电机降压启动原理、方法与注意事项

   在工业生产中，电机作为动力源广泛应用于各种设备。然而，电机启动瞬间会产生较大的电流冲击，可能对电网和设备造成损害。为了解决这一问题，降压启动技术应运而生。本文将详细介绍降压启动的原理、常见方法以及相关注意事项，让您全面了解这一重要的电气技术。

   一、降压启动是什么？

当启动电动机或其他设备时，直接接入额定电压可能会产生过大的起动电流，对电网和设备本身造成较大冲击。降压启动则是通过降低供电电压，减小起动时的电流和机械应力，从而保护设备和电力系统。这就好比汽车起步时，先轻踩油门让发动机缓慢提升转速，而不是一脚将油门踩到底，避免了因瞬间提速过快而对发动机和传动系统造成损伤。

   二、降压启动的方法

   （一）星三角降压启动

   采用星三角启动时，启动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直接起动时的起动电流以6～7Ie计，则在星三角起动时，起动电流才2～2.3倍。同时启动电压也只是为原来三角形接法直接启动时的根号三分之一。起动电流降低了，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。

   注意事项

   电机绕组的额定电压必须为 380V（即额定电压 380V 接法为三角形接法）才能进行星形 - 三角形转换。

   最好在主回路中使用空开，因为星形与三角形运行时电机转向可能不一致，防止因转向错误导致设备故障或安全事故。

   （二）自耦变压器降压启动

   自耦变压器降压启动是利用自耦变压器来降低加在电动机定子绕组上的启动电压。启动时，电动机通过自耦变压器获得较低的电压，待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，恢复正常运行电压。这类似于给电机提供了一个“缓冲器”，让它在启动初期以较低的电压平稳起步，然后再过渡到正常电压运行。

   这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。手动控制相对简单，但在操作过程中可能需要人工干预；自动控制则更加智能化，能够根据预设的程序自动完成启动过程，提高了启动的准确性和可靠性。

   三、如何判断是否需要降压启动？

   根据《GB50055 - 2011 通用用电设备配电设计规范》，判断一台电动机是否采用降压启动需要考虑以下因素：

   1.配电母线上有照明负荷或其他对电压波动敏感的负荷

   如果电机频繁启动，其电压不宜低于额定值的 90%。例如，在一些既有电机又有照明设备的车间，如果电机频繁启动，为了保证照明设备的正常运行，电机的启动电压需要满足这一要求。

   如果电机不频繁启动，电压不宜低于额定值的 85%。比如一些偶尔使用的备用电机，虽然启动次数较少，但仍需保证一定的启动电压，以免对其他设备产生影响。

   配电母线上没有照明负荷或其他对电压波动敏感的负荷 电压不应低于额定值的 80%。在这种情况下，电网对电压波动的承受能力相对较强，电机的启动电压可以适当降低。

   配电母线上没有其他负荷（变压器专用） 电压只需保证启动转矩不释放，且接触器可以吸合即可。这意味着在变压器只为该电机供电的情况下，对启动电压的要求相对较低，只要能满足电机正常启动的基本条件就行。

   四、判断笼形电机降压启动的条件

   电机启动时，配电母线的电压不低于额定电压的 85%，且电压的额定功率不超过电源变压器额定容量的 30%，即电压功率：变压器容量<30%，就可以全压启动；否则需要采用降压启动。例如：

   一台电机功率是 55 千瓦，电源变压器的容量是 200KVA，200KVA×30% = 60KVA，55 < 60，所以可以采用全压启动，不需要降压启动。

   一台电机功率是 17 千瓦，变压器的容量是 50KVA，50KVA×30% = 15KVA，17 > 15，所以电动机功率超过变压器容量的 30%，就需要采用降压启动。

   由此可见，判断是否需要采取降压启动，不能仅看电机的功率大小，而应综合考虑电动机功率和变压器容量的相对大小。

   五、电力系统中电压降产生的原因

   1.电阻损耗

    在输电线路、变压器、开关设备等电力系统元件中都存在电阻。当电流通过这些元件时，会产生电阻损耗，导致电压降低。就像水流经过管道时，由于管道内壁的摩擦阻力会使水压下降一样，电流通过有电阻的导体时也会发生类似的能量损耗，从而使电压降低。根据欧姆定律 U = RI 可知，电压的产生就是当电流流过一个导体时产生的，而现实生活中的任何导体都存在电阻，电力线路的电缆线也存在内阻，所以传送电力的电缆线会存在电压降。

   2.电感损耗

   电力系统中的电感元件，如电感、变压器、电动机等，当电流变化时会产生电感损耗。这种损耗导致系统中的电压降低，特别是在交流系统中，当电流变化较大时，电感损耗会更加显著。例如，变压器在通电瞬间，由于电磁感应的作用，会产生感应电动势，这个感应电动势会对电流的变化产生阻碍作用，从而导致电压下降。

   2.电容损耗

    虽然电容损耗在电力系统中通常较小，但在一些高频电路或高压电缆中，电容损耗也可能会引起一定程度的电压降低。电容在交流电路中会不断地充放电，在这个过程中会消耗一定的能量，从而导致电压的变化。

   3.长距离输电线路

   在长距离输电线路中，电压降是一个常见的问题。由于电阻和电感的存在，电流通过长距离输电线路时会造成较大的电压降。这就好比一条长长的水管，水流在流动过程中会遇到更多的阻力，导致水压下降幅度更大。

   4.系统负载变化

   突然的负载变化会导致系统电压降低，因为系统需要调整电流来满足负载需求，从而增加了电阻损耗。例如，当大量电器设备同时开启时，电网的负载突然增加，电流增大，电阻损耗也随之增加，从而使电压下降。

   5.电网故障

   例如短路、过载或设备故障等情况，会导致电力系统中的电压突然下降。短路时，电流会急剧增大，远远超过正常电流，这会在短路点产生大量的热量，导致局部电阻急剧变化，进而使电压大幅下降；过载则会使设备长时间在超过其载流量允许值的允许下工作，导致设备发热、电阻增大，电压降低；设备故障可能会导致电路中的电阻异常增加或出现其他影响电流正常流通的问题，从而引起电压下降。

   总之，降压启动技术在电机启动过程中具有重要作用，通过合理选择降压启动方法和正确判断是否需要降压启动，可以有效保护设备和电力系统的安全运行。同时，了解电力系统中电压降产生的原因，有助于我们更好地应对和管理电力系统的运行。希望本文能为您在实际工作中提供有益的参考和帮助。