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【摘 要】笔者根据自己所在企业破碎机用三相鼠笼式异步电动机的启动方式作出具体分析，详细探讨直接启动、Y-△启动、自藕降压启动、软启动器、变频器五种启动方式，并加以对比，以便企业在启动方式上做出合理的选择，以供参考。
【关键词】破碎机；电动机；启动方式
本公司是破碎机、破碎站专业设计、制造、安装、调试一条龙服务的高新技术企业，一直以来，破碎机电机都是采用三相鼠笼式异步电动机，但一直困惑于其启动方式的选择，在公司数十台破碎机使用直接启动、Y-△启动、自藕降压启动、软启动器、变频器后通过优劣比较，最终确定以软启动器启动破碎机作为公司破碎机标准的启动方式。
1 直接启动
1.1 电动机采用直接启动方式如图1所示。
1.2 直接启动的条件
（1）一般要求电机功率不大于7.5KW（在实际应用中只要变压器足够大，也可以更大功率）。
（2）电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%的，对于不经常启动的电动机可以放宽到15%。
（3）需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的20%；不需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的30%。
（4）机械设备能够承受全压直接启动的瞬时冲击力矩。
在满足以上几点的情况下，可以考虑采用全压直接启动，其优点是控制简单，维护方便，而且对小电机而言比较经济。但从节约电能的角度考虑，大于7.5KW 的电动机不宜用此方法，因为当所用电动机的功率较大时，供电电源容量和配电设备也要相应地增大，从而加大投资、增大设备占地面积。
我公司破碎机均选用Y 系列的三相鼠笼式异步电动机，由于破碎机在空载时也为重载启动，其全压直接启动电流高达额定电流的4～10 倍。由于直接启动瞬间的高电流、高冲击力，造成电机过热严重，加速电机绝缘老化，缩短电机使用寿命；对破碎机造成巨大冲击力，缩短了破碎机的使用寿命；能量也损失过大，浪费电能，因此不建议采用。
2 Y-△启动
2.1 电动机采用Y-△启动方式如图2所示。
2.2 Y-△启动的条件
（1）三相鼠笼式异步电动机，定子绕组必须是△连接，且6 个出线端子。
（2）轻载且电机较小。
（3）当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流。
由图6可列出公式：
（1）
（2）
（3）
则，即电机启动时电网提供的启动电流只有直接启动电流的。由于转矩与电压的平方成正比，Y 接法时的相电压是△接法时相电压的，即（）2 =，所以转矩也下降到直接启动的。
由此可见，Y-△启动电流小，启动转矩小，有级切换及二次冲击；我公司破碎机用Y-△启动时启动时间过长（40-60s），电机发热严重，18.5～55KW 电机使用Y-△启动中，效果均不佳，因此不建议在破碎机上选择该启动方式。
3 自藕降压启动
3.1 电动机采用自藕降压启动方式如图3所示。
3.2 自藕降压启动适用条件
自藕降压启动适用于空载、轻载及较大容量电动机的降压启动。
设自耦变压器的变比为K，原副边电压为U1、U2，原副边电流为I1、I2，如图7所示。
由公式： （4） 可知，
副边电压 （5）
副边电流 （6）
副边电流即负载电流，就是通过电动机定子绕组的线电流，则 （7）。
由公式（5）、（6）、（7）可知，原边电流 ，即此时主回路电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2 倍。由于副边电压降低为1/K 倍，所以电动机的转矩也降为1/K2 倍。自藕变压器副边有2-4 组抽头，如80%、65%等。当其绕组抽头在80%（65%）处时，启动电流、启动转矩均为直接启动的64%（42%），由此可以看出，通过抽头可以改变启动电流和转矩，因此可以根据不同负载选择不同的抽头接线，但其仍然存在有级切换及二次冲击的问题。
4 软启动器启动
4.1 电动机采用软启动器启动方式如图4所示。
4.2 软启动器适用条件
（1）三相鼠笼式异步电动机。
（2）无调速要求。
4.3 软启动器作用
（1）降低对电网的干扰，即降低最初瞬态启动电流。
（2）降低对机械传动设备的冲击效应，即降低最初瞬态的启动转矩。
软启动器采用三相反并联晶闸管，将其接入电源和电动机定子之间（见图4），启动电机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到电机达到额定转速，启动过程结束，切换到外置旁路接触器（也有在线式软启动器，无需外置旁路接触器）。
根据前面介绍的Y-△启动、自藕降压启动可以知道，它们都属于有级降压启动，存在明显缺点，即启动过程中会出现二次冲击电流。而软启动器启动启动时无冲击电流而且可以恒流启动：（1）无冲击电流，实现了平滑启动。软启动器在启动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机启动电流从零线性上升至设定值。（2）恒流（限流）启动，有效降低启动电流。软启动器引入电流闭环控制，使电机在启动过程中保持恒流，确保电机平稳启动。（3）根据负载情况及电网继电保护特性，可自由地无级调整至最佳的启动电流。它不仅实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的参数，如启动电压、启动力矩、限流值、启动时间，以获得最佳理想的工作参数等。软启动器所附带的软停车功能有效地避免水泵停止时所产生的“水锤效应”，此外它还具有多种电机保护功能，从根本上解决了传统的降压启动的诸多弊端，启动效果很好。可以说只要是三相鼠笼式异步电动机且无调速要求均可采用软启动器来启动。
对于软启动器的选择也十分简单，主要取决于电机额定电流、额定电压及设备负载。鉴于软启动器的诸多好处，我公司最终确定了采用软启动器作为破碎机启动的标准启动方式。我公司已有上百台破碎机（电机22～710KW）使用了软启动器，使用效果反应良好。但对用户来说软启动器成本较高，启动时产生的谐波对电网有一定的影响。
5 变频器
电动机采用变频器启动方式如图6所示。
变频器和软启动器是两种完全不同用途的产品，变频器主要是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压同时也改变频率，以调节电动机的转速和转矩；软启动器输出只改变电压，主要解决电动机启动时对电网和机械设备的冲击，对电机有较好的保护作用。变频器具备所有软启动器功能，但它的价格比软启动器贵得多，结构也复杂得多，是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置，其成本高，对维护技术人员的要求也高，因此它主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。
6 结语
综上所述，我认为破碎机启动采用软启动器比较合适；但如果技术实力强、资金雄厚可以选择变频器（因破碎机不需要调速不建议选用，但破碎机新产品“速度对粒度”影响的在线测试中使用变频器比较方便）；如果希望价格较低的可以选择自藕降压启动；如果希望维护简单可以在满足条件下选择直接启动。
参考文献：
[1]《现代制造》2003年第27期 P65《软启动降低三相异步电动机的启动电流与启动转矩的峰值》
【关键词】破碎机；电动机；启动方式
本公司是破碎机、破碎站专业设计、制造、安装、调试一条龙服务的高新技术企业，一直以来，破碎机电机都是采用三相鼠笼式异步电动机，但一直困惑于其启动方式的选择，在公司数十台破碎机使用直接启动、Y-△启动、自藕降压启动、软启动器、变频器后通过优劣比较，最终确定以软启动器启动破碎机作为公司破碎机标准的启动方式。
1 直接启动
1.1 电动机采用直接启动方式如图1所示。
1.2 直接启动的条件
（1）一般要求电机功率不大于7.5KW（在实际应用中只要变压器足够大，也可以更大功率）。
（2）电动机在启动瞬间造成电网电压波动小于10%的，对于不经常启动的电动机可以放宽到15%。
（3）需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的20%；不需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的30%。
（4）机械设备能够承受全压直接启动的瞬时冲击力矩。
在满足以上几点的情况下，可以考虑采用全压直接启动，其优点是控制简单，维护方便，而且对小电机而言比较经济。但从节约电能的角度考虑，大于7.5KW 的电动机不宜用此方法，因为当所用电动机的功率较大时，供电电源容量和配电设备也要相应地增大，从而加大投资、增大设备占地面积。
我公司破碎机均选用Y 系列的三相鼠笼式异步电动机，由于破碎机在空载时也为重载启动，其全压直接启动电流高达额定电流的4～10 倍。由于直接启动瞬间的高电流、高冲击力，造成电机过热严重，加速电机绝缘老化，缩短电机使用寿命；对破碎机造成巨大冲击力，缩短了破碎机的使用寿命；能量也损失过大，浪费电能，因此不建议采用。
2 Y-△启动
2.1 电动机采用Y-△启动方式如图2所示。
2.2 Y-△启动的条件
（1）三相鼠笼式异步电动机，定子绕组必须是△连接，且6 个出线端子。
（2）轻载且电机较小。
（3）当负载对电动机启动力矩无严格要求又要限制电动机启动电流。
由图6可列出公式：
（1）
（2）
（3）
则，即电机启动时电网提供的启动电流只有直接启动电流的。由于转矩与电压的平方成正比，Y 接法时的相电压是△接法时相电压的，即（）2 =，所以转矩也下降到直接启动的。
由此可见，Y-△启动电流小，启动转矩小，有级切换及二次冲击；我公司破碎机用Y-△启动时启动时间过长（40-60s），电机发热严重，18.5～55KW 电机使用Y-△启动中，效果均不佳，因此不建议在破碎机上选择该启动方式。
3 自藕降压启动
3.1 电动机采用自藕降压启动方式如图3所示。
3.2 自藕降压启动适用条件
自藕降压启动适用于空载、轻载及较大容量电动机的降压启动。
设自耦变压器的变比为K，原副边电压为U1、U2，原副边电流为I1、I2，如图7所示。
由公式： （4） 可知，
副边电压 （5）
副边电流 （6）
副边电流即负载电流，就是通过电动机定子绕组的线电流，则 （7）。
由公式（5）、（6）、（7）可知，原边电流 ，即此时主回路电源供给电动机的启动电流为直接启动时1/K2 倍。由于副边电压降低为1/K 倍，所以电动机的转矩也降为1/K2 倍。自藕变压器副边有2-4 组抽头，如80%、65%等。当其绕组抽头在80%（65%）处时，启动电流、启动转矩均为直接启动的64%（42%），由此可以看出，通过抽头可以改变启动电流和转矩，因此可以根据不同负载选择不同的抽头接线，但其仍然存在有级切换及二次冲击的问题。
4 软启动器启动
4.1 电动机采用软启动器启动方式如图4所示。
4.2 软启动器适用条件
（1）三相鼠笼式异步电动机。
（2）无调速要求。
4.3 软启动器作用
（1）降低对电网的干扰，即降低最初瞬态启动电流。
（2）降低对机械传动设备的冲击效应，即降低最初瞬态的启动转矩。
软启动器采用三相反并联晶闸管，将其接入电源和电动机定子之间（见图4），启动电机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到电机达到额定转速，启动过程结束，切换到外置旁路接触器（也有在线式软启动器，无需外置旁路接触器）。
根据前面介绍的Y-△启动、自藕降压启动可以知道，它们都属于有级降压启动，存在明显缺点，即启动过程中会出现二次冲击电流。而软启动器启动启动时无冲击电流而且可以恒流启动：（1）无冲击电流，实现了平滑启动。软启动器在启动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机启动电流从零线性上升至设定值。（2）恒流（限流）启动，有效降低启动电流。软启动器引入电流闭环控制，使电机在启动过程中保持恒流，确保电机平稳启动。（3）根据负载情况及电网继电保护特性，可自由地无级调整至最佳的启动电流。它不仅实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的参数，如启动电压、启动力矩、限流值、启动时间，以获得最佳理想的工作参数等。软启动器所附带的软停车功能有效地避免水泵停止时所产生的“水锤效应”，此外它还具有多种电机保护功能，从根本上解决了传统的降压启动的诸多弊端，启动效果很好。可以说只要是三相鼠笼式异步电动机且无调速要求均可采用软启动器来启动。
对于软启动器的选择也十分简单，主要取决于电机额定电流、额定电压及设备负载。鉴于软启动器的诸多好处，我公司最终确定了采用软启动器作为破碎机启动的标准启动方式。我公司已有上百台破碎机（电机22～710KW）使用了软启动器，使用效果反应良好。但对用户来说软启动器成本较高，启动时产生的谐波对电网有一定的影响。
5 变频器
电动机采用变频器启动方式如图6所示。
变频器和软启动器是两种完全不同用途的产品，变频器主要是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压同时也改变频率，以调节电动机的转速和转矩；软启动器输出只改变电压，主要解决电动机启动时对电网和机械设备的冲击，对电机有较好的保护作用。变频器具备所有软启动器功能，但它的价格比软启动器贵得多，结构也复杂得多，是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置，其成本高，对维护技术人员的要求也高，因此它主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。
6 结语
综上所述，我认为破碎机启动采用软启动器比较合适；但如果技术实力强、资金雄厚可以选择变频器（因破碎机不需要调速不建议选用，但破碎机新产品“速度对粒度”影响的在线测试中使用变频器比较方便）；如果希望价格较低的可以选择自藕降压启动；如果希望维护简单可以在满足条件下选择直接启动。
参考文献：
[1]《现代制造》2003年第27期 P65《软启动降低三相异步电动机的启动电流与启动转矩的峰值》