電機的五種啟動(dòng)方式比較

電機節能：電動(dòng)機在啟動(dòng)的時(shí)候有很多種方式，包括直接啟動(dòng)，自耦減壓?jiǎn)?dòng)，Y-Δ 降壓?jiǎn)?dòng)，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，變頻器啟動(dòng)等等方式。

一、概述

電動(dòng)機在啟動(dòng)的時(shí)候有很多種方式，包括直接啟動(dòng)，自耦減壓?jiǎn)?dòng)，Y-Δ 降壓?jiǎn)?dòng)，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，變頻器啟動(dòng)等等方式。

 

1、全壓直接啟動(dòng)

在電網(wǎng)容量和負載兩方面都允許全壓直接啟動(dòng)的情況下，可以考慮采用全壓直接啟動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是操縱控制方便，維護簡(jiǎn)單，而且比較經(jīng)濟。主要用于小功率電動(dòng)機的啟動(dòng)，從節約電能的角度考慮，大于11kW 的電動(dòng)機不宜用此方法。

2、自耦減壓?jiǎn)?dòng)

利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應不同負載啟動(dòng)的需要，又能得到更大的啟動(dòng)轉矩，是一種經(jīng)常被用來(lái)啟動(dòng)較大容量電動(dòng)機的減壓?jiǎn)?dòng)方式。它的最大優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)轉矩較大，當其繞組抽頭在80%處時(shí)，啟動(dòng)轉矩可達直接啟動(dòng)時(shí)的64%。并且可以通過(guò)抽頭調節啟動(dòng)轉矩。至今仍被廣泛應用。

3、Y-Δ啟動(dòng)

對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機來(lái)說(shuō)，如果在啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，待啟動(dòng)完畢后再接成三角形，就可以降低啟動(dòng)電流，減輕它對電網(wǎng)的沖擊。這樣的啟動(dòng)方式稱(chēng)為星三角減壓?jiǎn)?dòng)，或簡(jiǎn)稱(chēng)為星三角啟動(dòng)(Y-Δ 啟動(dòng))。采用星三角啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流只是原來(lái)按三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。如果直接啟動(dòng)時(shí)的啟動(dòng)電流以6～7Ie 計，則在星三角啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流才2～2.3 倍。這就是說(shuō)采用星三角啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)轉矩也降為原來(lái)按三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。適用于無(wú)載或者輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合。并且同任何別的減壓?jiǎn)?dòng)器相比較，其結構最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。除此之外，星三角啟動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當負載較輕時(shí)，可以讓電動(dòng)機在星形接法下運行。此時(shí)，額定轉矩與負載可以匹配，這樣能使電動(dòng)機的效率有所提高，并因之節約了電力消耗。

4、軟啟動(dòng)器

這是利用了可控硅的移相調壓原理來(lái)實(shí)現電動(dòng)機的調壓?jiǎn)?dòng)，主要用于電動(dòng)機的啟動(dòng)控制，啟動(dòng)效果好但成本較高。因使用了可控硅元件，可控硅工作時(shí)諧波干擾較大，對電網(wǎng)有一定的影響。

另外，電網(wǎng)的波動(dòng)也會(huì )影響可控硅元件的導通，特別是同一電網(wǎng)中有多臺可控硅設備時(shí)。因此可控硅元件的故障率較高，因為涉及到電力電子技術(shù)，因此對維護技術(shù)人員的要求也較高。

5、變頻器

變頻器是現代電動(dòng)機控制領(lǐng)域技術(shù)含量最高，控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置，它通過(guò)改變電網(wǎng)的頻率來(lái)調節電動(dòng)機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術(shù)，微機技術(shù)，因此成本高，對維護技術(shù)人員的要求也高，因此主要用在需要調速并且對速度控制要求高的領(lǐng)域。

二、減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)對比

1、減壓?jiǎn)?dòng)，常見(jiàn)的是星-三角啟動(dòng)，缺點(diǎn)是啟動(dòng)力矩小，僅適用于無(wú)載或輕載啟動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜。

2、軟啟動(dòng)，可以設置啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)初始力矩對設備實(shí)現軟啟動(dòng)與軟停止，并能限制啟動(dòng)電流，價(jià)格適中。

3、變頻啟動(dòng)，能根據設定時(shí)間平滑啟動(dòng)，并讓設備運行在設定頻率，價(jià)格較高。

三、減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)性能原理對比

1、軟啟動(dòng)器是晶閘管交流調壓技術(shù)與功率因數控制技術(shù)的結合，是通過(guò)晶閘管調壓實(shí)現電機軟啟動(dòng)、軟停車(chē)，不具備調速功能。

2、變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電機控制(調速)裝置。通過(guò)變頻控制電機運行(電壓也隨頻率變化，如v/f恒定)，是真正的高效調速方式，效率很高。變頻器能夠實(shí)現真正的軟啟動(dòng)、軟停止和高效調速。

3、減壓?jiǎn)?dòng)一般常見(jiàn)的方式是自耦減壓起動(dòng)和Y-Δ 起動(dòng)兩種，自耦減壓起動(dòng)它的最大優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)轉矩較大，當其繞組抽頭在80%處時(shí)，起動(dòng)轉矩可達直接啟動(dòng)時(shí)的64%。并且可以通過(guò)抽頭調節啟動(dòng)轉矩。至今仍被廣泛應用。

4、Y-Δ適用于無(wú)載或者輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合。并且同任何別的減壓?jiǎn)?dòng)器相比較，其結構最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。除此之外，星三角啟動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當負載較輕時(shí)，可以讓電動(dòng)機在星形接法下運行。此時(shí)，額定轉矩與負載可以匹配，這樣能使電動(dòng)機的效率有所提高，并因之節約了電力消耗。

四、減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)綜合分析

1、價(jià)格問(wèn)題

自然是變頻器最貴，Y-Δ、自耦減壓?jiǎn)?dòng)相對便宜。對于投入較小的項目，經(jīng)濟性就會(huì )成為首選。

2、可控問(wèn)題

Y-Δ、自耦減壓?jiǎn)?dòng)簡(jiǎn)單，但僅僅只是啟動(dòng)。但在自動(dòng)化程度高的場(chǎng)合，估計就會(huì )使用得較少，甚至軟啟也少。而通過(guò)變頻器調控電機，包括轉速、電壓等就遠不是減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)所能比擬的。所以變頻器在大型或自動(dòng)化程度高的生產(chǎn)線(xiàn)就是首選了。

3、組網(wǎng)通訊

變頻器本身可以通過(guò)自身集成的或擴展的通訊口實(shí)現網(wǎng)絡(luò )監控。軟啟還能做一些監控，但要實(shí)現電機的實(shí)時(shí)監控，也是減壓?jiǎn)?dòng)、軟啟動(dòng)所不能比擬的。

4、維護方面

由于Y-Δ、自耦減壓?jiǎn)?dòng)本身就比較簡(jiǎn)單，自然維護起來(lái)也最簡(jiǎn)單。我其實(shí)很反對使用軟啟，如果不選擇變頻器，肯定會(huì )直接選擇Y-Δ或自耦減壓?jiǎn)?dòng)。變頻器能完成實(shí)現電機的軟啟軟停，所以在相對負載較大的場(chǎng)合，Y-Δ、自耦減壓?jiǎn)?dòng)或軟啟動(dòng)都比不上變頻器。

五、補充知識對比

1.軟啟動(dòng)器和變頻器

變頻器和軟啟動(dòng)設備都屬于降壓?jiǎn)?dòng)范疇，變頻器雖然降頻后大部分會(huì )降壓，但是，恒轉矩是全壓。軟啟動(dòng)是通過(guò)改變晶閘管的導通角來(lái)達到由電壓0到全電壓的啟動(dòng)過(guò)程。變頻器是全程控制，而且可以由儀表信號來(lái)控制任何時(shí)段的電機轉速，軟啟動(dòng)器只能在電機啟動(dòng)和停止時(shí)起到降壓的目的。

2.電機啟動(dòng)方式

電動(dòng)機啟動(dòng)常用方法：全壓直接啟動(dòng)、自耦減壓?jiǎn)?dòng)、Y-Δ啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)等。在電網(wǎng)和負載兩方面都允許的情況下，電動(dòng)機以直接啟動(dòng)為宜，因為操縱控制方便，而且比較經(jīng)濟。自耦減壓?jiǎn)?dòng)經(jīng)常被用來(lái)啟動(dòng)較大容量鼠籠式異步電動(dòng)機，雖然自耦減壓?jiǎn)?dòng)是一種老式的起動(dòng)設備，但利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應多種負載起動(dòng)的需要，又能得到更大的啟動(dòng)轉矩，加之還因裝設有熱繼電器和低電壓脫扣器而具有完善的過(guò)載和失壓保護而被廣泛應用。星三角啟動(dòng)方式電流特性很好，而轉矩特性差，故只適應于無(wú)載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合，但這種方式結構最簡(jiǎn)單，價(jià)格最便宜，在輕載運行中可以節約電力消耗。以上這些啟動(dòng)方式都屬于有級減壓?jiǎn)?dòng)，存在明顯缺點(diǎn)，即啟動(dòng)過(guò)程中出現二次沖擊電流。

3.軟啟動(dòng)與傳統減壓?jiǎn)?dòng)方式對比

①無(wú)沖擊電流

軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)電機時(shí)，通過(guò)逐漸增大晶閘管導通角，使電機啟動(dòng)電流從零線(xiàn)性上升至設定值。對電機無(wú)沖擊，提高了供電可靠性，平穩啟動(dòng)，減少對負載機械的沖擊轉矩，延長(cháng)機器使用壽命。

②有軟停車(chē)功能

即平滑減速，逐漸停機，它可以克服瞬間斷電停機的弊病，減輕對重載機械的沖擊，避免高程供水系統的水錘效應，減少設備損壞。

③啟動(dòng)參數可調根據負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地無(wú)級調整至最佳的啟動(dòng)電流。

軟啟動(dòng)器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品，變頻器是用于需要調速的 地方，其輸出不但改變電壓而且同時(shí)改變頻率;軟啟動(dòng)器實(shí)際上是個(gè)調壓器，用于電機啟動(dòng)時(shí)，輸出只改變電壓并沒(méi)有改變頻率。

變頻器具備所有軟啟動(dòng)器功能，但它的價(jià)格比軟啟動(dòng)器貴得多，結構也復雜得多。

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