1. 引言

2. 三相籠型異步電動機(jī)德起動方法

3.?三相繞線型異步電動機(jī)的起動方法

4. 軟起動器起動

5. 參考文獻(xiàn)

1 引言

? ? ? ?三相異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單﹑價格低廉﹑運行可靠﹑維護(hù)方便，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。為使電動機(jī)能夠轉(zhuǎn)動起來，并很快達(dá)到工作轉(zhuǎn)速，要求電動機(jī)具有足夠大的電磁轉(zhuǎn)矩，同時希望起動電流不要太大。起動電流大會引起電網(wǎng)電壓下降過多，影響接在同一電網(wǎng)上的其它電機(jī)或電氣設(shè)備的正常運行。起動轉(zhuǎn)矩小使得電動機(jī)重載起動時起動困難，嚴(yán)重時則不能起動。三相異步電動機(jī)的起動應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu)特點（是籠型還是繞線型）﹑電網(wǎng)的容量﹑負(fù)載的大小和性質(zhì)以及機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量的高低﹑起動是否頻繁等，這些是選擇電動機(jī)起動方法時應(yīng)該考慮的主要因素。本文對三相異步電動機(jī)的各種傳統(tǒng)起動方法作了比較全面的介紹；同時還介紹了電容起動﹑轉(zhuǎn)子串并聯(lián)阻抗﹑雙饋起動幾種新穎的起動方法。?

2 三相籠型異步電動機(jī)的起動方法

? ? ? ? 三相籠型異步電動機(jī)的起動方法目前主要有直接起動和降壓起動兩種方法。直接起動就是利用刀閘和接觸器等開關(guān)元件將電機(jī)直接接到額定電壓的電源上起動，又稱全壓起動。這種方法簡單易行，經(jīng)濟(jì)實惠。為了利用直接起動的優(yōu)點，三相籠型異步電動機(jī)幾乎都按直接起動時的電磁力和發(fā)熱來考慮它的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。因此從電動機(jī)本身來說，籠型異步電動機(jī)都允許直接起動。但直接起動時起動電流大，會使電網(wǎng)電壓驟然跌落。該方法的使用受電網(wǎng)容量的限制。降壓起動是用降低電機(jī)端電壓的方法來限制起動電流，待起動完畢后再切換到額定端電壓運行。降壓起動需要增加起動設(shè)備投資費用，且與直接起動相比，起動轉(zhuǎn)矩小，起動時間長。若電源容量相對來說不是足夠大，電動機(jī)直接起動引起電源電壓下降15%以上時，一般應(yīng)采用降壓起動。降壓起動的方法很多，現(xiàn)分別介紹如下：

2.1 ?定子串電阻或電抗降壓起動

? ? ? ?起動時將電阻或電抗（對稱或不對稱）串入定子繞組，待轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時再將它切除。起動電流在電阻或電抗上將產(chǎn)生壓降，從而降低了電動機(jī)定子繞組上的電壓，起動電流也隨之減小。但是，降低電壓后，起動轉(zhuǎn)矩隨電壓平方成正比減小，因此該方法只能用在輕載起動的場合。電阻降壓起動，電能損耗較多，實際應(yīng)用不多，一般用于小容量低壓電機(jī)。電抗降壓起動常用于中﹑大型高壓電機(jī)。電阻降壓及電抗降壓起動有手動及自動多種控制線路。這兩種起動方法具有起動平穩(wěn)﹑運行可靠﹑起動設(shè)備構(gòu)造簡單等優(yōu)點。

2.2 自耦變壓器降壓起動

? ? ? ?這種起動方法是利用自耦變壓器降低加到電動機(jī)定子繞組的電壓以減小起動電流，待轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時再把電動機(jī)直接接到電網(wǎng)上。為了滿足不同負(fù)載的要求，自耦變壓器的二次繞組一般有三個抽頭，分別為電源電壓的40%﹑60%﹑80%(或55%﹑64%﹑73%)，供選擇使用。該方法適合于容量較大的低壓電動機(jī)，應(yīng)用較為廣泛，有手動和自動控制線路。其優(yōu)點是電壓抽頭可供不同負(fù)載起動時選擇，可帶較大負(fù)載。缺點是起動設(shè)備體積大，需要一套復(fù)雜的開關(guān)電器，價格較高，還需維護(hù)檢修。

2.3 星—三角形?(Y—D)換接起動

? ? ? ?該方法只適合于正常運轉(zhuǎn)時定子繞組為三角形接法的電動機(jī)，而且每相繞組引出兩個出線端，三相共引出六個出線端。起動時，先將三相定子繞組接成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時再改接成三角形。手動Y―D起動器的結(jié)構(gòu)形式很多，還有自動控制線路可供選用。Y―D起動方法設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)性較好，運行可靠。Y系列4Kw以上的電動機(jī)，定子繞組都設(shè)計成三角形接法，以便采用此法起動。但使用該方法起動時，起動轉(zhuǎn)矩只有直接起動時的1/3,它只適合于輕載起動，另外，起動完畢，定子從Y接轉(zhuǎn)換到D接時會出現(xiàn)較高的電流峰值和轉(zhuǎn)矩沖擊引起的較高的機(jī)械應(yīng)力。

2.4 延邊三角形起動

? ? ? ?延邊三角形起動，就是起動時將定子繞組的一部分接成三角形，另一部分接成星形，兩部分串聯(lián)起來，起動結(jié)束時再將定子繞組改接成三角形。與Y－D起動相比，定子每相繞組中多了一個中間抽頭。使用該方法起動時，定子每相繞組承受的相電壓小于三角形接法時的相電壓，大于星形接法時的相電壓，介于兩者之間。從而起動時，電網(wǎng)提供的電流將小于三角形接法時的電流，而起動轉(zhuǎn)矩大于星形接法時的起動轉(zhuǎn)矩。采用不同的抽頭比例，可改變延邊三角形接法的相電壓，以適應(yīng)不同的起動要求?？捎檬謩踊蜃詣涌刂凭€路進(jìn)行繞組的改接。延邊三角形起動比自耦變壓器起動經(jīng)濟(jì)，也能用于較大負(fù)載起動，將獲得進(jìn)一步推廣應(yīng)用。其缺點是電動機(jī)內(nèi)部接線較為復(fù)雜，定子繞組換接時也會出現(xiàn)較高的電流峰值和機(jī)械應(yīng)力。

2.5 ?電容起動

? ? ? 為了解決大中型籠型異步電動機(jī)在較弱電網(wǎng)下起動既要限制起動電流，又要有較高的起動轉(zhuǎn)矩，美國等發(fā)達(dá)國家采用電容起動方式起動大容量異步電動機(jī)取得成功。這種電容起動方法是起動時在定子每相繞組端并聯(lián)對稱電容，起動完畢可切除部分或全部電容，也可采取多組電容分級起動。這種起動方法與其它起動方法相比，具有以下優(yōu)點：（1）降低起動電流，減小電機(jī)起動端電壓；（2）有較高的起動轉(zhuǎn)矩；（3）電動機(jī)起動完畢后，如果在電機(jī)運行過程中，保留適當(dāng)?shù)难a償電容，可以提高電機(jī)的功率因數(shù)，節(jié)約能源。因此，在電網(wǎng)容量不大，起動轉(zhuǎn)矩要求較高的場合，電容起動裝置是一種很好的可供選拔擇的方案。電容起動方案的實現(xiàn)需要解決電容器的接入﹑切除和諧波干擾﹑諧振等技術(shù)問題，并配以高速開關(guān)和控制電路等。

????還有一種電容起動方式[4]，就是起動時兩個定子繞組由單相電源供電，第三個繞組通過合適的電容接于該單相電源供電，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定速時，再把定子繞組接到三相電源上。這種起動方式，當(dāng)電容選擇得當(dāng)時，可獲得較大的起動轉(zhuǎn)矩，縮短起動時間。

2.6 ?其它起動方法

? ? ? ?部分繞組起動法。若正常運行時電動機(jī)的定子每相繞組由兩條或多條并聯(lián)支路組成，起動時僅將各繞組中的一條支路接入電源。這時，由于定子繞組阻抗的增加，，使起動電流減小，起動完畢再將其余繞組支路接入電源。其它還有輔助電機(jī)起動，變頻起動等方法，這里就不介紹了。

3 三相繞線型異步電動機(jī)的起動方法

3.1 轉(zhuǎn)子電路串分級起動電阻起動

? ? ? ?繞線型異步電動機(jī)起動時，在轉(zhuǎn)子電路中串入對稱電阻，既可減小起動電流，又可增大起動轉(zhuǎn)矩。為了縮短起動時間，可把串入的電阻逐級切除，以提高起動過程中的電磁轉(zhuǎn)矩。用這種起動方法起動時，起動轉(zhuǎn)矩的數(shù)值最大可達(dá)電動機(jī)的最大電磁轉(zhuǎn)矩，從而可以最大限度地滿足負(fù)載對起動轉(zhuǎn)矩的要求。這種方法適合于容量較大的電動機(jī)在重載起動或頻繁起動時采用。該起動方法的缺點是當(dāng)功率較大時，轉(zhuǎn)子電流很大，外串電阻逐級變化時，轉(zhuǎn)矩變化較大，對機(jī)械沖擊較大；控制設(shè)備較龐大，操作維修不太方便。另外，若在三相轉(zhuǎn)子電路中串聯(lián)不對稱電阻起動，則能以很少數(shù)量的換接元件來得到較多的加速級數(shù)。

3.2 轉(zhuǎn)子串頻敏變阻器起動

? ? ? 頻敏變阻器的特點是其電阻值隨轉(zhuǎn)速上升而自動減小。因此，繞線型異步電動機(jī)起動時，在轉(zhuǎn)子電路中串入頻敏變阻器，可以克服上述缺點，使電動機(jī)平滑起動。起動過程結(jié)束時，應(yīng)將集電環(huán)短路，把頻敏變阻器切除。采取這種起動方法，具有結(jié)構(gòu)簡單﹑價格便宜﹑制造容易﹑運行可靠﹑維護(hù)方便﹑能自動操作等優(yōu)點。目前已獲大量推廣與應(yīng)用。

3.3 ?轉(zhuǎn)子串并聯(lián)阻抗起動

繞線型異步電動機(jī)起動時，在轉(zhuǎn)子電路中串入對稱阻抗，該阻抗由并聯(lián)的電阻﹑電感以及電容組成。起動過程結(jié)束再切除外串阻抗。這個阻抗的電阻值﹑電感值以及電容值可以根據(jù)起動要求（如最短起動時間）通過優(yōu)化計算合理選配，使電動機(jī)以較高的起動轉(zhuǎn)矩快速平滑地起動。

3.4 定﹑轉(zhuǎn)子雙饋供電起動

? ? ? ? 這是一種新型的快速起動方法。起動時，使定﹑轉(zhuǎn)子繞組（相序相反）在預(yù)定的短周期內(nèi)同時供電（定﹑轉(zhuǎn)子繞組匝比接近1時由同一電網(wǎng)供電，否則，需用降壓變壓器給轉(zhuǎn)子供電），當(dāng)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時，轉(zhuǎn)子線路自動斷開與電源的連接并切換到短路狀態(tài)。它可以產(chǎn)生一個很高的起動轉(zhuǎn)矩，比直接起動有更短的起動時間（約低于其1/5）。但采用這種方法起動會出現(xiàn)很高的電流峰值和嚴(yán)重的軸應(yīng)力，在起動過程中還伴隨有分頻諧波，轉(zhuǎn)子線路切換時還可能出現(xiàn)電弧。如果同時在轉(zhuǎn)子繞組中串聯(lián)合適的電阻起動則可以減小起動電流和轉(zhuǎn)子軸應(yīng)力，并近一步減少起動時間。這種起動方法還有待進(jìn)一步研究和實踐。

4. 軟起動器起動

? ? ? ?目前，大部分異步電動機(jī)起動時多采用上述傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備，它們在很大程度上緩解了較大容量電動機(jī)在較小容量電網(wǎng)上起動使用的矛盾，但就本質(zhì)而言，并未解決電動機(jī)在起動瞬間的瞬時電流的沖擊問題，而只縮短了電動機(jī)在起動過程中相對較長時間的大電流沖擊。而且這些起動設(shè)備對負(fù)載的適應(yīng)力差；在控制電動機(jī)起動電流過程中起動電流是不連續(xù)的，當(dāng)發(fā)生電壓轉(zhuǎn)換時，電動機(jī)將有瞬時的大電流沖擊；這些設(shè)備所應(yīng)用的轉(zhuǎn)換觸頭多，所以故障多，維修工作量大。隨著電力電子技術(shù)與控制技術(shù)的飛速發(fā)展，人們在上個世紀(jì)90年代初成功研制出了電子式軟起動器，從根本上解決了上述問題。

? ? ? ?電子式軟起動器是移相控制原理與自動控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物。它通過相位控制，使電動機(jī)接線端子上的電壓從預(yù)先可靈活整定的起動值上升到電網(wǎng)電壓，從而使電流以及初始轉(zhuǎn)矩能最佳地與傳動裝置的實際需要相適應(yīng)。電子式軟起動器用于起動時具有以下主要特點：（1）電動機(jī)起動平滑，起動電壓可調(diào)（采用電壓斜坡實現(xiàn)軟起動），且可保證電動機(jī)起動的最小起動轉(zhuǎn)矩；（2）起動電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整，在起動過程中可將起動電流限制在允許范圍內(nèi)，能最大限度地滿足負(fù)載對電動機(jī)的起動要求；（3）起動時間可調(diào)，在該時間范圍內(nèi)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，以避免轉(zhuǎn)速沖擊；（4）性能可靠，使用操作簡單方便，基本不需要維修。電子式軟起動器國內(nèi)已有系列產(chǎn)品，它適用于從小到大各種功率的三相交流電動機(jī)，在不遠(yuǎn)的將來一定會得到最為廣泛的應(yīng)用。

? ? ? ?還有一種電液變阻軟起動方法。這種起動方法是靠改變水中的適宜導(dǎo)電介質(zhì)的濃度來改變本身的電阻率從而達(dá)到連續(xù)控制起動電流和起動轉(zhuǎn)矩的目的的。

5. 參考文獻(xiàn)

（1）許實章.??電機(jī)學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996

（2）顧繩谷. ?電機(jī)及拖動基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997

（3）劉 徽，胡虔生. ?大中型籠型異步電動機(jī)電容起動的研究. 大電機(jī)技術(shù)，1996，（5）

（4）R.M.Hamouda. Comparative study on the starting methods of tpree phase wound-rotor induction motors-part Ι.IEEE Trans. on EC,1999,14 (4)?

（5）余洪明. “軟起動”的由來與應(yīng)用. 電工技術(shù)雜志，2001

（6）孫玉鴻. 電液變阻調(diào)速技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用. 電氣傳動. 1999, (3)