額定電流57倍，如果電動機的功率較大，達到可與為其供電的變壓器容量相比擬時，電動機的起動電流將會引起配電系統(tǒng)的電壓顯著下降，影響接在同一臺變壓器或同一條供電線路上的其他電氣設(shè)備的正常工作，因此在設(shè)計規(guī)范中，對電動機起動引起配電系統(tǒng)的壓降有明確規(guī)定。交流電動機起動時，其端子上的計算電壓應(yīng)符合下列要求 (1)電動機頻繁起動時，不宜低于額定電壓的90，電動機不頻繁起動時，不宜低于額定電壓85% (2)電動機不與照明或其他對電壓波動敏感的負荷合用變壓器，且不頻繁起動時，不應(yīng)低于額定電壓80% (3)當(dāng)電動機由單獨的變壓器供電時，其允許值應(yīng)按機械要求

4、的起動轉(zhuǎn)矩確定?對于低壓電動機，還應(yīng)保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。對于自設(shè)變壓器的高壓用戶，較容易滿足上述電壓波動值的限制，很可能允許全壓起動，這正是本文要討論的主要問題之一 需要注意的是，規(guī)范中規(guī)定的電壓是電動機端子上的計算電壓，其真正目的卻是為了限制電動機起動時配電系統(tǒng)的電壓降，以免影響其他設(shè)備的運行。過去曾規(guī)定“電源母線”電壓波動值，由于“母線”的含義對于多級配電系統(tǒng)來說，其位置不太明確，設(shè)計者不易掌握?，F(xiàn)規(guī)定電動機端子電壓，既易滿足配電系統(tǒng)的要求，又顧及到了相同條件下的其他電動機。規(guī)范規(guī)定電動機端子上的計算電壓，實際上是配電系統(tǒng)電壓的參考點,隨著配電變壓器容量的不斷增大，電動機的

5、起動電流占變壓器額定電流的比例越來越小，電動機起動時引起的壓降也越來越小，采用全壓起動的電動機也就越來越多? 1.2電動機起動時的壓降及允許全壓起動的電動機最大功率 為控制電動機起動時配電系統(tǒng)的壓降，需要進行壓降的分析與計算。如果電動機的電源是從變電所低壓柜以專線放射式引來，電動機起動引起配電系統(tǒng)的壓降就接近變壓器出線端的壓降，而影響此壓降的主要因素是變壓器的內(nèi)阻抗，其表現(xiàn)形式是變壓器的阻抗電壓百分數(shù)。根據(jù)電動機的起動電流、變壓器容量及其阻抗電壓百分數(shù)，可以估算電動機起動時配電系統(tǒng)的壓降，以便預(yù)估電動機是否可以全壓起動，可按下式估算：st=(Kmst*Pm+Pa)/Stn) Uk% 式中： U

6、St電動機起動時配電系統(tǒng)的壓降百分數(shù)； Kmst電動機起動電流倍數(shù)(起動電流與額定電流之比)Pm電動機額定功率(kW)Pa變壓器帶的其他負荷(kW)Stn變壓器的額定容量(kVA) Uk變壓器阻抗電壓百分數(shù)該式之所以稱作估算，是因為忽略了一些次要的因素，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，能夠滿足工程設(shè)計的精度要求. 如果電動機的電源是與其他負荷共用一條線路，樹干式配電引來，需要考慮電動機起動時的壓降對其他負荷的影響，進行壓降計算，如果不滿足要求，則要加大供電線路的截面或采用降壓起動。由城市低壓電網(wǎng)供電的電動機大多都屬于這種情況，但因電源線路的情況難以了解

7、，不易計算，所以 “由城市低壓網(wǎng)絡(luò)直接受電的場合，電動機允許全電壓起動的容量應(yīng)與地區(qū)供電部門的規(guī)定相協(xié)調(diào)。如當(dāng)?shù)毓╇姴块T對允許籠型感應(yīng)電動機全壓起動容量無明確規(guī)定時，可按下述條件確定： (1)由公用低壓電網(wǎng)供電時，容量在11kW及以下者，可全壓起動； (2)由居住小區(qū)變電所低壓配電裝置供電時，容量為5kW及以下者可以全壓起動。2降壓起動當(dāng)電動機全壓起動將引起配電系統(tǒng)的壓降過大，或者在某種情況下規(guī)范不允許采用全壓起動時，可采用降壓起動,根據(jù)電動機起動電流與其端電壓成正比的關(guān)系，采用降低電動機端電壓的辦法來減小起動電流，從而減小配電系統(tǒng)的壓降，簡稱降壓起動 降壓起動的方法較多，有星三角換接、自耦變

8、壓器降壓、變壓器電動機組、延邊三角形換接、串電抗器或電阻器降壓等。對于中小型電動機，采用星三角換接或自耦變壓器降壓的較多 2.1串電抗器降壓起動因為電動機的起動轉(zhuǎn)矩與端子電壓的平方成正比，在降低電動機端子電壓的同時，更顯著地降低了它的起動轉(zhuǎn)矩。在電動機定子回路中串入電抗器降壓起動的方法就是如此。雖然起動電流有所減小，但其起動轉(zhuǎn)矩小得更多，使起動時間延長，電動機發(fā)熱更嚴重。如果被拖動的負載阻轉(zhuǎn)矩較大，甚至?xí)饎硬黄饋?，所以這種方法不夠好，在低壓系統(tǒng)中很少采用. 2.2自耦變壓器降壓起動 自耦變壓器降壓起動是將其原邊接供電電源，副辿即原邊的一部分)接到電動機定子繞組上，待電動機起動到轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時

9、，再切除自耦變壓器，將電動機定子繞組直接接入供電電源，電動機在全電壓運轉(zhuǎn)? 這種起動方法對電動機本身來說，降低了電動機的起動電壓和起動電流，仍符合電流與電壓成正比，轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比這個規(guī)律。假若自耦變壓器的抽頭變比50%,則電動機的起動電壓和電流都降到全壓起動的一半，起動轉(zhuǎn)矩降低到全壓起動的1/4。但是，需要強調(diào)的是此時配電線路中的電流即自耦變壓器原邊的電流比電動機中的電流(即自耦變壓器副邊的電壓又小了一半，這樣配電線路中的電流也下降到全壓起動1/4，即這種起動方式顯著地降低了配電系統(tǒng)中的電流和壓降。一般來說，采用自耦變壓器降壓起動，電動機的端子電壓下降到額定電壓的K倍時(K為自耦變壓器

10、抽頭變比，其值小于1)，電動機的起動轉(zhuǎn)矩與配電系統(tǒng)中的電流均下降到額定電壓時的2倍。可見，在起動轉(zhuǎn)矩相同的情況下，采用自耦變壓器降壓比電抗器降壓更有效的減小了配電線路的電流和壓降. 2.3星三角換接降壓起動星三角換接起動是先將電動機的定子繞組接成星形起動，待電動機轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時，再換接成三角形轉(zhuǎn)入正常運行。星形連接同三角形連接相比，電動機繞組的端子電壓和繞組中的電流降低到，電動機的轉(zhuǎn)矩降低到1 /2。電動機星形連接時，繞組中的電流即配電系統(tǒng)中的電流。三角形連接時，電動機繞組中的電流是相電流，而配電系統(tǒng)中的電流是線電流，相電流是線電流的1/1.732。這樣，電動機的星形連接與三角形連接相比，其起

11、動電流對配電系統(tǒng)而言下降了。所以，電動機星三角換接的起動方式，其端子電壓、繞組中的電流、電動機的轉(zhuǎn)矩、配電系統(tǒng)中的電流電壓比，四者的大小關(guān)系均相當(dāng) 1 自耦變壓器降壓的起動方式，只是這個比例是固定不變的。自耦變壓器可以換接抽頭來改變其變化，從而可以根據(jù)配電系統(tǒng)中的壓降限制及負載的轉(zhuǎn)矩要求，選擇自耦變壓器與電動機連接的抽頭，比星三角換接靈活3其他起動方式3.1變頻起動變頻起動是在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，用逐步提高電動機定子繞組的供電頻率來提高電動機的速度。這種起動方式也降低了電動機的端子電壓和起動電流 因為變頻調(diào)速改變了異步電動機的同步轉(zhuǎn)速，保持了電動機的硬機械特性，與其他起動方式相比，起動電流小而起動

12、轉(zhuǎn)矩大，對設(shè)備無沖擊力矩，對電網(wǎng)無沖擊電流，既不影響其他設(shè)備的運行，又有最理想的起動特性。但是，這種起動方式設(shè)備復(fù)雜，價格昂貴，在不需要變頻調(diào)速的場合，如無特殊要求，只是為了得到良好的起動特性而裝設(shè)變頻設(shè)備是不合適的。只有在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，才采用變頻起動。近年來，在采用變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)、變風(fēng)量系統(tǒng)中，其水泵、風(fēng)機都是變頻起動的 5水泵起動方式選擇 民用與一般工業(yè)建筑的水泵，多為籠型感應(yīng)電動機拖動的離心泵。它的起動也是要求電動機的起動轉(zhuǎn)矩大于阻轉(zhuǎn)矩，且配電系統(tǒng)的電壓降不超過允許值。水泵起動的阻轉(zhuǎn)矩主要是由水的靜壓、慣性、管道阻力、水泵的機械慣性和靜動摩擦等構(gòu)成.水的阻力、水泵的機械慣性阻力

13、均與水泵的轉(zhuǎn)速、加速度及葉輪直徑有關(guān)，速度低時阻力小。因水泵的葉輪直徑不大，機械慣性小，起動阻力小。水的靜壓阻力與揚程有關(guān)，水泵起動之初，由于水管中止回閥的作用，靜壓與靜摩擦不同時起作用，有利于起動。綜上所述，水泵的起動阻力矩較小，一般為額定阻轉(zhuǎn)矩的30，屬于輕載起動.一般Y系列籠型感應(yīng)電動機全壓起動時的電磁轉(zhuǎn)矩，均大于額定轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電動機采用全壓起動時，其起動轉(zhuǎn)矩遠大于水泵的阻轉(zhuǎn)矩，起動較快。只有采用降壓起動時，才需研究電動機的起動轉(zhuǎn)矩的大小。例如，采用星三角換接方式起動，電動機的起動轉(zhuǎn)矩為全壓起動的1/3，仍可滿足水泵的起動阻轉(zhuǎn)矩要求.5.1消防泵的起動 消防泵起動時引起的配電系統(tǒng)電壓波動也

14、必須在規(guī)范允許的范圍內(nèi),消防泵屬于不頻繁起動，按規(guī)范要求，電動機起動時，其端子上的計算電壓不低于額定電壓的85；當(dāng)其不與照明或其他對電壓波動敏感的負荷合用變壓器時，電動機起動時端子上的計算電壓不應(yīng)低于額定電壓80。這個規(guī)定值是為了保證與消防泵合用供電變壓器的其他電動機，在相同條仿端子電壓)下的最大轉(zhuǎn)矩不小于額定轉(zhuǎn)矩。三相異步電動機的最大轉(zhuǎn)矩不小于額定轉(zhuǎn)矩.0.6倍，若電動機的端子電壓為額定電壓0.8倍時，其最大轉(zhuǎn)矩為額定.1.024倍。因此，80的額定電壓保證了正在運轉(zhuǎn)的電動機的轉(zhuǎn)矩不小于其額定轉(zhuǎn)矩，不影響其正常運行.5.2生活給水及其他用途水泵的起動 生活給水泵起動比較頻繁，起動時電動機端子

15、上的計算電壓，不宜低于額定電壓的90。因為生活給水泵的容量一般不大，對于自設(shè)變壓器的高壓用戶來說，大多數(shù)可以全壓起動。由城市公用電網(wǎng)供電或由很小容量的變壓器供電時，可能要降壓起動。生活給水泵電動機采用星三角換接方式起動，設(shè)備簡單，造價低，便于操作及維護，被廣泛采用 、排水泵、熱水循環(huán)泵、消防補壓泵電動機功率一般也不大，通常采用全壓起動 6風(fēng)機的起動民用與一般工業(yè)建筑中采用的風(fēng)機，多數(shù)為籠型感應(yīng)電動機拖動的離心風(fēng)朿軸流風(fēng)機,其起動阻轉(zhuǎn)矩與離心式水泵類似，阻轉(zhuǎn)矩都與轉(zhuǎn)速成正比，所以有的設(shè)計手冊將離心式風(fēng)機與水泵同樣對待。實際上，它們還是有區(qū)別的，把它們同樣對待不盡合理。因為，風(fēng)機與水泵的結(jié)構(gòu)不同，對于高揚程水泵，有多級結(jié)構(gòu)，葉輪直徑??；而風(fēng)機就很少有多級的，且葉輪直徑大，其轉(zhuǎn)動慣量比水泵的大得多，起動時的機械慣性阻轉(zhuǎn)矩也大得多。如果風(fēng)機不關(guān)風(fēng)閥起動，將因空氣升能、管道阻力、摩擦阻力等因素，致使風(fēng)機起動比水泵起動困難，起動加速的時間較長?？紤]到風(fēng)機起動較困難的特點，在選擇風(fēng)機主電路的控制保護設(shè)備時需注意，其低壓斷路器的熱脫扣器額定電流不可選得過緊，過載保護的熱繼電器要躲過起動電流。當(dāng)風(fēng)機起動時間較長，如果選用雙金屬片式熱繼電器，則在風(fēng)機起動時需將其短接，待起動完畢后再接入，以免