电机采用自耦变压器启动的应用实例及故障分析

摘要：通过本公司多台电机采用自耦变压器启动却不能正常启动的故障处理，根据现场启动的实际情况，具体问题具体分析原因，介绍电气调试的过程。

关键词： 自耦变压器 时间继电器 启动过程 电机转速 动作时间

1、引言

变压器在整个国计民生中是一种应用极为广泛的电气设备，

变压器按绕组的多少可分为双绕组变压器、三绕组变压器、多绕组变压器、自耦变压器等。而与普通变压器相比较而言，单相自耦变压器在一、二次侧之间不仅存在磁耦合，也存在电的联系，因此在传输容量相同的条件下，不但体积小，而且效率高。因此在某些场合，得到广泛的应用。

2、自耦变压器定义

自耦变压器 英文名称autotransformer

定义：至少有两个绕组具有公共部分的变压器。自耦的耦是电磁耦合的意思。普通的变压器是通过原副边线圈电磁耦合来传递能量，原副边没有直接的电的联系。自耦变压器原副边有直接的电的联系，它的低压线圈就是高压线圈的一部分。

3、应用例析

3.1自耦变压器降压启动的工作原理

自耦变压器降压启动：起动时电源电压加在自耦变压器的高压绕组，电机的定子绕组与自耦变压器的低压绕组联接，自耦变压器有两组抽头，分别为60%，80%。如果线路运用的是80%抽头，此时，电动机的电源电压仅是额定电压的80%，降低了电动机的电源电压，达到了减小电动机起动电流的效果。待电动机的转速达到或接近额定转速时，通过时间继电器常开触点延时闭合将自耦变压器切除，此后，电动机在电网额定电压下正常运行。

3.2起动过程

启动前用兆欧表检查电动机各绕组之间及其对地的绝缘电阻合格、极性正确、电动机轴承有油、起动装置灵活、联轴器的连接可靠、电动机基础稳固。按照工程竣工图纸以及设备厂家的说明书，校验电机过热、速断整定值和控制回路，根据G.O瓦 特逊经验公式对时间继电器的动作时间进行校验：

（1）用60%抽头启动时，t=8+Pn/8（s）

（2）用80%抽头启动时，t=6+Pn/15（s）

时间继电器动作时间整定为13s符合JB628-76《自耦减压启动器》规程所要求的额定负载时间。附自耦变压器降压起动控制原理图如下图：

3.3故障分析与解决

3.3.1故障现象

五一放假检修，五月三号正常上班。恢复送电，启动电机。合上开关QF，运行第一台电机，但是，该电机几次均在启动大约13s后，时间继电器常开触点闭合，接触器KM1、KM2切换到KM3时，主开关QF跳闸，电机转数偏底无法启动起来，甩掉负荷单独启动电动机，其起动和运转一切正常。运行第二台电机，电机起动大约9s左右主开关QF跳闸。

3.3.2故障原因分析

对于第一台电机，从电动机负载启动困难或无法启动，而空载对启动和运转一切正常，可以初步认定电动机和启动器无问题，它们本身不是引起启动困难的原因。而引起故障的原因为：1、过重或有机械卡阻。2、电源电压太低。3、导线截面选择不当阻抗大，启动时电机的端电压太低，启动转距不足。

以上三种原因，任何一种都可能引起电动机在负载的情况下难以启动。根据分析，首先用万用表测量电源电压为380V左右，且三相电压基本平衡，排除了电源电压偏低。根据停电检修前电动机一直运行正常分析，电动机与负载不匹配的原因可以排除。为防止机械卡阻，并请公司里钳工进行配合，也没发现问题。第三种可能引起本故障的原因也是不存在的，为了慎重起见，还是测量了电动机启动时的端子电压，发现此时电动机的端子电压远低于电网额定电压的60%，启动转距偏低，电机的转速不能接近额定转速，通电13s后，时间继电器触点延时闭合，接触器KM3切换到全压时，由于电压改变较大，电机电流增加过大，主开关QF跳闸，导致电动机无法正常启动。

对于第二台电机，根据现场实际情况，电机启动9s左右，转速突然增加，接着主开关QF跳闸，推测是控制回路有问题，尤其是时间继电器的动作时间改变了，延时短，电机转速还没接近额定转速时，接触器KM3就切换到全压状态，电机电流突然增加，导致主开关QF跳闸。

3.3.3故障的解决方法

对于第一台电机解决方法有两种：一是提高电源电压；二是将自耦变压器抽头从60%改换到80%。对于第二台电机，直接将时间继电器的动作时间调到13s即可。

整改完成后，再次送电，主开关QF不在跳闸，电机运行正常。

3.3.4故障处理具体控制过程

自耦变压器在启动过程中不能既定时间切除，就使整个控制回路断电，避免了因自耦变压器长时间带电造成烧毁事故发生。（见附图自耦变压器控制原理图1）

1、合上空气开关QF接通三相电源。

2、按启动按钮SB2交流接触器1KM线圈通电吸合并自锁， 2KM的主触头闭合由自耦变压器的低压抽头（例如60%）将三相电压的60%接入电路；

3、1KM辅助常开触点闭合，使时间继电器1KT线圈通电，并按已整定好的时间开始计时，当时间到达后，1KT的延时常开触点闭合，使中间继电器KA线圈通电吸合并自锁。

4、由于KA线圈通电，其常闭触点断开使1KM线圈断电，1KM常开触点全部释放，主触头断开，使电动机在全压下运行。

5、1KM的常开触点断开也使时间继电器1KT线圈断电，其延时闭合触点释放，也保证了在电动机启动任务完成后，使时间继电器KT可处于断电状态。

6、将时间继电器2KT的整定时间延后时间继电器1KT 5S，如果由于时间继电器1KT故障，没有按整定的时间延时闭合，则5S后，时间继电器2KT动作，将控制回路断电，避免了因自耦变压器长时间带电被烧毁故障的发生，维护了公司利益。

7、时间继电器2KT与3KM常闭串接，保证了电机全压启动后时间继电器2KT处于断电状态。

8、欲停车时，可按SB1则控制回路全部断电，电动机切除电源而停转。

9、电动机的过载保护由热继电器KH完成，短路保护由熔断器FU完成。

4、采用自耦变压器的注意事项

（1）采用自耦变压器启动时自耦变压器降压起动电路不能频繁操作，第二次启动，应间隔4分钟以上，如在60秒连续两次启动后，应停电4小时再次启动运行，这是为了防止自耦变压器绕组内启动电流太大而发热损坏自耦变压器的绝缘。

（2）时间继电器和热继电器的整定值，应在不通电前先整定好，并在试车时校正。

（3）时间继电器的位置，最好是使继电器断电后，动铁心释放时的运动方向垂直向下

（4）布线时要注意电路中KM1与KM2的相序不能错接，否则，会使工作时的转向与启动时的反向。

5、结束语

电机采用自耦变压器降压启动，目前已属于普遍采用的启动方法，不同厂家电器设备性能不同性的存在，导致了实际运行中无法保证电器设备运行的绝对可靠性。但是，只要善于思考，勤于检查，具体问题具体分析，总能找到解决的方法，杜绝同一故障的再次发生，从而保证设备的正常运行。

参考文献：

[1]严忠. 电机采用自耦变压器启动的故障分析和处理[J].电工技术，2007（08）

[2]陈家斌.常用电气设备故障排除实例[M].河南科学技术出版社，2001