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【摘 要】本文简述了野外钻井作业中常用的几种电机启功方式，对几种启动方式原理进行的解答以及各种启动方式的优缺点进行了简述。
【关键词】电机启动；动力；软启动控制
电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。电动机是将电能转换为机械能（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
目前野外钻井常用电机启动方式分为：1、全压直接启动 2、自藕变压器式启动3、星三角降压启动 4、软启动。这四种方法来说都是以各电机所带负荷所产生力距大小来选择的，经济性就看所用的设备需要了，这四种方式都是现在最主要的方法，经济性最好的是变频启动，但是第一次的投资也是最大的。
一、全压直接启动
全压起动是最常用的起动方式，也称为直接起动.它是将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动，具有起动转矩大、起动时间短的特点，也是最简单、最经济和最可靠的起动方式。
这种启动方法是经过开关或接触器，将电源电压直接加在电动机的定子绕组上，而直接启动电动机。其优点是减少设备投资和维护费用；缺点是启动电流大，引起电压波动大。在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。该启动方式主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于11kw 的电动机不宜用此方法。
全压直接启动的特点：最简单、最经济和最可靠；操作方便，起动迅速。
二、自耦减压启动
自耦变压器降压启动是指电动机启动时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。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。
交流电动机自耦降压启动自动切换控制电路，自动切换靠时间继电器完成，用时间继电器切换能可靠地完成由启动到运行的转换过程，不会造成启动时间的长短不一的情况，也不会因启动时间长造成烧毁自耦变压器事故。
控制过程：
合上空气开关QF接通三相电源。按启动按钮SB2交流接触器KM1线圈通电吸合并自锁，其主触头闭合，将自耦变压器线圈接成星形，与此同时由于KM1辅助常开触点闭合，使得接触器KM2线圈通电吸合，KM2的主触头闭合由自耦变压器的低压低压抽头（例如65%）将三相电压的65%接入电动。KM1辅助常开触点闭合，使时间继电器KT线圈通电，并按已整定好的时间开始计时，当时间到达后，KT的延时常开触点闭合，使中间继电器KA线圈通电吸合并自锁。由于KA线圈通电，其常闭触点断开使KM1线圈断电，KM1常开触点全部释放，主触头断开，使自耦变压器线圈封星端打开；同时KM2线圈断电，其主触头断开，切断自耦变压器电源。KA的常闭触点闭合，通过KM1已经复位的常闭触点，使KM3线圈得电吸合，KM3主触头接通电动机在全压下运行。KM1的常开触点断开也使时间继电器KT线圈断电，其延时闭合触点释放，也保证了在电动机启动任务完成后，使时间继电器KT可处于断电状态。欲停车时，可按SB1则控制回路全部断电，电动机切除电源而停转。电动机的过载保护由热继电器FR完成。
自耦变压器降压启动控制电路优点：自耦变压器二次绕组有多个抽头，能输出多种电源电压，启动时能产生多种转矩，一般比星---三角启动时的启动转矩大得多。缺点：自耦变压器价格较贵，不允许频繁启动，但仍是三相笼型一步电动机常用的一种降压启动装置。
三、星三角降压启动
电动机星三角启动是异步电动机最常见的一种启动方式，因為异步电动机在启动过程中起动电流较大，所以容量大的电动机可以采用“星一三角形换接启动”。这是一种简单的降压启动方式，在启动时将定子绕组接成星形，待启动完毕后再接成三角形，就可以降低启动电流，减轻它对电网的冲击。这样的启动方式称为星三角减压启动，简称为星三角启动（Y-Δ起动）。
星形接法是三相交流电源与三相用电器的一种接线方法。把三相电源三个绕组的末端、X、Y、Z连接在一起，成为一公共点O，从始端A、B、C引出三条端线。是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。
三角形接法是将各相电源或负载依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电的三个相线。三角形接法没有中性点，也不可引出中性线，因此只有三相三线制。星型接法电动机线圈通过的是220V。（电压低降低启动电流）。三角形接法电动机线圈通过的是380V。
目前，我国三相异步电动机功率在3KW以下的一般用星型接，三相异步电动机功率在4KW及以上时，均采用三角形接法，以利广泛采用星—三角降压起动。
四、软启动
软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额 定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。
当电动机启动时，通过可编程控制器或键盘向软启动器发出启动命令，软启动器通过可控硅控制电动机的启动电压和电流，使空压机系统在空载状态下平滑启动。当电压达到额定值时，接触器吸合，短接软启动器，三相电源直接加在电动机上，软启动器启动完成，并向可编程控制器发启动完成信号。当电动机停机时，通过可编程控制器或键盘向软启动器发停机令，在软启动器的控制下，电动机逐渐减速至完全停机。
结束语
以上电机的启动方式只是钻井野外作业中常用的低负荷电机的启动方式的简述，只有不断学习各种启动方式的原理以及电机控制的方法，才能在野外现场工作中保障人身及设备的安全。
参考文献：
[1]《电工学》工作机械的基本电气控制电路 中国电力出版社 2012-09
[2]《电工电子技术》 电子工业出版社 2018-03-01
（作者单位：中国石油集团渤海钻探工程
有限公司第四钻井工程分公司）
【关键词】电机启动；动力；软启动控制
电机是指依据电磁感应定律实现电能的转换或传递的一种电磁装置，或者将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。电动机是将电能转换为机械能（俗称马达），在电路中用字母“M”（旧标准用“D”）表示。它的主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源。
目前野外钻井常用电机启动方式分为：1、全压直接启动 2、自藕变压器式启动3、星三角降压启动 4、软启动。这四种方法来说都是以各电机所带负荷所产生力距大小来选择的，经济性就看所用的设备需要了，这四种方式都是现在最主要的方法，经济性最好的是变频启动，但是第一次的投资也是最大的。
一、全压直接启动
全压起动是最常用的起动方式，也称为直接起动.它是将电动机的定子绕组直接接入电源，在额定电压下起动，具有起动转矩大、起动时间短的特点，也是最简单、最经济和最可靠的起动方式。
这种启动方法是经过开关或接触器，将电源电压直接加在电动机的定子绕组上，而直接启动电动机。其优点是减少设备投资和维护费用；缺点是启动电流大，引起电压波动大。在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。该启动方式主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于11kw 的电动机不宜用此方法。
全压直接启动的特点：最简单、最经济和最可靠；操作方便，起动迅速。
二、自耦减压启动
自耦变压器降压启动是指电动机启动时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。待电动机启动后，再使电动机与自耦变压器脱离，从而在全压下正常运动。这种降压启动分为手动控制和自动控制两种。自耦变压器的高压边投入电网，低压边接至电动机，有几个不同电压比的分接头供选择。
交流电动机自耦降压启动自动切换控制电路，自动切换靠时间继电器完成，用时间继电器切换能可靠地完成由启动到运行的转换过程，不会造成启动时间的长短不一的情况，也不会因启动时间长造成烧毁自耦变压器事故。
控制过程：
合上空气开关QF接通三相电源。按启动按钮SB2交流接触器KM1线圈通电吸合并自锁，其主触头闭合，将自耦变压器线圈接成星形，与此同时由于KM1辅助常开触点闭合，使得接触器KM2线圈通电吸合，KM2的主触头闭合由自耦变压器的低压低压抽头（例如65%）将三相电压的65%接入电动。KM1辅助常开触点闭合，使时间继电器KT线圈通电，并按已整定好的时间开始计时，当时间到达后，KT的延时常开触点闭合，使中间继电器KA线圈通电吸合并自锁。由于KA线圈通电，其常闭触点断开使KM1线圈断电，KM1常开触点全部释放，主触头断开，使自耦变压器线圈封星端打开；同时KM2线圈断电，其主触头断开，切断自耦变压器电源。KA的常闭触点闭合，通过KM1已经复位的常闭触点，使KM3线圈得电吸合，KM3主触头接通电动机在全压下运行。KM1的常开触点断开也使时间继电器KT线圈断电，其延时闭合触点释放，也保证了在电动机启动任务完成后，使时间继电器KT可处于断电状态。欲停车时，可按SB1则控制回路全部断电，电动机切除电源而停转。电动机的过载保护由热继电器FR完成。
自耦变压器降压启动控制电路优点：自耦变压器二次绕组有多个抽头，能输出多种电源电压，启动时能产生多种转矩，一般比星---三角启动时的启动转矩大得多。缺点：自耦变压器价格较贵，不允许频繁启动，但仍是三相笼型一步电动机常用的一种降压启动装置。
三、星三角降压启动
电动机星三角启动是异步电动机最常见的一种启动方式，因為异步电动机在启动过程中起动电流较大，所以容量大的电动机可以采用“星一三角形换接启动”。这是一种简单的降压启动方式，在启动时将定子绕组接成星形，待启动完毕后再接成三角形，就可以降低启动电流，减轻它对电网的冲击。这样的启动方式称为星三角减压启动，简称为星三角启动（Y-Δ起动）。
星形接法是三相交流电源与三相用电器的一种接线方法。把三相电源三个绕组的末端、X、Y、Z连接在一起，成为一公共点O，从始端A、B、C引出三条端线。是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。
三角形接法是将各相电源或负载依次首尾相连，并将每个相连的点引出，作为三相电的三个相线。三角形接法没有中性点，也不可引出中性线，因此只有三相三线制。星型接法电动机线圈通过的是220V。（电压低降低启动电流）。三角形接法电动机线圈通过的是380V。
目前，我国三相异步电动机功率在3KW以下的一般用星型接，三相异步电动机功率在4KW及以上时，均采用三角形接法，以利广泛采用星—三角降压起动。
四、软启动
软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额 定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。
当电动机启动时，通过可编程控制器或键盘向软启动器发出启动命令，软启动器通过可控硅控制电动机的启动电压和电流，使空压机系统在空载状态下平滑启动。当电压达到额定值时，接触器吸合，短接软启动器，三相电源直接加在电动机上，软启动器启动完成，并向可编程控制器发启动完成信号。当电动机停机时，通过可编程控制器或键盘向软启动器发停机令，在软启动器的控制下，电动机逐渐减速至完全停机。
结束语
以上电机的启动方式只是钻井野外作业中常用的低负荷电机的启动方式的简述，只有不断学习各种启动方式的原理以及电机控制的方法，才能在野外现场工作中保障人身及设备的安全。
参考文献：
[1]《电工学》工作机械的基本电气控制电路 中国电力出版社 2012-09
[2]《电工电子技术》 电子工业出版社 2018-03-01
（作者单位：中国石油集团渤海钻探工程
有限公司第四钻井工程分公司）