啟動電流是指電器設備(感性負載)在剛啟動時的沖擊電流,是電機或感性負載通電瞬間到運行平穩的短暫時間內的電流變化量,這個電流一般是額定電流的4~7倍,國家規定,為了線路的運行安全及其它電氣設備的正常運行,大功率的電動機必須加裝啟動設備,以降低啟動電流。
圖示:電機啟動電流變化示意圖
電機啟動的過程是一個動態變化的過程,在實際測試過程中想要準確測試,一般采用高采樣率的波形記錄儀或者具備波形記錄功能的測試儀器完成。以高采樣率的測試儀器對被測電量進行記錄并且繪制瞬態波形或趨勢曲線,一般由以下幾種測試方式:
用示波器來測——在電機啟動回路中安裝一個變比比較大(可根據電機的功率,或廠家提供的參數選擇)電流傳感器,電流傳感器的二次繞組接入示波器,即可完成測量。
用故障錄波裝置來測——在電機啟動回路中安裝電流傳感器,電流傳感器的二次繞組接入故障錄波裝置,在電機啟動過程中啟動錄波,即可測量。
用便攜式電能質量分析儀來測——在電機啟動回路中安裝電流傳感器,電流傳感器的二次繞組接入便攜式電能質量分析儀,在電機啟動過程中測量。
用高端電機測試系統來測試——通過設置測功機傳感器變比和同步源等參數,可以有效對啟動電流進行測試。
用功率分析儀來測——功率分析儀是一種通用測試儀器,也是現代電機測試臺架的必要組成部件,可以準確對電機各項參數進行高精度測試。銀河電氣WP4000變頻功率分析儀采用大儀器技術,前端傳感器與分析儀集成為一個有機的整體,采用不低于250Khz高采樣率對被試參量進行采樣;同時WP4000開放原始波形以太網端口,在準確提供穩態測試參數的調試,用戶可以獲取記錄電機啟動過程的瞬態波形參數,完整再現電機的啟動過程。
常見的減小啟動電流的啟動方法有直接啟動,串電阻啟動,自藕變壓器啟動,星三角減壓啟動及變頻器啟動等。
直接啟動是一種非常簡單、經濟和可靠的啟動方式。直接啟動就是將電動機的定子繞組直接接入電源,在額定電壓下啟動,具有啟動轉矩大、啟動時間短的特點。全壓啟動時電流大,而啟動轉矩不大,操作方便,啟動迅速,但是這種啟動方式對電網容量和負載要求比較大,一般應用于1W以下的電機啟動。
電機串電阻啟動就是一種降壓啟動的方法。在電機啟動過程中,在定子繞組電路中串聯電阻,當啟動電流通過時,就在電阻上產生電壓降,這樣就減少了加在定子繞組上面的電壓,從而達到減小啟動電流目的。
自耦變壓器啟動是一種經常被用來啟動較大容量電動機的減壓啟動方式。利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應不同負載啟動的需要,又能得到更大的啟動轉矩,同時,自耦變壓器啟動最大優點就是啟動轉矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,啟動轉矩可達直接啟動時轉矩的64%,并且可以通過抽頭調節啟動轉矩。
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機來說,如果在啟動時將定子繞組接成星形,待啟動完畢后再接成三角形,就可以降低啟動電流,減輕它對電網的沖擊。這樣的啟動方式稱為星三角減壓啟動,或簡稱為星三角啟動(y-δ啟動)。
采用星三角啟動時,啟動電流只是原來按三角形接法直接啟動時的1/3。在星三角啟動時,啟動電流才2~2.3倍。也就是說采用星三角啟動時,啟動轉矩也降為原來按三角形接法直接啟動時的1/3。星三角啟動一般適用于無載或者輕載啟動的場合,并且同任何別的減壓啟動器相比較,其結構最簡單,價格也最便宜。除此之外,星三角啟動方式還有一個優點,即當負載較輕時,可以讓電動機在星形接法下運行。此時,額定轉矩與負載可以匹配,這樣能使電動機的效率有所提高,這樣也可以節約電力消耗。
變頻器是現在電動機控制領域技術含量最高,控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置,它通過改變電網的頻率來調節電動機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術,微機技術,所以變頻啟動的成本高,對維護技術人員的要求也高,因此主要用在需要調速并且對速度控制精度要求高的領域。
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