1、电动机不同启动方式特性比较电机启动时面临的主要问题是启动电流比较大，有时还要控制启动转矩，必须采用合适的启动方法，常见的启动方法有：直接启动、 Y 启动、原边串联电抗启动 (primary reactor ?)、自耦降压启动、固态软启动等方法。不同启动方式的特点如下：1、直接启动，Across the line如图 1 所示，直接将交流接触器串联到启动回路中，此方法属于全压启动。设备最简单，价格最便宜。但启动电流约为额定电流68 倍，加速电机老化；同时全压启动容易导致如齿轮、皮带、链条等传动机构失效。另外容易引起较大的线路压降，影响到其它的用户，因此一些地方规定，若有独立变压器，电机启动频繁时
2、，电机容量小于变压器容量的 20%时允许直接启动；若启动不频繁，电机容量小于变压器容量的 30%时才允许直接启动；若没有独立变压器，电动机直接启动时所产生的电压降不应超过 5% 。一般来讲，2030kW 以下的异步电动机一般都采用直接启动的，也需要大容量的交流接触器。图 1：直接启动方式 图 2：星三角转换启动2、Y 启动， Wye-Delta如图 2 所示，顾名思义，此启动方式的基本思路是利用“相电压是线电压 3 倍”的关系，在启动时将采用三角形接法的电机绕组转变为星型接法，从而将启动电压降为直接启动的 1/3，为电压调整方法。该方法最大的限制是只能用于绕组采用三角形接法的电机，目前，410
3、0kW 电机，特别是一些更大功率的电机绕组基本上设计成三角形接法，为可能使用此启动方法创造了条件。其具有结构紧凑、体积小、成本低、寿命长、方便选型、动作可靠等特点。但启动力矩是固定不可调的，而且当电机的额定电流比较大时，由于其接触器在转换时会由于电流过大产生拉弧现象，对电网冲击较大。3、自耦合变压启动， Autotransformer电压调整法，利用三相自耦变压器将电动机启动过程中的端电压降低，基本原理如图 3 所示。不同位置的电压抽头对应不同的输出电压，实现电压的分级(大多厂家都为 50%、65% 、 80% 档) 调整。但此种方式不能依据负荷的情况灵活调节启动过程；不同级之间过渡时回产生较
4、大的机械冲击，接触器维护费用比较高，价格也比较高；尺寸比较大，需要一定的安装空间；停机过程不可控制。本方法适用于容量较大的电机，且能适应不同的供电电压，与其它方式相比，可有效降低启动电流，是一种常用的启动方式。4、原边串联电抗启动， Primary reactor图 3：自耦降压启动该方法的定义参照变压器的术语，在笼型异步电机中，定子电路产生感应磁场，类似变压器的原边绕组因而得名。电机启动时，在定子回路中接入分压电阻，使定子两端的电压小于电网电压，从而可以一定程度的降低启动电流。但在频繁启动的场合，容易引起电阻发热。在高压电机中，通常接入电抗。待电机启动后，再将电（阻）抗短路。5、固态软启动，
5、Solid State Starter软启动器实质上是一个晶闸管调压调速装置，串接于电源与被控电机之间，联结方式如图 4 所示。用软启动器启动电机时，通过改变其内部晶闸管的导通角，调节输出电压，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，电动机逐渐加速，直至晶闸管全导通，赋予电机全电压，启动结束，电动机工作在额定电压的机械特性上，即为软启动。与传统的降压启动相比不同之处是：无冲击电流。恒流启动。软启动器可以引入电流闭环控制，使电机在启动过程中保持恒流，确保电机平稳启动。根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的启动电流。软启动一般具有以下几种启动方式： (1) U 斜坡升压软启
6、动这种启动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机启动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。 图 4：软启动器示意图(2) 斜坡恒流软启动这种启动方式提供电流限幅(如 200500 电机额定电流可调) ，在电动机启动的初始阶段启动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至启动完毕。加速时间在一定范围内可调(如1999s)。启动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则启动转矩大，启动时间短。该启动方式应用最多，尤其适应于风机、泵类负载的启动。
7、(3) 阶跃启动开机时，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃启动。通过调节启动电流设定值，可以达到快速启动效果。 (4)脉冲冲击启动在启动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升。该启动方法，在一般负载中很少应用，适应于重载并需克服较大静摩擦力的启动场合。如皮带运输机和搅拌机等静阻力矩比较大，必须要施加一个短时的大启动力矩，以克服大的静摩擦力。它可以短时输出最大达 95的额定电压( 相当于 90直接启动转矩)，且 0400ms 可调。一般来讲，软启动器具有以下一些功能：(1) 软停车功能 电机停车时，传统的控制方式都是通过瞬时停电完成的。但
8、有许多应用场合，不允许电机瞬时关机。例如：高层建筑、大楼的水泵系统，如果瞬时停机，会产生巨大的“水锤 ”效应，使管道甚至水泵受到损坏。为减少和防止“水锤” 效应，需要电机逐渐停机，采用软启动器能满足这一要求。在泵站中，应用软停车技术可减少泵站管道、阀门、水泵损坏情况，降低维修工作量和维修费用。停车的时间根据实际需要可在 0120s 调整。 软启动器亦可如传统停车方式停车。(2) 轻载节能功能笼型异步电机是感性负载，在运行中，定子线圈绕组中的电流落后于电压。如电机工作电压不变，处于轻载时，功率因数低，处于重载时，功率因数高。软启动器能实现在轻载时，通过降低电机端电压，提高功率因数减少电机的铜耗、
9、铁耗，达到轻载节能的目的；负载重时，则提高电机端电压确保电机正常运行。另外，软启动器还具有各种保护功能，如过载保护、缺相保护、过热保护等。软启动器的优点 上述的软启动器的功能并不是所有的软启动器都具备的，各家公司的产品均有各自不同的特点，其功能、技术指标各不相同，应根据实际需要进行选择。但是所有软启动器的优点可以归结为以下几点： (1) 启动电流调节灵活，可设计为多种工况用启动器，其自带的微机控制部件可实现比较复杂的控制策略，应用广泛。 (2) 应用这种节能启动器可避免传统启动器经常更换接触器触头，减少了修理费，同时具有体积小、重量轻、调整方便等一系列优点。(3) 恒流软启动减少了电机的启动电
10、流，减少了启动电流对电网的冲击和对电机及设备的启动冲击转矩。 (4) 使电动机在空载和轻载时减少了电动机的有功损耗、无功损耗，提高了功率因数，减少了线路损耗。 (5) 由于减少了电动机损耗，从而降低了电动机的工作温度，延长了电动机寿命。 (6) 其软停车功能减小了设备的制动冲击转矩。同时它所提供的快速制动功能，又满足了在紧急情况下，需要紧急制动的要求。(7) 由于降低了电动机的工作温度和减少了电动机启动和制动冲击转矩，从而减少了电动机和设备的维护检修。 (8)软启动器本身所具备的完善的保护功能，减少了设备保护装置费用。也正因为软启动器具有这些优点，才使其得到广泛应用。原则上，鼠笼式异步电动机凡
11、不需要调速的各种场合都可适用。目前的应用范围是交流 380V660V，电机功率可以从几千瓦到 800千瓦。 软启动器特别适用于各种泵类负载或风机负载，需要软启动与软停车的场合。同样对于变负载工况、电机长期处于轻载运行，只有短时或瞬时处于重载的场合，应用软启动器 (不带旁路接触器) 则具有轻载节能的效果，有很多的实例证明软启动的节电效率最高可达 20以上，设备空载或轻载运行时间所占的比例越大，节能效果越明显。另外特别指出的是，软启动器具有的功能一般变频器都具备，但软启动器不会改变电源频率。下表中对不同启动方式的性能特点进行了对比：表 1：不同启动方式的对比直接启动 星三角转换启动初级电抗启动自耦
12、降压启动软启动启动电流68（与额定值相比，其它同）2.314电压 U1N312.84电压 0.64U1N 与启动模式有关启动转矩2 0.683 0.683 0.840 与启动模式有关价格 便宜 便宜 较高 依配制而定，一般来比较高优缺点 大的启动转矩，但启动电流也非常大，对电网造成冲击，容易损坏电机及相关电气设备；电网容量足够大且不发生频繁启动，特别是电机功率比较小的场合可以使用。简便易行，目前在 380V范围内可直接选择配套启动器，高压时要定制；在切换时产生尖峰电流，对设备有冲击。降压比固定，适用于空载或轻载启动的场合。设备简单，启动电流的下降与连接电抗的值有关，但计算表明，其启动转矩的下降快于电流的下降，因此比较适用于中等容量电机，要求平稳启动，空载或极轻载的情况。设备需要一定的安装空间，价格比较高，但可灵活选用降压比率，以适应不同的应用场合，是传统降压启动方式中应用最广的一种。设备集成度比较高，可根据需要灵活的设定启动方式，此外还有一些额外的功能如轻载节能等，自动化程度比较高，但价格比较贵，使用中元件要发热，安装使用时要注意。是一种推广非常快的启动方式。
