电动机的起动过程就是把电动机的定子绕组与电源接通,使电动机的转子由静止加速到稳定运行的过程。一般来说,中小型异步电动机起动过程时间很短,通常是几秒至几十秒。
1.起动性能
电力拖动系统对电动机的起动要求:足够大的起动转矩和比较小的起动电流。这样可以减小起动时供电线路的电压降,缩短起动时间,提高生产率。然而,电动机实际的起动电流性能却正好相反。它起动电流很大,一般为额定电流的4~7倍,这样大的起动电流虽然起动时间较短,不至于引起电动机因过热而损坏,但将造成供电线路的端电压显著下降,可能影响同一电网上其他用电设备的正常工作。例如,三相四线制的动力与照明混合供电的线路,此时白炽灯会突然暗下来。而它的起动转矩不大,只有额定转矩的1~2倍。所以,通常要改善其起动性能,即减小起动电流和增大起动转矩,根据实际情况可采用不同的起动方法。
2.起动方法
(1)直接起动 直接起动也称为全压起动,它是利用开关将电动机定子绕组直接接到具有额定电压的电源上。图4-10所示的是用刀开关QS直接起动的电路。
直接起动的优点是设备简单、操作方便、起动过程短。只要电网容量允许,应尽量采用直接起动。例如,容量在4kW以下的三相异步电动机一般都采用直接起动。
一台电动机是否允许直接起动,可参考经验公式(4-5)确定。若能满足式(4-5),则能直接起动,否则应采用减压起动方法来起动。
图4-10 用刀开关直接起动
(2)减压起动 如果直接起动时会引起较大的线路电压降,则必须采用减压起动的方式。减压起动就是在起动时降低加在定子绕组上的电压,以减小起动电流。笼型三相异步电动机的减压起动常采用以下几种方法:
1)星形-三角形(-△)换接减压起动。
-△换接减压起动方法只适用于电动机的定子绕组在正常工作时接成三角形的情况。起动时,把定子三相绕组先接成星形,待起动后转速接近额定转速时,再将定子绕组换接成三角形。
-△换接减压起动线路如图4-11所示。
设定子每相绕组的等效阻抗为Z,电源线电压为U1,当绕组接成星形起动时(图4-12a),其起动电流为
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图4-11 -△换接减压起动
图4-12 -△换接减压起动的起动电流
当绕组接成三角形起动时(图4-12b),其起动电流为
两种接法起动电流之比为
即起动时,因定子绕组连接成星形,每相绕组的电压降低到正常工作电压的1/3,则起动电流只有连接成三角形直接起动时的1/3。因此,采用这种方法,有
电动机采用-△换接减压起动时,应当空载或轻载起动,然后加上负载,电动机进入正常工作状态。
-△换接减压起动,具有设备简单、维护方便、动作可靠等优点,应用较广泛,目前Y系列4~100kW的笼型三相异步电动机都已为380V、△形连接,以便使用
-△起动器减压起动。
2)自耦变压器减压起动。自耦变压器减压起动如图4-13所示。起动前,把开关S1合到电源上。起动时,把开关S2扳到“起动”位置,电动机定子绕组便接到自耦变压器的副边,于是电动机就在低于电源电压的条件下起动。当其转速接近额定转速时,再把开关S2拉到“运转”位置上,使电动机的定子绕组在额定电压下运行。
图4-13 自耦变压器降压起动
自耦变压器通常备有几个抽头,以便得到不同的电压,根据对起动转矩的要求选用。自耦减压起动适用于容量较大的或者正常运行时定子绕组连成星形不能采用-△换接起动的笼型三相异步电动机。采用自耦减压起动,也能同时使起动电流和起动转矩减小。
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