电动机直接启动与变压器容量的关系

1、电动机直接启动与变压器容量的关系电机直接起动与变压器容量交流电机的关系因其结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉、转子惯量小而得到广泛应用，但其启动电流高达电动机额定电流的 5 10倍，这不仅造成电动 机和拖动设备的电气和机械损坏， 而且造成电网电压下降，影响同一 电网中其他电气设备的运行。为了保证电动机启动时的端电压要求，避免对同一电网中其他电气 设备的运行造成影响，有必要增加电力变压器的容量。一般来说，需要直接启动的电机功率不超过变压器容量的 20%。不需要频繁直接起动的电机功率不超过变压器容量的 30%。如果直接启动,不仅要增加变压器的一次投资，更重要的是要增加变压器的基本 电费（容量电

2、费）。因此，这种起动方法很少用于大型电动机。需要降 压启动和软启动方法。验证电机直接启动的经验公式以下经验公式可用于确定电机是否可以直接启动 ：在公式中:C系数随总供电容量的比值而变化，如下表所示；IQ-电机启动电流，安培；电机的额定电流，安培；总功率容量 1 电机容量 10.750 0.625 0.550 0.500 0.465 0.438 0.417 0.400 0.381 0.375 1.52 2.53 3.54 4.55 5.56 案例:设置总功率容量 2000千瓦和电机容量910千瓦然后:从表中发现c值为0.625,因此在这种情况下可以直接启动电机三相异步电动机三相异步电动机的启动控

3、制电路具有结构简单、运行可靠、经久耐用、价格低廉、维护方便等一系列优点。与同等容量的DC电机相比， 异步电机还具有体积小、重量轻、转动惯量小的特点因此，异步电动 机广泛应用于工矿企业三相异步电动机的控制电路主要由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等带触点的电器组成。三相异步电动机分为鼠 笼式异步电动机和卷绕式异步电动机。它们的结构和起动方法不同， 起动控制电路也大不相同。1、鼠笼异步电动机全电压起动控制电路在许多工矿企业中，鼠笼异步电动机的数量约占电驱动设备总数的85%在变压器容量允许的情况下，鼠笼式异步电动机应尽可能直接全 电压启动，这样不仅可以提高控制电路的可靠性， 还可以减少电器的 维护工作

4、量。电机的单向启动控制电路常用于只需要单向运行的小功率电机的控 制。例如小风扇、水泵和带式输送机图1是电机单向启动控制电路的 电气原理图这是最常用、最简单的控制电路，可实现电机启停自动控 制、远程控制、频繁操作等。图1单向运行电气控制电路图1,主电路由隔离开关QS、FUse fu、接触器KM的常开主触点、 热继电器FR的热元件和电机m组成控制电路由启动按钮SB2、停止 按钮SB1、接触器KM线圈、常开辅助触点和热继电器 FR的常闭触 点组成控制电路的工作原理如下：1,起动电机闭合三相隔离开关 QS,按下起动按钮SB2,按下触点 KM的吸线圈通电，闭合三个常开主触点，将电机 M连接到电源， 电机

5、开始起动同时，与SB2并联的KM的常开辅助触点闭合。即使 SB2被释放，吸引线圈KM也可以通过其辅助触点继续被激励以保持 吸引状态。任何接触器（或继电器）使用它的辅助触点来保持它的线圈 充电被称为自锁（自我保护）这种接触称为自锁接触由于 KM的自锁作 用，当SB2释放时，电机m仍能继续启动，最终实现稳定运行。2。当按下停止按钮SB1停止电机时，接触器KM的线圈断电，其 主触点和辅助触点断开。电机与电源断开并停止运行。此时，即使松 开停止按钮，接触器的KM线圈也不会再次通电，并且由于自锁触点 断开，电机也不会自行启动。只有再次按下启动按钮 SB2,电机才能再次启动也可以这样描述：闭合开关QS启动

6、KM主触点闭合点-电机电启动运行M按SBKM线圈通电-KM常开辅助触点闭合一实现自保护停机KM主触点复位一电机M断电停机按SBrKM线圈断电-KM常开辅助触点复位一自保护释放3。线 路保护链路（1）短路保护短路时熔断熔丝Fu切断主电路（2）过载保护通过热继电器FR实现由于热继电器的热惯性相对较大，即使几倍 的额定电流流过热元件，热继电器也不会立即工作。因此，在电机启 动时间不太长的情况下，热继电器能够承受电机启动电流的冲击， 不 会工作。只有当电机长期过载时，变频器才能运行，控制电路断开， 接触器KM断电，电机主电路断开，电机停止转动，实现过载保护。（3）欠压和失压保护电机运行时，如果电源电压

7、由于某种原因消失，当电源电压恢复时， 电机会自动启动，可能会造成生产设备损坏，甚至人身事故同时，对 于电网而言，许多电动机和其他电气设备会自行启动， 这也会导致不 允许的过流和瞬时网络电压降。为了防止电机在电压恢复时自动启 动，这种保护称为失压保护或零电压保护。当电机正常运行时，电源电压的过度降低会导致一些电器被释放，造成控制电路的异常运行和可能的事故。 电源电压的过度降低也会导致电机速度下降，甚至停止运行。因此，当电源电压低于一定的允许 值时，必须切断电源，这就是欠压保护。欠压和欠压保护是通过接触器 KM的自锁触点实现的在电动机的正 常运行中，电网电压由于某种原因而消失或降低。 当电压低于接

8、触器 线圈的释放电压时，接触器释放，自锁触点断开，同时主触点断开， 从而切断电机的电源并停止电机。 如果电源电压恢复正常，电机将不 会因自锁释放而自行启动，从而避免事故。只有当操作员再次按下SB2时，电机才能启动。控制电路具有欠压和欠压保护能力后，有以 下三个优点：? ? ? 防止电机在电压严重下降时，在重载下低电压运行；同时避免电机启动造成的严重电压降；防止电源电压恢复时电机突然启动， 造成设 备和人身问题两相和三相鼠笼异步电动机降压起动电路鼠笼异步电动机采用全电压直接起动时，控制电路简单，维护工作量少,然而，并不是所有的异步电动机在任何情况下都能以全电压启动。这是因为异步电动机的全电压起动

9、电流一般可以达到额定电流的4-7倍。过大的启动电流会降低电机的使用寿命， 导致变压器的二次电压 大幅下降，降低电机本身的启动转矩，甚至使电机根本无法启动，还 会影响同一供电网络中其他设备的正常运行。 如何判断马达是否能在满压力下启动？ 一般情况下，如果电机容量小于10kW,可以直接启动。10kW以上的异步电动机是否允许直接起动，应根据电动机容量 与电力变压器容量之比来确定。对于给定的电机容量，一般用下面的 经验公式来估计Iq/Ie 3/M变压器容量（kVA）/4电机容量（KVa）其中Iq-电机全电压启动电流（a）;电机额定电流（a）如果计算结果符合 上述经验公式，一般允许全压起动，否则不允许全

10、压起动，应考虑降 压起动。有时，为了限制和减少起动转矩对机械设备的影响，允许满 压起动的电动机也采用降压起动方式。鼠笼式异步电动机降压起动有几种方法， 包括定子回路串联电阻（或 电抗）降压起动、自耦变压器降压起动、Y-降压起动、-降压起动等。所有这些方法都是为了限制启动电流 （降压后的启动电流一般为 电机额定电流的2-3倍），降低供电干线的压降，保证各用户电气设 备的正常运行。1、串联电阻（或电抗）降压起动控制电路在电机起动过程中，通常在三相定子电路串联电阻 （或电抗）来降低 定子绕组上的电压，使电机在降低的电压下起动，以达到限制起动电 流的目的一旦电机转速接近额定值，切断串联电阻 （或电抗）

11、，使电机 进入满电压正常运行。这种电路的设计思想通常是在起动过程中采用时间原理 切断串联电阻（或电抗）来完成起动过程。时间继电器的手动控制或自 动控制可在特定电路中实现。图2定子串联电阻降压起动控制电路图2定子串联电阻降压起动控制电路电机启动时，三相定子电路中 串联电阻，使电机定子绕组的电压降低，启动后电阻短路，电机仍在 正常电压下运行。这种起动方式不受电机连接形式的限制，设备简单， 因此也适用于中小型机床。这种串联电阻法也常用于机床，以限制点 动调整时的启动电流。图2（A）控制电路的工作过程如下：由SB2 KM1（电机串联电阻启动）供电，KT由（延时）KM2（短路电阻，电机正常运行）供电，由

12、SB1、KM2供 电，其主触点断开，电机停止仅用KM2的电就能使电机正常运行。然而，电路图（a） KM1和KT 总是在电机启动后通电，这是不必要的。电路图（B）解决了这个问题。 接触器KM2通电后，其动态分断触点将断开 KM1和KT, KM2将 自锁这样，电机启动后，只要 KM2通电，电机就能正常运行。串联电阻起动的优点是控制电路结构简单，成本低，运行可靠，提高了功率因数，有利于保证电网质量。然而，由于定子串联电阻的降 压启动，启动电流与定子电压成比例地减小， 而启动转矩与电压降比 的平方成比例地减小同时，每次启动都消耗大量电能。因此，三相鼠 笼异步电动机采用电阻降压起动方式，只有适用于需要稳

13、定起动的中小型电动机和起动不频繁的场合。串联电 抗降压起动通常用于大容量电机。2,串联自耦变压器降压启动控制线的线路设计思路（1）自耦变压器降压启动控制线中的,限制电机启动电流是通过自耦变压器的降压动作实现的自耦变压 器的初级连接电源，次级连接电机。自耦变压器的次级通常有3个抽 头，可以获得3个不同值的电压。使用时，可根据起动电流和起动转 矩的要求灵活选择当电机启动时，定子绕组获得的电压是自耦变压器 的次级电压。一旦启动完成，自耦变压器被切断，并且电机直接连接 到电源，从而获得自耦变压器的初级电压。电机进入全电压运行。这 种自耦变压器通常被称为启动补偿器。 该电路的设计思想与串联电阻 起动电路

14、的设计思想基本相同，电机的起动过程是根据时间原理完成 的。图3定子系列自耦变压器降压启动控制电路电路原理：闭合开关QS?启动按钮SB2、KM1和时间继电器KT同时通电，KM1常开主触 点闭合，电机通过星形连接的自耦变压器与电源连接，进行降压启 动。？时间继电器KT在一段时间后达到延迟值，其常开延迟触点闭 合，中间继电器KA通电并自锁，KA的常闭触点断开，接触器KM1 线圈断电，KM1主触点断开，自耦变压器与电网断开，KM1常开辅 助触点断开，KT线圈断电，KM1常闭触点再次闭合，在KM1断电 后，接触器KM2线圈通电，KM2主触点闭合，电机直接连接到电源,在全电压下正常工作停止按按钮SB1,

15、KM2线圈断电，电机停止转动？在自耦变压器降 压起动过程中，起动电流与起动转矩之比按变化率的平方减小。在获得相同起动转矩的情况下，采用自耦变压器降压起动从电网获得的电 流远小于采用电阻降压起动，对电网电流的影响小，功率损耗小所以 自耦变压器被称为启动补偿器换句话说，如果从电网获得相同大小的 起动电流，当自耦变压器用于降压起动时，将产生大的起动转矩。这 种起动方法通常用于大容量电机和正常运行中的星形连接。其缺点是 自耦变压器价格昂贵，相对电阻结构复杂，体积庞大，而且是根据不 连续工作系统设计制造的，不允许频繁操作。?3, y-八降压起动才$制电路（1）电路设计思想y-降压起动也称之为星形-三角形

16、降压起动，简称星形-三角形降压 起动这条线的设计思想仍然是按照时间的原则来控制启动过程。不同之处在于启动时，电机的定子绕组连接成星形，各相绕组承受的电压 为电源的相电压（220伏），从而减少了启动电流对电网的影响。在启 动后期，电机根据预设时间切换到三角形连接。 各相绕组承受的电压 为电源的线电压（380伏），电机进入正常运行。该电路可用于鼠笼式 异步电动机，其定子绕组在正常运行时连接成三角形。典型电路（2）定子绕组接入y- 降压起动的自动控制电路如图4所示图4 Y-降压启动控制线工作原理： ? ?按下启动按钮SB2,接触器KM1线圈通电，电机M连接到电源同 时，时间继电器KT和接触器KM2线

17、圈通电当接触器KM2线圈通电 时，其常开主触点闭合，电机 m定子绕组在星形连接下运行。KM2 常闭辅助触点断开，确保接触器 KM3不能通电。时间继电器 KT的 常开触点延迟闭合；常闭触点延迟断开，切断 KM2线圈的电源，主 触点断开，而常闭辅助触点闭合当接触器 KM3线圈通电时，其主触 点闭合，将电机M从星形启动切换到三角形运行。停止按SB1切断辅助电路并释放接触器。电机切断停止电路在KM2和KM3之间设有辅助触点联锁，防止它们同时动作造成短路；另外，线路切换到三角形接线运行后，KM3常闭触点断开，时间继电器KT 和接触器KM2断开，避免了 KT和KM2线圈长时间运行造成的空载 功耗，延长了它

18、们的使用寿命。三相鼠笼式异步电动机 Y-降压起动白优点是：定子绕组星形连接 时，起动电压是直接采用三角形连接时的1/3,起动电流是采用三角形连接时的1/3,起动电流特性好，电路简单，投资少。其缺点是起 动转矩降低到三角形连接法的1/3,转矩特性差。因此，该线路适用 于轻载或空载启动场合。此外，在 Y-连接时，应注意旋转方向的一致性。4、降压起动才5制电路（1）电路设计思想如前所述，y-降压起动有许多优点，但缺点是起动转矩太小能否设 计一种新的降压起动方法，具有星形连接起动电流小，不需要特殊起 动设备，三角形连接起动转矩大的优点，从而完成一个更理想的起动 过程？ 降压起动能满足这一要求起动时，电

19、机定子绕组的一部分 连接成星形，另一部分连接成三角形启动结束后， 将转换成三角形连 接，转换过程仍按时间原则控制。从图5中的绕组连接来看，它是三 角形的三条边的延伸，因此也称为延伸三角形。图5显示了电机定子绕组的抽头连接方式其中图（a）是原始状态图（b） 示出了在开始时被连接成扩展三角形的状态。 图（c）显示了正常运行状 态这种电机共有9个端子。改变定子绕组的抽头比（即N1与N2的比 值）可以改变起动过程中定子绕组上的电压大小，从而改变起动电流 和起动转矩。然而，一般来说，电机的抽头比已经是固定的，因此在 这些抽头比的范围内仅进行有限的改变。例如，通过相量计算，如果 线路电压为380伏，当N1

20、/N2=1/1时，类似自耦变压器的抽头百分比 为71 F,则相电压为264伏；当N1/N2=1/2时，当与自耦变压器相 似的抽头百分比为78 F时，相电压为290伏；当N1/N2=2/1时，与 自耦变压器相似的抽头百分比为 66下；Y-连接方式，类似于自耦变 压器的抽头百分比58%典型电路（2）定子绕组-连接电路如图6所示线工作原理：普通电机启动器对比见表传统起动器直接起动电流起动转矩 5 8 ie y/ Delta起动自耦变压器 起动现代软起动器晶闸管起动逆变器起动0 5IE 0 1.5IE 0 1.5TE1.8 2.6IE 1.7 4IE 0.5 1.5TE 0.5TE 恒压逐步起动跳至

21、0.4 0.85TE 0 - 1 TE恒流软启动，可在恒转矩和恒压下逐步起动。在线性电压斜坡启动时逐步上升，开关 2、3或45s可调自耦元件以恒定 转矩向上滑动，开关2至200s可调晶闸管在无次级恒定转矩的闭合 电路中连续启动，开关2至200s可调晶闸管在闭合电路中连续启动。 而且可以与负载启动模式恒压启动特性相匹配，冲击转矩非常高，二次冲击转矩大的冲击电流转换模式启动串联启动时间执行单元大，一次、二次、无人和无人可调开关根据控制开关的保护进行开路切换。2252个45s可调开关过载、过载阻塞、过载阻塞、过载阻塞、过流阻塞、 欠流、欠流、欠流、欠相、相位、电机过热和电流、相位、电流、相 位、相位

22、、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相 位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相 位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相位、相 位、相位、相位、相位、电气保护和监控电机过热和漏电保护漏电 保护电机过热和漏电保护负载范围电机过热和漏电保护负载范围 可在负载超过50% Te时启动，低、中功率适用负载率可独立调节,225轻负载启动可在空载或轻负载启动大功率电机，2.2800 kW, -10000kW,可在空载或轻负载下启动，可带不超过50% Te的负载启动控制 设备简单廉价。 单从y/delta截止过程开始，将产生高转换时间，将 产生有利和不利的电流

23、峰值、电流峰值和大的电压降。对于扭矩波动 和负载冲击，需要对控制设备进行大量维护。当电压变化时，会出现 大的电压降。加速和减速模式、加速和减速模式以及高电流峰值、积 分和多重积分可以独立调节。有各种瞬时扭矩波动。制动电机、制动 电机和控制设备具有完整的综合保护、完整的保护和重型设备。不需 要维护设备。不需要维护设备。注：Ie是电机的额定电流。Ue为电机 的额定电压；Te为额定扭矩。普通降压启动器的类型是限制电机的启动电流过大。当电机启动时，会引入较低的 电压。电机旋转。后，它被加到额定电压上，这称为降压起动。降低电压的方法有几 种：1,星三角启动器：电机定子绕组三相连接为y（星形），各相绕组的电压为额定电压，此 时，电机的启动电流减小，启动转矩也小，正常运行后，电机定子三 相绕组连接由启动器自动或手动转换为 d（三角形），各相绕组的电压 增加到额定电压，电机可以正常工作当星三角起动器电动运行时， 接 线可自动切