電機啟動電流大、運行后電流減小的現(xiàn)象主要由電磁特性與機械運動的動態(tài)平衡決定，其核心機制可分為以下三個層面：

一、啟動瞬間的電磁特性

?轉(zhuǎn)子靜止?fàn)顟B(tài)下的高感應(yīng)電流? 電機啟動時，轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài)，定子繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。此時旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速切割靜止的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出最大電勢(類似變壓器二次側(cè)短路狀態(tài))?。轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生的大電流會生成反向磁場，與定子磁場相互抵消。為維持原有磁通量，定子被迫吸收更大的電流，形成高達(dá)額定電流4-14倍的啟動電流峰值?。

?堵轉(zhuǎn)電流的固有特性? 以Y系列三相異步電動機為例，5.5kW電機在同步轉(zhuǎn)速3000r/min時，堵轉(zhuǎn)電流可達(dá)額定電流的7倍;功率更小的電機該比值通常為4-7倍?。

二、轉(zhuǎn)速提升后的動態(tài)平衡

?轉(zhuǎn)差率降低與感應(yīng)電勢減小? 隨著轉(zhuǎn)子加速，定子磁場與轉(zhuǎn)子的相對切割速度(轉(zhuǎn)差率)逐漸降低，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢和電流相應(yīng)減小。這導(dǎo)致定子繞組中用于抵消轉(zhuǎn)子磁場的電流需求同步減少?。

?反電動勢的建立? 電機轉(zhuǎn)動后，轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生的反電動勢(E=BLv )隨轉(zhuǎn)速升高而增大。反電動勢抵消了電源電壓，使實際作用于繞組的有效電壓降低，電流自然減小至僅需維持負(fù)載的水平?。

三、其他影響因素

?功率因數(shù)變化? 啟動時功率因數(shù)低(約0.3-0.5)，需更大電流產(chǎn)生足夠轉(zhuǎn)矩;運行后功率因數(shù)提升至0.8左右，電流效率顯著提高?。

?負(fù)載與電機類型差異?

?負(fù)載影響?：重載會延長高電流持續(xù)時間，但啟動電流峰值由電機固有特性決定?。

電機的啟動電流與額定電流的比值因情況而異，沒有一個固定的倍數(shù)。有的說法稱啟動電流可能是額定電流的十幾倍，有的則認(rèn)為是68倍，還有的觀點指出是58倍或5~7倍等。

在電機啟動的瞬間，即啟動過程的初始時刻，電機的轉(zhuǎn)速為零。此時，電流值達(dá)到其堵轉(zhuǎn)電流值。對于常用的Y系列三相異步電動機，這一現(xiàn)象在JB/T 10391《Y系列三相異步電動機》標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。例如，5kW電機在同步轉(zhuǎn)速為3000時，其堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比為0。隨著電機轉(zhuǎn)速的逐漸增高，定子磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度會逐漸減小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢和電流也隨之減小。因此，定子電流中用于抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的那部分電流也會相應(yīng)減小，使得定人電流從啟動時的大值逐漸降低至正常水平。這就是電機啟動后電流逐漸減小的原因。

減小電動機啟動電流的方法有多種，包括直接啟動、串電阻啟動、自藕變壓器啟動、星三角減壓啟動以及變頻器啟動等。這些方法旨在減小電動機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

直接啟動

直接啟動是指將電動機的定子繞組直接與電源相連，在額定電壓下啟動。這種方式具有起動轉(zhuǎn)矩大、起動時間短的優(yōu)勢，同時操作簡便、經(jīng)濟(jì)可靠。然而，由于全壓啟動時電流較大，對電網(wǎng)容量和負(fù)載的要求相對較高，因此主要適用于1W以下的電動機啟動。

串電阻啟動

串電阻啟動是一種降壓啟動方法。在啟動過程中，通過在定子繞組電路中串聯(lián)電阻來限制啟動電流。當(dāng)啟動電流通過電阻時，會在電阻上產(chǎn)生電壓降，從而減小加在定子繞組上的電壓，達(dá)到減小啟動電流的目的。

自耦變壓器啟動

自耦變壓器啟動利用其多抽頭減壓特性，能夠適應(yīng)不同負(fù)載的起動需求，同時提供更大的起動轉(zhuǎn)矩。這種方式經(jīng)常被用于起動較大容量的電動機。其最大優(yōu)點是起動轉(zhuǎn)矩較大，且可以通過調(diào)節(jié)抽頭來靈活控制起動轉(zhuǎn)矩。

星三角減壓啟動

對于定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機，采用星三角減壓啟動可以在起動時降低電流沖擊。通過在啟動時將定子繞組接成星形，待啟動完成后再轉(zhuǎn)為三角形接法，可以顯著減小啟動電流，從而減輕對電網(wǎng)的沖擊。此外，這種方式結(jié)構(gòu)簡單、價格實惠，并且適用于無載或輕載啟動的場合。在負(fù)載較輕時，還可以讓電動機在星形接法下運行，以提高效率并節(jié)約電力。

變頻器啟動

變頻器作為現(xiàn)代電動機控制領(lǐng)域的核心裝置，憑借其卓越的技術(shù)含量、全面的控制功能以及出色的控制效果，在電力電子技術(shù)、微機技術(shù)的融合下，實現(xiàn)了對電動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的精確調(diào)節(jié)。盡管其成本相對較高，且對維護(hù)技術(shù)人員的要求嚴(yán)格，但正是這些特點使其在需要精細(xì)調(diào)速以及對速度控制要求極高的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

啟動后電流為何會減小呢?

隨著電動機轉(zhuǎn)速的逐漸升高，定人磁場切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度會逐漸降低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢和電流逐漸減小。因此，定人電流中用于抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通的那部分電流也會相應(yīng)減小，從而使得定人電流從大到小逐漸降低，直至恢復(fù)正常水平。

減小電動機啟動電流的方法有哪些?

常見的減小電動機啟動電流的方法包括直接啟動、串電阻啟動、自耦變壓器啟動、星三角減壓啟動以及變頻器啟動。

直接啟動：這是最簡單、最經(jīng)濟(jì)且最可靠的啟動方式。在額定電壓下直接啟動電機，雖然啟動電流較大，但起動轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)較大，起動時間短。然而，這種方式對電網(wǎng)容量和負(fù)載有一定要求，通常適用于1W以下的電機。

串電阻啟動：通過在定子繞組電路中串聯(lián)電阻來降低啟動電流。在啟動過程中，電阻上的電壓降減少了加在定子繞組上的電壓，從而減小了啟動電流。

自耦變壓器啟動：利用自耦變壓器的多抽頭減壓功能來適應(yīng)不同負(fù)載的起動需求，同時獲得更大的起動轉(zhuǎn)矩。這種方式適用于起動較大容量的電動機，其最大優(yōu)點是起動轉(zhuǎn)矩較大且可通過抽頭調(diào)節(jié)。

星三角減壓啟動：對于三角形接法的鼠籠式異步電動機，通過在啟動時將其接成星形，然后再轉(zhuǎn)換為三角形，可以降低啟動電流并減輕對電網(wǎng)的沖擊。這種方式稱為星三角減壓啟動或簡稱星三角啟動，其啟動電流僅為三角形接法直接啟動時的1/3。

變頻器啟動：通過變頻器控制電動機的電源頻率和電壓來平滑地啟動電動機，從而減小啟動電流。這種方式適用于需要頻繁啟動或需要精確控制電動機速度的場合。

這些方法各有優(yōu)缺點，選擇哪種方法取決于具體的應(yīng)用場景和需求。

變頻器作為現(xiàn)代電動機控制領(lǐng)域的佼佼者，以其高技術(shù)含量、全面的控制功能以及出色的控制效果脫穎而出。它能夠通過改變電網(wǎng)頻率來靈活調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，滿足各種復(fù)雜的調(diào)速需求。然而，由于其涉及電力電子技術(shù)、微機技術(shù)等高端領(lǐng)域，導(dǎo)致其成本相對較高，對維護(hù)技術(shù)人員的要求也頗為嚴(yán)格。因此，變頻器主要被應(yīng)用于那些對速度控制要求極高且需要頻繁調(diào)速的領(lǐng)域。

如何降低電機啟動電流?

雖然電機啟動過程需要較大的電力，但我們可以采取以下措施來降低啟動電流：

1.使用軟啟動器：軟啟動器可以通過逐步開啟電機，使其逐漸加速，從而減少電機啟動時所需電流的大小。

2.使用起動電阻：起動電阻可以使電機的起動過程具有徐變特性，使電機的啟動電流逐漸減小。

3.降低負(fù)載慣性：在電機啟動前，可以采用一些手段降低負(fù)載的慣性，例如通過減少負(fù)載的質(zhì)量或調(diào)整傳動機構(gòu)等方式。

總之，電機啟動電流的大小與電機所需要克服的慣性阻力和摩擦力有關(guān)。雖然啟動電流比額定電流大，但我們可以采用一些措施來降低啟動電流，從而減少對電力設(shè)備的影響。