交流电动机的起动条件问题.pdf

交流电动机的起动1 电动机的起动条件要求考虑电网容量， 电压降， 电动机的起动转矩与负载阻转矩， 负载的转动惯量及起动时电机及起动设备的动稳定及热稳定， 这些因素综合考虑后， 才能确定电动机起动是直接起动还是降压起动， 降压起动选用何种方式 电动机选用笼型还是绕线式1.1 电网容量要求在起动电流影响下，电网电压下降不大于 10%，偶尔起动也不应大于 15% 只有电动机前级有单独的变压器时， 其电压降允许值可以由传动机械要求的起动转矩来决定（电机的起动转矩与电压的平方成正比） 一般要直接起动，电机前级的变压器容量应该是电动机的容量（ kVA）的三倍以上（起动时压降为 10～ 14%） 小于三倍就要考虑降压起动，同时起动电流也不应超过供电设备的过载能力1.2 为把传动的机械能以静止加速至额定转速， 电动机的起动转矩必须大于传动机械的静阻转矩， 所以当已知电动机的起动转矩也知道传动机械的静阻力矩， 就可以近似算出电动机起动时的最小端电压表么值了：1.3 一般电动机都能承受直接起动的起动电流， 但是如果因电压低， 起动转矩小，阻力矩大或转动惯性量特别大等原因， 使起动时间过长， 此时电动机合起动设备都将产生热和动稳定问题， 此时必须改变起动方式， 甚至改用其它形式的电动机。

2 感应电机的起动2.1 笼型转子感应电动机的起动2.1.1 直接起动2.1.2 减压起动a. 高低压电机的自耦减压起动b. 高压电机的串电抗器减压起动c. 低压电机的 Y-△起动（对电动机为△接电机而言）d. 低压电机的延边三角形减压起动e. 软起动：包括电力电子的和液体变阻器的软起动f. 变频变压起动g. 串电阻器的减压起动2.2 绕线转子感应电动机的起动a. 转子串电阻分级起动b. 液体变阻器起动起阻TTU 1.1c. 频敏变阻器起动3. 同步电动机的起动（不考虑转子励磁）基本与笼型转子感应电动机的起动方式一致，但是没有 Y-△起动及延边三角形减压起动，故不重复叙述现把各种减压起动的起动方式简介如下：4. 自耦减压起动自耦减压起动可以用于高低压电机， 我国大于用于低压 由于它大大优于电抗减压起动，所以高压电动机也越来越多的提出要求选用自耦减压起动了自耦变压器起动的起动电压一般由 80％， 65％和 50％三种，选用何种电压取决于传动机械的阻转矩和电网情况 对电动机而言， 不论何种减压， 起动电流按减压百分比减小，但起动转矩都按减压百分比的平方减小如减压 50％，起动电流也是 50％的额定电压时的起动电流； 但起动转矩仅 0.52＝ 0.25 起动转矩。

如这样有很多机械负载都不能起出来了 自耦减压的最大优点是电动机的起动电流是按减压百分比下降， 但是电网的电流因为由变压器的存在， 电网的电流是自耦变压器初级的电流， 电动机是次级的电流， 自耦变压器是减压的， 所以初级电流比次级电流小了减压的百分比（不考虑激磁电流和损耗） 这样电网电流小了减压百分比的平方达到了减小电网电流的目的，也减小了起动对电网的影响自耦变压器的通常接法有两种：图一的接法，大多用于低压小容量电机，在 Q1 打开时自耦变压器不带电，缺点时 K1 承受长期全电流，并且从减压切换到全压时，先断电后再接通，有可能出现较大的第二次起动电流； 图二的接法用于高压电机及较大容量的低压电机， 自耦变压器再起动过程中， 先是变压器， 再当电抗器， 最后切除， 电动机没有断电，K1,K2 都是短时工作，可以选用较小的接触器，我们较多的选用图二接法，它的动作过程时这样的：合 Q1 隔离开关，再合 K2 接触器，自耦变压器接通，有输出，合 K1 接触器，电动机接入被降压的电压开始起动，起动至一定转速后， K2打开，自耦变压器断电，但部分线圈当电抗器串接再电动机的回路里，合 Q2 断路器全压加至电动机，随即打开 K1 起动过程结束。

再K2 打开， Q2 合上时都有电流变化，应该控制时间，使冲击电流最小先讲一讲自耦变压器的电流，设降压比为 ku 则 I2=kuIs I1=ku2Is I3=I2=I1=(ku-ku2)Is 式中 Is 为全压起动电流，由上式可见 I3 的电流与 ku 有关，在 ku=0.5 时 I3 最大，在 ku 从 1→ 0.5 时 I3 逐渐加大，在 ku=0.8 时 I3=0.16Is,ku=0.65 时 Is=0.2275Is,ku=0.5 时I3=0.25Is,Is 约为 6IN ∴在 ku=0.8 时， I3≈ IN,ku=0.65 时， I3=1.365IN,接触器 K2打开时有电流，但电流 I3=（ 1～ 1.5） IN,K2 又是短时工作，所以选用开时一般都小于 IN,K2 打开时无电流，考虑故障情况一般也只接 IN 来选用自耦变压器的容量与电压轴头的大小有关，自耦变压器的输出容量为 W，抽头电压比为 ku（ ku1.1TL*即 US*>1.05，SLNisfhdlSN TTSKQSUbU105.1式中： USN*: 电动机额定起动电压标幺值Udl: 母线上最大短路容量（ MVA）Qfh: 母线上负载的无功功率（ MVAV）Kis: 额定电压时，电动机的起动电流倍数*T s*T oSN: 电动机的额定容量（ MVA）TS*: 额定电压下起动转距标幺值LT ：机械的静阻转矩标么值bU ：母线实际起动电压标么值如不能满足上式的要求，则应采用自耦减压起动，电抗器 L 每相电抗值 XL可用下式估算。

式中 'SI ：接入电抗器后电动机的起动电流（ A） mX ：当 S=1 时，电动机定子的每相电控（ Ω ） 在要求提出具体规格时，也可用如下方式计算 LX 及 'SI 前提是不考虑电阻，也不考虑电网在起动时的压降，当要求起动时的电压为 kuUN （ ku1，转子的感应电势频率大于 50 周，所以频敏变阻器的等效阻绕（ Wl=2π fL ）最大，从反接制动到反向起动过程中， 其等效阻抗始终随转子电流频率的减小而减小， 使电动机在反接过程中转矩也接近恒定， 因此频敏变阻器社用于反接制动和需要频繁正、 反转工作的机械频敏变阻器结构简单， 体积小， 运行可靠， 无需经常维修， 但是起动电流大，功率因数低，起动力矩小，对于要求有低速运转和起动转矩大的机械不宜采用频敏变阻器分类较多，属于偶尔起动的有 BP1-2， BP1-3， BP2-7， BP6 等，电动机最大容量达 2240kW，有重复段时工作的有 BP1-0， BP1-4， BP4 等型一般而言，特别是偶尔起动的，起动时间一般不能太长，应控制在 30S 左右，所以不宜使用在有大惯量的机械上， 起动时间过长的建议不用频敏变阻器， 对有正反转控制的频敏变阻器应选用重复短时工作制的， 并且反接制动一次， 折算三次起动， 对于频繁正反转的频敏可以常按在转子回路， 但电机容量不大， 频敏一般是偶尔起动的 4~6 倍大小。

BP6 的铁芯不同于 BP1， 铁芯损耗较大， 所以功率因数较高，可以使电机的起动力矩大些，起动电流小些，适合用于重载起动的机械，但价格较贵在选用频敏变阻器时， 必须区分负载性质， 一般把负载分为轻载， 重载和轻重载三种所谓轻载，是阻转矩 TJ<0.5TN 折算至电动机轴上的飞轮力矩 GD2 较小，起动时间 tS≤ 20S所谓重载，传动设备带着负载起动，负载力矩达（ 0.6~1.0） TN 折算到电动机轴上的飞轮力矩 GD2 不太大，起动时间在 20~30S所谓轻重载， 传动设备在起动过程中不带或带轻微负载， 阻力矩较小， 或起动时阻力矩较大，达 TJ<0.8TN，但是起出后阻力矩在 0.1~0.5TN带有飞轮或笨重机械折算到电动机轴上的飞轮力矩 GD2 较大，故加速较慢，起动时间较长，一般都超过 20S 对于该种设备，要求起动时间也尽量控制在 30S 左右，超过太多就不适合了，应建议选用水电阻频敏变阻器的铁芯与轭之间有气隙， 绕组上有抽头， 在起动电流过大及起动太快时，应增加函数，反之则减少，若刚起动时起动力矩过大，对机械有冲击，但起动完毕后，稳定转速低于额定转速 （电感太大）使短接频敏时电流冲击较大此时可增加气隙，但是开始的起动电流有所增加。

附起重电器厂选用频敏变阻器的样本及 BP4 选用样本，供参考13. 开关及控制电器的选择13.1 断路器作用： 保护电气设备免疫过电流， 逆电流， 短路和欠电压等不正常情况的危害 也可用于频繁起动电动机以及操作或转换电路 说明短路时断流的是供电电路的短路电流与电动机或电气设备的额定电流不绝对关系对于电动机保护用断路器，直接起动一般型过电流脱扣趋瞬间倍数 8~15IN，限流型 12IN；间接起动过电流脱扣器瞬间动作倍数 3~8IN欠电压脱扣器一般在 35~70%UN 时释放， 若短路保护有延时， 则欠电压延时应略大过电流脱扣器类型很多，作短路保护 IN≥ 2500A， 0.1~0.2S， 3~6IN， IN〈 2500A， 0.2~0.4S， 3~10IN；过载保护：过电流 /整定电流 动作时间 起始状态1 长期不动作热态1.2 〈 20min 1.5 〈 3min 13.2 熔断器熔体电流的确定（低压）① 正常运行情况下熔体额定电流：jSrN II jSI ——配电线路的尖峰电流② 起动情况下，对样台电动机为：aII SrNSI ——起动电流熔断器型号 熔体材料 熔体电流 a 值轻载起动 重载起动RTO 铜50≥ rNI60～ 200A 〉 200A2.5 3.5 4 2 3 3 RM10 锌60≥ rNI80~200A 〉 200A 2.5 3 3.5 2 2.5 3 RM1 锌 10～ 350A 2.5 2 RL1 铜 银 60AR以下80～ 100A 2.5 3 2 2.5 RC1A 铅 铜 10～ 200A 3 2.5 具体应根据熔断器的安——秒特性选用一般熔断器过载电流为 3 倍熔体电流时， 60 安及以下熔断时间 <2min， 60A 4000A 时间 <5min 高压熔断器的特性不同低压，热容量更大，选用时查找安——秒特性。

13.3 接触器起动和运转中断开绕线型电动机，分类代号为 AC－ 1；起动和运转中断开笼型电动机为 AC－ 3， AC-1 通断及接通条件 I/I N=4, 而 AC－ 3 的接通条件为 8－ 10，通断条件为 6－ 8接触器的眩晕鸟冠， 用于长期工作制时， 应尽量选用银， 银合金或镶银触头的接触器 若选用铜触头则将其容量降至间断， 长期工作制时， 选用接触器的额定电流应等效发热（均方根）电流来计算TtItII ststSS 22为了保证接触器的寿命主要是电寿命， 一般接触器额定电流的选择， 要大于电动机的额定电流，并且与电动机操作的频率有关，应查找所选接触器的数据13.4 热继电器作为一般交流电机的过载保护，不适合用于频繁通断及正反转接通的场合，有断相保持特性， 但不适用大多数场合， 因为在两相为 1.15I N， 另一相加时其动作时间为 <20min 三极动作特性：1.0I N 不动作1.2I N 〈 20min 1.5I N 〈 3min 6.0I N ≥ 3S ≥ 5S ≥ 8S 14. 交流电动机的保护交流电动机应装设短路保护及根据不同情况分别装设防止电动机过载， 两相运行（缺相）低电压运行等保护。

短路保护要求在正常起动时不应误动作， 而在单相接地短路或相间短路时应尽快切断故障电路短路保护宜采用熔断器或具有瞬时动作脱扣器的断路器对大容量及重要的电动机也可采用过流继电器作用于断路器断路器的短路保护整定值为： I 2=K I 3， I 3 为电机起动电流 K 为可靠系数，一般为 1.35 ～ 2过载保护， 对于容易过载或堵转的电动机， 以及由于起动或自起动重负载 （大惯量） 而需要限制起动时间或防止起动失败的电动机必须装设过载保护装置 同步电动机应装设过载保护并做失步保护， 。