李繼忍

（棗礦集團(tuán)八億橡膠輸送帶公司，山東 棗莊 277000）

電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)故障分析與改進(jìn)

李繼忍

（棗礦集團(tuán)八億橡膠輸送帶公司，山東 棗莊 277000）

通常交流異步電動(dòng)機(jī)采用的降壓起動(dòng)方式有：星三角啟動(dòng)、自耦降壓起動(dòng)、串電抗器（電阻）降壓啟動(dòng)、延邊三角形啟動(dòng)等，在電路控制中他們都有一個(gè)共同的裝置：星點(diǎn)接觸器。本文介紹了以星三角啟動(dòng)為例，星點(diǎn)接觸器出現(xiàn)一個(gè)斷相故障時(shí)的起動(dòng)數(shù)據(jù)分析與改進(jìn)原理。改進(jìn)后降低了故障點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了交流異步電動(dòng)機(jī)在降壓起動(dòng)過程中的安全性與可靠性。

降壓起動(dòng)；電路控制；星點(diǎn)故障；數(shù)據(jù)分析

0 引言

目前，電力拖動(dòng)被廣泛用于煤炭、機(jī)械、石油、冶金、交通、紡織、輕工、國防和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)占有重要地位，是社會(huì)生產(chǎn)不可缺少的一種傳動(dòng)方式。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，電網(wǎng)總負(fù)載中，動(dòng)力負(fù)載約占59%，而異步電動(dòng)機(jī)占總動(dòng)力負(fù)載的85%。由此可知異步電動(dòng)機(jī)在生產(chǎn)中的重要性。而異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)是電力拖動(dòng)的重要組成部分，是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常見的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)和控制方式。

1 星三角起動(dòng)分析

星三角降壓啟動(dòng)時(shí)，是把異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成星形（Y），以降低啟動(dòng)電壓，限制啟動(dòng)電流；等到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再把其定子繞組改接成三角形（△），因而使得電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行。采用星形-三角形啟動(dòng)方式，啟動(dòng)電流小不會(huì)對電網(wǎng)造成過大的沖擊，但是轉(zhuǎn)矩會(huì)變小，只能適用于無載或者輕載啟動(dòng)的場合。星三角降壓啟動(dòng)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是價(jià)格低廉、設(shè)備簡單，因而獲得較廣泛使用。星三角降壓起動(dòng)中（圖1-1），設(shè)電網(wǎng)電壓為U，電動(dòng)機(jī)每相阻抗為Z。如果三角形連接直接啟動(dòng)，每相繞組的電壓為U，流經(jīng)每相繞組的電流為U/ Z。因?yàn)槎ㄗ永@組為三角形連接，線電流等于相電流的倍，由電網(wǎng)供給的啟動(dòng)電流為如果Y連接啟動(dòng)，每相繞組電壓降低為U/√3，流過每相繞組的電流，因?yàn)槎ㄗ永@組為Y連接，線電流等于相電流，由此可知電網(wǎng)供給的啟動(dòng)電流是。

即電動(dòng)機(jī)星三角降壓啟動(dòng)時(shí)，由電網(wǎng)供給的啟動(dòng)電流可減小到原來的1/3，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也減小到原來的1/3。

星三角啟動(dòng)的控制線路（圖1-2）中必須保證接觸器KM2和KM3一個(gè)吸合時(shí)，另一個(gè)不能吸合，這就叫做互鎖。一般的方法是在控制線路中接觸器KM2與KM3線圈的支路里分別串聯(lián)對方的一個(gè)常閉輔助觸點(diǎn)。因此，任一接觸器線圈能否被接通，都將取決于另一個(gè)接觸器是否處在釋放狀態(tài)，如果KM2已接通，其常閉輔助觸點(diǎn)把KM3的線圈斷電，從而保證接觸器KM2與KM3不會(huì)同時(shí)吸合。這一對常閉輔助觸點(diǎn)叫做互鎖觸點(diǎn)。

2 星點(diǎn)故障分析

異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)特性的問題就是啟動(dòng)電流大。電動(dòng)機(jī)在額定電壓下的啟動(dòng)電流通常是額定電流的4～7倍。啟動(dòng)電流太大有兩個(gè)方面的影響：一是影響電源的電壓，很大的啟動(dòng)電流將產(chǎn)生較大的線路阻抗，使得電源電壓下降，同時(shí)若電源容量較小會(huì)使電壓降的更多，很可能會(huì)影響到該電源上其它電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。而是較大的啟動(dòng)電流會(huì)在線路及電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生損耗引起發(fā)熱，特別注意的是當(dāng)加速力矩較小而機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，啟動(dòng)很慢的情況下，損耗會(huì)更多而發(fā)熱也會(huì)更嚴(yán)重。因此必須實(shí)施降壓啟動(dòng)。

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)在轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)部所產(chǎn)生的電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)對稱的三相交流電通過三相定子繞組時(shí)，會(huì)在空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢及感應(yīng)電流，且轉(zhuǎn)速低于同步速并與同步旋轉(zhuǎn)方向一致。如果電動(dòng)機(jī)降壓啟動(dòng)處在星點(diǎn)閉合時(shí)刻而星點(diǎn)接觸器有任一觸點(diǎn)出現(xiàn)開路現(xiàn)象時(shí)，根據(jù)電機(jī)學(xué)原理其定子繞組不可能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)力矩為零，電機(jī)只震動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)際上是處于短路狀態(tài)，其短路電流為額定電流的3.464--6.062倍，比電動(dòng)機(jī)額定電流大的多，若熱繼電器不靈敏的話，電機(jī)迅速發(fā)熱甚至燒壞。此時(shí)一般情況下的處理方式是進(jìn)行更換星點(diǎn)接觸器。

3 星點(diǎn)改進(jìn)方式

如圖（1-2），當(dāng)合上電源開關(guān)QS，按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，接觸器KM1、KM3和時(shí)間繼電器KT線圈通電，接觸器KM1主觸點(diǎn)和自鎖觸點(diǎn)均閉合。電動(dòng)機(jī)按Y形接法啟動(dòng)，此時(shí)，若接觸器KM3其中任一觸點(diǎn)出現(xiàn)開路故障時(shí)，電動(dòng)機(jī)無法正常運(yùn)行甚至燒壞。如果把主線路中星點(diǎn)接觸器接法改造為如圖（1-3）接觸器KM3。如此改進(jìn)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)公共回路保證了星點(diǎn)有效閉合，所以星點(diǎn)接觸器KM3不論任何一相觸點(diǎn)出現(xiàn)開路故障或者是虛接現(xiàn)象，都不會(huì)出現(xiàn)設(shè)備安全問題而影響正常使用，也不用更換接觸器。

改進(jìn)后不但能提高設(shè)備運(yùn)行效率，而且減少設(shè)備故障率、降低設(shè)備維修成本。

［1］周鶚，電機(jī)學(xué)［M］.中國電力出版社，1999（02）.

［2］彭鴻才.電機(jī)原理及拖動(dòng)（第二版）［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2008（04）.

［3］陳伯時(shí).電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)（第三版）［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2010（07）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.152

李繼忍（1985-），男，山東滕州人，專科，山東億和橡膠輸送帶有限公司設(shè)備部部長，研究方向∶自動(dòng)化。