...机配件浅析三相异步电动机的起动方式
杨学华
[摘 要]本文简单介绍了船舶异步电动机全压起动、降压起动方式。降压方法有星三角起动、电阻降压起动、自耦变压器降压起动以及变频起动。指出降压后的起动电流为电动机额定电流的2～3倍，减小了供电电路的电压降，避免了对电网造成大的冲击，保障了其他设备的正常运行。
[关键词]全压起动；降压起动；星三角起动；自耦降压启动；电阻降压起动
中图分类号：TP548.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）35-0041-01
1 引言
在远洋船舶上，因受船舶结构、工作空间与工作环境的影响，船舶上的发动机组的大小与数量和发电量都受到了局限，而船上为满足正常的航行与船员生活的需求，需要许多大小不一的水泵、油泵和风机，这些设备都需要用异步电动机来拖动，电动机功率大的可达到几百千瓦，而小的只有几十瓦，如果这些电动机都采用直接起动的话，功率大的电动机的起动电流就会很大（是额定电流的4～7倍），这样会对电网造成大的冲击，使整个电网的供电品质下降，甚至会因过载而导致跳闸；并且也会对异步电动机本体及负载带来不利影响。因此，对于研究异步电动机如何控制起动电流，具有重要的意义。
2 全压起动
异步电动机的起动方式一般分为两种：全压起动和降压起动。
直接起动是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动，因此也称为全压起动。但它的缺点非常突出，就是起动电流大。一台电动机采用直接起动，要受电网容量的限制，因为电动机加的是额定电压，旋转磁场较强，转子切割磁力线的速度很快，所以起动电流很大，是额定电流的4～7倍。这样大的电流通过线路会造成较大的电压降。由于转矩与电压的平方成正比，电网电压降低会使电动机因本身起动转矩减小而不能起动。此外，还会影响电网上其他电器的正常工作。如果电动机功率较小，则上述问题不太突出。
目前船舶上规定功率在22kW以下的电动机可采用直接起动，功率在22kW以上的电动机则必须采用降压起动。
3 降压起动
通常，异步电动机常用的降压起动方式分为星三角起动、电阻降压起动、自耦变压器降压起动、变频起动、软起动器降压起动、延边三角形换接和串电抗器等。一般降压后的起动电流为电动机额定电流的2～3倍，从而减小了供电电路的电压降，避免了对电网造成大的冲击，保障了其他设备的正常运行。目前船舶上最常用的降压起动方式主要是星三角起动、自耦变压器降压起动和电阻降压起动。
3.1 星三角换接降压起动
星三角起动（Y-△起动），即在起动时将定子绕组接成星形，待起动后再接成三角形运行，以此降低起动电流，减小对电网的冲击，电路图如图1所示。采用星三角起动时起动电流是三角形接法直接起动时的1/3。起动电流降低，起动转矩也降为三角形接法直接起动时的1/3。因此，采用星三角起动方式时，电流特性很好。并且星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并节约了电力消耗。由于起动转矩小，星三角降压起动方式适用于空载或者轻载起动的环节，如船舶上收放缆绳的绞车就使用此起动方式。
3.2 自耦变压器降压起动
自耦变压器降压起动是将其一次侧接供电电源，二次侧（即一次侧的一部分）接到电动机定子绕组上，待电动机起动到转速基本稳定时，再切除自耦变压器，将电动机定子绕组直接接入供电电源，电动机转入全电压运转，电路图如图2所示。
这种起动方法对电动机本身来说，降低了电动机的起动电压和起动电流，仍符合电流与电压成正比，转矩与电压的平方成正比这个规律。假若自耦变压器的抽头变比为1：2，则电动机的起动电压和电流都降到全压起动的一半，起动转矩降低到全压起动的1/4。但是，需要强调的是此时配电线路中的电流（即自耦变压器一次侧的电流）比电动机中的电流（即自耦变压器二次侧的电流）又小了一半，这样使配电线路中的电流也下降到全压起动时的1/4，即这种起动方式显著地降低了配电系统中的电流和压降。因此，在船舶上，功率很大的电动机，都使用这种降压起动的方式，比如570kw的艏侧推主電动机。其主要的原因就是它能更好的减小配电线路的电流和压降，对配电系统冲击较小。
3.3 电阻降压起动
电阻降压起动是在电动机起动时，在三相定子电路中串接电阻，使电动机定子绕组电压降低，以达到限制起动电流的目的。一旦电动机转速接近额定值时，将电阻切除，使电动机在额定电压下正常运行。这种降压起动方式，在现有的船舶上一般不直接采用，而是把此作为一个降压起动的过渡，比如在星三角降压起动电路中，先进行星形起动，然后再进行串电阻二次降压，最后到三角形的正常运转。比如应急舵机就是如此，主电路图如图3所示。
3.4 变频起动
变频起动是在变频调速系统中，用逐步提高电动机定子绕组的供电频率来提高电动机的速度。这种起动方式可以随意调节电动机的供电频率、端电压和起动电流，随意调节起动转矩。但因其起动设备复杂，故障率高，价格昂贵，在船舶上使用较少，只有在杂物电梯的门机电路中有所体现。
四.结束语
电动机的降压起动方式经星三角起动、自耦降压起动发展到软起动、变频起动，投资成本也逐渐增高。但因船舶环境与空间以及其价格因素的影响，目前在船舶中，电动机降压起动还是以传统的降压方式为主，但随着技术的发展，电动机起动设备选择智能型软起动器、变频器，必然是未来的发展趋势。
参考文献
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