如何优化电动机的启动方式？

一、现在情况

民用建筑的水泵、风机、冷水机组等设备一般都是用交流三相异步电动机驱动，在电动机启动方式的选择上，一般采用直接启动或星三角启动两种方式，大部分设计以15kW为界线，≥15kW的电动机使用星三角启动，＜15kW的使用直接启动，有的甚至把划分界线设定为11kW。

星三角启动对比直接启动，其控制箱的需要增加元器件，控制箱至电机的配电电缆芯数也多一倍。如果不通过计算，统一使用一个电动机功率作为两种启动方式的划分，本来可以使用直接启动方式的电动机采用星三角启动，势必会造成成本的增加。

 

二、启动方式的要求

1. 设备特性

• 民用建筑中的风机、水泵，负荷为流体的负载，使用三相异步电动机。

• 被划分为轻载类电动机，特点是启动时间短，起始转矩小，负载和转速成正比。

• 生活水泵为频繁启动型（电动机频繁启动通常指每小时启动数十次以上），消防水泵、空调水泵、风机等为不频繁启动型。

• 引用标准

依据《GB51348-2019 民用建筑电气设计标准 》9.2.5条，如下图：

                           

3. 由上可知，电动机采用何种启动方式不是按功率大小划分，而是与电动机启动时造成变压器低压侧配电母线的压降有关。

 

三、启动方式的优化

1. 电动机是否需采用星三角启动需要准确计算启动时的压降，由于计算过程较为复杂，具体如下。笔者认为，也是因为计算复杂的原因，导致各设计院采取简单定量功率的划分方式。

2. 有一种按变压器“冲击负荷”的估算办法可供参考，计算方式如下：

2.1 变压器一般使用负荷率为80%，也就是说预留了20%的负荷容量，只要电动机的启动时的负荷不超过这20%，可以使用直接启动。

2.2 举例说明

（1）假设变压器为1250kVA，那预留负荷为1250*20%=250kVA

（2）按电动机cosφ=0.8计算，250kVA对应的电流为

I=P/(1.732*U*cosφ)=250/(1.732*0.38*0.8)=474A

（3）直接启动的启动电流大概是额定电流的7~8倍，即

电动机的额定电流为=474/8=60A

（4）电动机的额定功率为

P=I*1.732*U*cosφ=60*1.732*0.38*0.8=31.7kW

（5）可简单估算出，由1250kVA的变压器所供电的电动机，如电动机的功率≤30kW，可使用直接启动的方式。

 

四、实践使用

（1）笔者按冲击负荷计算方法，总结出不同变压器容量下可使用直接启动方式的电动机功率（最大功率），供大家参考。

注：如使用发电机供电的，应另外计算。

（2）多个民用建筑、轻工业或电子厂房的项目按上表数据，来优化选择电动机采用直接启动方式的功率，不仅降低了投资成本，且多年运行均稳定正常。

  

五、小结

电动机选择何种启动方式不应是简单的按功率大小来划分，而是结合变压器、线路情况，依据电动机启动时的压降来判断。对于常规的民用建筑、轻工业或电子厂，由于配电系统单一、用电设备功率不大、供电半径不大等，可使用“冲击负荷”的方法来判断电动机的启动方式。对于其他非常规建筑，应结合变压器或发电机情况、母线阻抗、供电电缆长度与阻抗、电动机情况等，计算电动机启动时的压降后，再选择供电方法。