電機(jī)啟動(dòng)電流大、運(yùn)行后電流減小的現(xiàn)象主要由電磁特性與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)平衡決定，其核心機(jī)制可分為以下三個(gè)層面：

一、啟動(dòng)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(jī)啟動(dòng)時(shí)，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(chǎng)。此時(shí)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(shì)(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(huì)生成反向磁場(chǎng)，與定子磁場(chǎng)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(dòng)電流峰值?。

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

二、轉(zhuǎn)速提升后的動(dòng)態(tài)平衡

?轉(zhuǎn)差率降低與感應(yīng)電勢(shì)減小? 隨著轉(zhuǎn)子加速，定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子的相對(duì)切割速度(轉(zhuǎn)差率)逐漸降低，轉(zhuǎn)子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)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(chǎng)的電流需求同步減少?。

?反電動(dòng)勢(shì)的建立? 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)子切割磁感線產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)(E=BLv )隨轉(zhuǎn)速升高而增大。反電動(dòng)勢(shì)抵消了電源電壓，使實(shí)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(dòng)時(shí)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(yùn)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(jī)類型差異?

?負(fù)載影響?：重載會(huì)延長(zhǎng)高電流持續(xù)時(shí)間，但啟動(dòng)電流峰值由電機(jī)固有特性決定?。

電機(jī)的啟動(dòng)電流與額定電流的比值因情況而異，沒(méi)有一個(gè)固定的倍數(shù)。有的說(shuō)法稱啟動(dòng)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(diǎn)指出是58倍或5~7倍等。

在電機(jī)啟動(dòng)的瞬間，即啟動(dòng)過(guò)程的初始時(shí)刻，電機(jī)的轉(zhuǎn)速為零。此時(shí)，電流值達(dá)到其堵轉(zhuǎn)電流值。對(duì)于常用的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，這一現(xiàn)象在JB/T 10391《Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。例如，5kW電機(jī)在同步轉(zhuǎn)速為3000時(shí)，其堵轉(zhuǎn)電流與額定電流之比為0。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的逐漸增高，定子磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度會(huì)逐漸減小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢(shì)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(huì)相應(yīng)減小，使得定人電流從啟動(dòng)時(shí)的大值逐漸降低至正常水平。這就是電機(jī)啟動(dòng)后電流逐漸減小的原因。

減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的方法有多種，包括直接啟動(dòng)、串電阻啟動(dòng)、自藕變壓器啟動(dòng)、星三角減壓?jiǎn)?dòng)以及變頻器啟動(dòng)等。這些方法旨在減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

直接啟動(dòng)

直接啟動(dòng)是指將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接與電源相連，在額定電壓下啟動(dòng)。這種方式具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)操作簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)可靠。然而，由于全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)電流較大，對(duì)電網(wǎng)容量和負(fù)載的要求相對(duì)較高，因此主要適用于1W以下的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。

串電阻啟動(dòng)

串電阻啟動(dòng)是一種降壓?jiǎn)?dòng)方法。在啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)在定子繞組電路中串聯(lián)電阻來(lái)限制啟動(dòng)電流。當(dāng)啟動(dòng)電流通過(guò)電阻時(shí)，會(huì)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(dòng)電流的目的。

自耦變壓器啟動(dòng)

自耦變壓器啟動(dòng)利用其多抽頭減壓特性，能夠適應(yīng)不同負(fù)載的起動(dòng)需求，同時(shí)提供更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這種方式經(jīng)常被用于起動(dòng)較大容量的電動(dòng)機(jī)。其最大優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，且可以通過(guò)調(diào)節(jié)抽頭來(lái)靈活控制起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

星三角減壓?jiǎn)?dòng)

對(duì)于定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，采用星三角減壓?jiǎn)?dòng)可以在起動(dòng)時(shí)降低電流沖擊。通過(guò)在啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，待啟動(dòng)完成后再轉(zhuǎn)為三角形接法，可以顯著減小啟動(dòng)電流，從而減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。此外，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格實(shí)惠，并且適用于無(wú)載或輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合。在負(fù)載較輕時(shí)，還可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行，以提高效率并節(jié)約電力。

變頻器啟動(dòng)

變頻器作為現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)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(jī)技術(shù)的融合下，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的精確調(diào)節(jié)。盡管其成本相對(duì)較高，且對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求嚴(yán)格，但正是這些特點(diǎn)使其在需要精細(xì)調(diào)速以及對(duì)速度控制要求極高的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

啟動(dòng)后電流為何會(huì)減小呢?

隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的逐漸升高，定人磁場(chǎng)切割轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的速度會(huì)逐漸降低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢(shì)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(huì)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的方法有哪些?

常見(jiàn)的減小電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的方法包括直接啟動(dòng)、串電阻啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)、星三角減壓?jiǎn)?dòng)以及變頻器啟動(dòng)。

直接啟動(dòng)：這是最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)且最可靠的啟動(dòng)方式。在額定電壓下直接啟動(dòng)電機(jī)，雖然啟動(dòng)電流較大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)較大，起動(dòng)時(shí)間短。然而，這種方式對(duì)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(jī)。

串電阻啟動(dòng)：通過(guò)在定子繞組電路中串聯(lián)電阻來(lái)降低啟動(dòng)電流。在啟動(dòng)過(guò)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(dòng)電流。

自耦變壓器啟動(dòng)：利用自耦變壓器的多抽頭減壓功能來(lái)適應(yīng)不同負(fù)載的起動(dòng)需求，同時(shí)獲得更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。這種方式適用于起動(dòng)較大容量的電動(dòng)機(jī)，其最大優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大且可通過(guò)抽頭調(diào)節(jié)。

星三角減壓?jiǎn)?dòng)：對(duì)于三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)在啟動(dòng)時(shí)將其接成星形，然后再轉(zhuǎn)換為三角形，可以降低啟動(dòng)電流并減輕對(duì)電網(wǎng)的沖擊。這種方式稱為星三角減壓?jiǎn)?dòng)或簡(jiǎn)稱星三角啟動(dòng)，其啟動(dòng)電流僅為三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)的1/3。

變頻器啟動(dòng)：通過(guò)變頻器控制電動(dòng)機(jī)的電源頻率和電壓來(lái)平滑地啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，從而減小啟動(dòng)電流。這種方式適用于需要頻繁啟動(dòng)或需要精確控制電動(dòng)機(jī)速度的場(chǎng)合。

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

變頻器作為現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)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(guò)改變電網(wǎng)頻率來(lái)靈活調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)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(jī)技術(shù)等高端領(lǐng)域，導(dǎo)致其成本相對(duì)較高，對(duì)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(duì)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(jī)啟動(dòng)電流?

雖然電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程需要較大的電力，但我們可以采取以下措施來(lái)降低啟動(dòng)電流：

1.使用軟啟動(dòng)器：軟啟動(dòng)器可以通過(guò)逐步開(kāi)啟電機(jī)，使其逐漸加速，從而減少電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需電流的大小。

2.使用起動(dòng)電阻：起動(dòng)電阻可以使電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程具有徐變特性，使電機(jī)的啟動(dòng)電流逐漸減小。

3.降低負(fù)載慣性：在電機(jī)啟動(dòng)前，可以采用一些手段降低負(fù)載的慣性，例如通過(guò)減少負(fù)載的質(zhì)量或調(diào)整傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等方式。

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