6.3.1 三相异步电动机的启动方式

6.3.1 三相异步电动机的启动方式

对于笼型异步电动机,启动方法有直接启动(全压启动)和降压启动两种。

1.直接启动(全压启动)

电动机三相定子绕组直接加上额定电压的启动方法称为直接启动,如图6.3.1所示。这种启动方法启动最简单、启动时间短、启动可靠、投资少、运行可靠,但启动电流较大。是否可以采用直接启动,取决于电源的容量及启动频繁的程度。

图6.3.1 直接启动线路

三相异步电动机直接启动的条件(满足一条即可):

(1)容量在7.5 kW以下的电动机均可采用。

(2)由专用变压器供电时,电动机的容量小于变压器容量的20%。

(3)可用经验公式粗略估算电动机是否可直接启动,公式如下:

式中,KI为启动电流系数,是启动电流Ist与额定电流IN之比。

2.降压启动

降压启动是指在电动机启动时降低定子绕组上的电压,启动结束后加额定电压的启动方式。降压启动能起到降低电动机启动电流的目的,但由于转矩与电压的平方成正比,因此降压启动时电动机的转矩减小较多,故只适用于空载或轻载启动。下面介绍几种常用的降压启动方法。

1)电阻(或电抗)降压启动

降压启动方式是指在启动过程中降低其定子绕组端的外施电压,启动结束后,再将定子绕组的两端电压恢复到额定值。这种方法虽然能达到降低启动电流的目的,但启动转矩也减小很多,故此法一般只适用于电动机的空载或轻载启动。

具体方法:三相笼型异步电动机启动时,在电动机定子电路中串入电阻或电抗器,使加到电动机定子绕组端电压降低,减少了电动机上的启动电流。图6.3.2所示为三相笼型电动机定子绕组串联电阻降压启动的原理图,其工作过程为:先合上刀开关Q1,在开始启动时,将Q2打到启动端,电路串入电阻Ra,电动机经电阻接入电源,电动机在低压状态下开始启动。当电动机的转速接近额定值时,使Q2打到运行端,切除了电阻,电源电压直接加在电动机上,启动过程结束。

这种启动方法不受电动机定子绕组接法形式的限制,但由于启动电阻的存在,将使设备体积增大,电能损耗增大,目前已较少采用。

2)定子串联自耦变压器降压启动

这种方法是利用自耦变压器将电源电压降低后再加到电动机定子绕组端,达到减小启动电流的目的,图6.3.3所示为定子串联自耦变压器降压启动电路图。

图6.3.2 定子串联电阻降压启动

图6.3.3 定子串联自耦变压器降压启动电路图

电路的控制原理是:合上电源后,电动机定子绕组经自耦变压器实现降压启动。当电动机的转速接近于额定转速时,直接将全电压加在电动机上,启动过程结束,进入全压运行状态。

采用自耦变压器降压启动,可以同时使启动电流和启动转矩减小。正常运行做星形连接或容量较大的笼型异步电动机,常用自耦降压启动。

自耦变压器降压启动的启动性能好,但线路相对较复杂,设备体积大,是目前三相笼型异步电动机常用的一种降压启动方法。

3)-△降压启动

中、大功率电动机启动时把定子绕组接成形,运行时把定子绕组接成△形,使电动机全压运行,这种启动方法称为-△降压启动。电动机采用-△降压启动可使启动电源线电流减少为三角形接法的1/3,有效避免了过大电流对供电电路的影响。在控制电路中,常利用时间继电器完成-△自动切换。

三相笼型异步电动机的-△降压启动简单、运行可靠、应用广泛,但是此方法只能用于正常工作时定子绕组为三角形连接的电动机。与此同时,在启动电流降低的同时,启动电压也只有原来三角形接法直接启动时的1/ ,启动转矩也降为原来按三角形接法直接启动时的1/3。由此可见,采用星三角启动方式时,电流特性很好,但转矩特性较差,所以该方法也只适用于无载或者轻载启动的场合。

3.三相异步电动机不能启动的处理方法

(1)电动机不转且没有声音:电源或者绕组有两相或两相以上断路,首先检查电源是否有电压,如果三相电压平衡,那么故障在电动机本身,可检测电动机三相绕组的电阻,寻找出断线的绕组。

(2)电动机不转但有嗡嗡声:测量电动机接线柱,若三相电压平衡且为额定电压值,可判断是严重过载。检查的步骤:先去掉负载,这时电动机的转速与声音正常,可以判定过载或者负载机械部分有故障,若仍然不转动,可用手转动一下电动机轴,如果很紧或转不动,再测三相电流,若三相电流平衡,但比额定值大,说明电动机的机械部分被卡住,可能是电动机缺油,轴承锈死或损坏严重,端盖或者油盖装得太斜,转子和内膛相碰(扫膛),当用手转动电动机轴到某一角度时感到比较吃力或听到周期性的嚓嚓声,可判断为扫膛。

(3)电动机转速慢且有嗡嗡声:若测得一相电流为零,而另两相电流大大超过额定电流,说明是两相运转。其原因是:电路或者电源一相断路,或电动机绕组一相断路。小容量的电动机可以用万用表直接测量是否通断。中等容量的电动机由于绕组多采用多根导线并绕多支路并联,其中若断掉若干根或断开一条并联支路时检查起来就比较麻烦,这样的情况通常采用相电流平衡法或者电阻法。电阻法用电桥测量三相绕组的电阻,如三相电阻相差5%以上,电阻较大的一相为断路相。

经验证明:电动机的断路故障多数发生在绕组的端部、接头处或引出线的地方。