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電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器起動(dòng)的主要故障及應(yīng)對措施分析

胡振幫
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摘要：自耦變壓器適用于交流50HZ、額定電壓380V，三相鼠籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)作不頻繁降壓起動(dòng)之用，利用自耦變壓器降壓的方法改善電動(dòng)起動(dòng)時(shí)對輸電網(wǎng)絡(luò)的影響。自耦變壓器主要應(yīng)用在大型電動(dòng)機(jī)與有載調(diào)壓的降壓起動(dòng)中。本文結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，主要對電動(dòng)機(jī)采用自耦變壓器起動(dòng)的主要故障展開分析，并根據(jù)具體故障采取一定的應(yīng)對措施，以保障電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)正常起動(dòng)，從而確保整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)控制；自耦變壓器；起動(dòng)故障；應(yīng)對措施

由于自耦變壓器的繞組容量要比額定容量小許多，因此同等額定容量的情況下，自耦變壓器在尺寸、耗材及重量上都要比普通變壓器有優(yōu)勢，更加有利于安裝、運(yùn)輸，并且占用空間相對較小，因此常被應(yīng)用到大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制當(dāng)中。然而采用自耦變壓器降壓起動(dòng)往往也會(huì)因?yàn)闄C(jī)械卡阻、電源電壓較低等問題致使電動(dòng)機(jī)無法正常起動(dòng)，從而影響整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此需要我們工作人員認(rèn)真分析故障所在并采取有效的應(yīng)對措施以排除故障。

一、起動(dòng)過程分析

自耦變壓器降壓起動(dòng)的原理是將電源電壓連接在自耦變壓器的高壓繞組上，然后將電動(dòng)機(jī)的定子繞組連接在自耦變壓器低壓繞組上，自耦變壓器設(shè)置有兩組抽頭，60％與80％。如果線路選用的60％抽頭，那么此時(shí)電動(dòng)機(jī)電源電壓僅為額定電壓的60％，電源起動(dòng)電壓減小，則電流也會(huì)跟著較低，等到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近或達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，此時(shí)時(shí)間繼電器的常開觸點(diǎn)延時(shí)閉合，便會(huì)將自耦變壓器切除。至此，電動(dòng)機(jī)便會(huì)在電網(wǎng)的額定電壓下正常的運(yùn)行，從而有效避免大功率電動(dòng)機(jī)起動(dòng)給整個(gè)電網(wǎng)電壓造成的不穩(wěn)定影響，提升電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)的運(yùn)行效率、效益。

為了詳細(xì)探討自耦變壓器在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)中的主要故障，本文結(jié)合筆者曾經(jīng)處理過的兩起電動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障事件展開分析，具體的操作流程如下：

在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)之前，首先用萬能表全面檢查電動(dòng)機(jī)各繞組之間以及和電動(dòng)機(jī)接地裝置之間的絕緣電阻是否合格、連接是否正確，同時(shí)檢查電動(dòng)機(jī)軸承、聯(lián)軸器連接以及起動(dòng)裝置、電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)等是否正常。此外，還需要按照設(shè)備廠家說明以及電氣工程建設(shè)圖紙，嚴(yán)格校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)是否存在過熱、速度整定值偏差以及控制回路故障等問題。通常時(shí)間繼電器動(dòng)作時(shí)間整定為13s，這個(gè)時(shí)間值符合《自動(dòng)減壓起動(dòng)器》JB628-76中所規(guī)定的額定負(fù)載時(shí)間。

在起動(dòng)第一臺電動(dòng)機(jī)時(shí)，合上起動(dòng)開關(guān)后，該電動(dòng)機(jī)幾次都是在起動(dòng)約13秒后，時(shí)間繼電器常開觸點(diǎn)自行閉合，接觸器在切換之后，總開關(guān)便會(huì)自動(dòng)跳閘，而此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)低于額定轉(zhuǎn)數(shù)，無法正常起動(dòng)，但是電動(dòng)機(jī)在甩掉負(fù)荷后能夠單獨(dú)起動(dòng)，并且運(yùn)轉(zhuǎn)正常；而第二臺電動(dòng)機(jī)則是在起動(dòng)9s后主開關(guān)自動(dòng)跳閘，無法完成正常起動(dòng)。

二、起動(dòng)故障診斷

由于第一臺電動(dòng)機(jī)空載狀態(tài)下能夠正常起動(dòng)且運(yùn)轉(zhuǎn)正常，只有在負(fù)載時(shí)才會(huì)發(fā)生起動(dòng)困難或者無法起動(dòng)的問題，由此我們可以初步判定電動(dòng)機(jī)和自耦變壓器并不存在故障，當(dāng)然也不是造成無法起動(dòng)的原因。那么電動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)的原因則可能是負(fù)載過重或機(jī)械卡阻、電源電壓過低以及導(dǎo)絲截面阻抗較大這幾個(gè)方面。其中的任何一種原因都能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)在負(fù)載情況下無法起動(dòng)。

具體診斷時(shí)，我們先用萬能表測量電源電壓，若電源電壓一切正常（三相電為380V），則可以排除電源電壓較低這一原因；由于之前電動(dòng)機(jī)在負(fù)載情況下一直運(yùn)行正常，由此也可以排除負(fù)載過重的原因，為防止機(jī)械卡阻，我們可以請檢修技術(shù)工人進(jìn)行全面的排查，也并未發(fā)現(xiàn)卡阻問題；為了確保檢查的全面性，我們又對電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的端子電壓實(shí)施了測量，這時(shí)發(fā)現(xiàn)端子電壓要比額定電壓低上許多，由此判定是這項(xiàng)原因?qū)е码妱?dòng)機(jī)無法正常起動(dòng)。根據(jù)自耦變壓器低壓起動(dòng)的原理可知，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩與電壓成正比，如果電壓偏低，則轉(zhuǎn)矩就比較低，從而使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速無法達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，當(dāng)通電13s以后，時(shí)間繼電器觸電延時(shí)閉合，此時(shí)接觸器會(huì)切換到全壓上來，由于一瞬間電壓改變過大，電動(dòng)機(jī)的電流瞬時(shí)增大，主開關(guān)便會(huì)發(fā)生跳閘，從而致使電動(dòng)機(jī)難以正常起動(dòng)。

由于第二臺電動(dòng)機(jī)是在起動(dòng)9s后轉(zhuǎn)速突然增加，然后導(dǎo)致主開關(guān)跳閘從而無法正常起動(dòng)，在對電動(dòng)機(jī)整體情況進(jìn)行分析以后，我們初步判定是控制回路發(fā)生了故障，更主要的是時(shí)間繼電器延時(shí)變短了，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速尚未達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，接觸器便切換到全壓狀態(tài)，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流瞬時(shí)增大，最終致使主開關(guān)跳閘。

三、故障的排除

對于第一臺電動(dòng)機(jī)因?yàn)槎俗与妷浩蛯?dǎo)致的無法正常起動(dòng)問題，我們可以采取兩種有效的方法進(jìn)行解決：一是適當(dāng)提高電源電壓，讓端子電壓恢復(fù)到電動(dòng)機(jī)額定電壓，從而保證電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)。二是將自耦變壓器的抽頭從60％提升到80％，以調(diào)整起動(dòng)電壓，使起動(dòng)電壓與電網(wǎng)電壓相契合，從而確保電動(dòng)機(jī)能夠正常起動(dòng)。從整個(gè)電氣系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益來看，提高電源電壓顯然有違電氣系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，所以最好選擇調(diào)整自耦變壓器的抽頭，這樣更加經(jīng)濟(jì)實(shí)用。而對于第二臺電動(dòng)機(jī)，我們只需要將時(shí)間繼電器的動(dòng)作時(shí)間調(diào)整到13s就可以了，這樣便能確保電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的時(shí)間，使起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速與額定轉(zhuǎn)速達(dá)到同步。

四、結(jié)語

總的來說，目前采用自耦變壓器來控制大型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，已經(jīng)是一種非常普遍、成熟的起動(dòng)控制技術(shù)了。但在實(shí)際起動(dòng)中，可能會(huì)因?yàn)椴煌瑥S家所生產(chǎn)的電氣設(shè)備性能不同，或者電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定、自耦變壓器故障、負(fù)載故障等等原因，從而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)起動(dòng)故障，影響企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行。所以說，在實(shí)際工作中，我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)電動(dòng)機(jī)的檢驗(yàn)檢修工作，認(rèn)真總結(jié)電動(dòng)機(jī)故障處理經(jīng)驗(yàn)，面對具體問題時(shí)進(jìn)行全面、綜合性的分析，并采取科學(xué)有效的處理措施，避免同一故障多次發(fā)生，為設(shè)備和企業(yè)生產(chǎn)的正常運(yùn)行提供可靠的保障。

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