當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速為零時,加上額定電壓而啟動瞬間的線電流稱為啟動電流。異步電動機(jī)直接啟動時。其啟動電流很大可達(dá)額定電流的4~7倍,是影響異步電動機(jī)啟動性能的主要因素。
啟動電流大,對電動機(jī)本身和電網(wǎng)電源都有影響。首先。是使電網(wǎng)電壓瞬間下降。特別在電源容量(電力變壓器容量川、和大功率電動機(jī)啟動的情況下,電壓下降更大,不僅使該臺電動機(jī)啟動困難,還影響到電源線路上其他電動機(jī)的正常運(yùn)行和啟動困難(因?yàn)殡妱訖C(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比)。另一方面,過大的啟動電流將使電動機(jī)和線路上的電能損耗增加。特別是在頻繁啟動、啟動較慢、或啟動過程較長的情況下,電能損耗更大,發(fā)熱嚴(yán)重。所以,在啟動時對供電線路電壓降有影響的電動機(jī)應(yīng)限制其啟動電流。
啟動電流是指電氣設(shè)備(感性負(fù)載)在剛啟動時的沖擊電流,是電機(jī)或感性負(fù)載通電的瞬間到運(yùn)行平穩(wěn)的短暫的時間內(nèi)的電流的變化量,這個電流一般是額定電流的4-7倍,國家規(guī)定,為了線路的運(yùn)行安全及其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行,大功率的發(fā)動機(jī)必須加裝啟動設(shè)備,以降低啟動電流。沖擊電流是指輸入電壓按規(guī)定時間間隔接通或斷開時,輸入電流達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)前所通過的最大瞬間電流。常見的交流電機(jī)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的方法來減小對電網(wǎng)的影響.
這里有必要提一個概念——電磁轉(zhuǎn)矩
電磁轉(zhuǎn)矩(t)是由轉(zhuǎn)子中各個載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下受到的電磁力對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。
三相異步電動機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩有三種表達(dá)式:如圖1 從上面的式子可以知道m(xù)∝u12 轉(zhuǎn)矩與電源電壓的平方成正比,設(shè)正常輸入電壓時負(fù)載轉(zhuǎn)矩為m2 ,電壓下降使電磁轉(zhuǎn)矩m下降很多;由于m2不變,所以m小于m2平衡關(guān)系受到破壞,導(dǎo)致電動機(jī)轉(zhuǎn)速的下降,轉(zhuǎn)差率s上升;它又引起轉(zhuǎn)子電壓平衡方程式的變化,使轉(zhuǎn)子電流i2上升。也就是定子電流i1隨之增加(由變壓器關(guān)系可以知道);同時i2增加也是電動機(jī)軸上送出的轉(zhuǎn)矩m又回升,直到與m2相等為止。這時電動機(jī)轉(zhuǎn)速又趨于新的穩(wěn)定值。這就是啟動電流大且啟動同時會造成電壓下降的原因。
如果覺得難以理解的話可以這么說:當(dāng)感應(yīng)電動機(jī)處在停止?fàn)顟B(tài)時,從電磁的角度看,就象變壓器,接到電源去的定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次線圈,成閉路的轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器被短路的二次線圈;定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組間無電的的聯(lián)系,只有磁的聯(lián)系,磁通經(jīng)定子、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯成閉路。當(dāng)合閘瞬間,轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)起來,旋轉(zhuǎn)磁場以最大的切割速度——同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子繞組,使轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)起可能達(dá)到的最高的電勢,因而,在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中流過很大的電流,這個電流產(chǎn)生抵消定子磁場的磁能,就象變壓器二次磁通要抵消一次磁通的作用一樣。而定子方面為了維護(hù)與該時電源電壓相適應(yīng)的原有磁通,遂自動增加電流。因?yàn)榇藭r轉(zhuǎn)子的電流很大,故定子電流也增得很大,甚至高達(dá)額定電流的4~7倍,這就是啟動電流大的緣由。啟動后電流為什么小:隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速增高,定子磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度減小,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢減小,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流也減小,于是定子電流中用來抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的影響的那部分電流也減小,所以定子電流就從大到小,直到正常。
三相鼠籠異步電機(jī)的啟動電流一般是4~7倍,但是不是絕對的。不過一般要求電機(jī)的起動電流不能超過其額定電流的2~5倍。電機(jī)功率超過30kw的電動機(jī)不適合頻繁啟動,因?yàn)?0kw以上電機(jī)啟動電流一般為額定電流的6-7倍,頻繁啟動會增加電機(jī)溫升,造成燒毀電機(jī)的可能。
一般交流電動機(jī)是異步電動機(jī),它的直接啟動電流約是額定電流的4-7倍,電機(jī)小,則是7倍,電機(jī)大,則是5-4倍。因?yàn)榻涣麟妱訖C(jī)有阻抗,不像直流電動機(jī)只有電阻,所以啟動電流不可能有十幾倍。對于同一臺電機(jī)來說,不管重載輕載,它的啟動電流是一樣的。僅僅在用儀表測量時看起來有點(diǎn)不一樣。因?yàn)檩p載時,電機(jī)啟動較快,當(dāng)儀表指針還未升到最大時,電機(jī)已起來了,電流開始下降,因此看上去電流較小。而當(dāng)重載時,電機(jī)啟動慢,儀表基本能跟上電流的變化,看起來電流較大。實(shí)際是一樣的。