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电动机采用自耦变压器起动的主要故障及应对措施分析
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摘要：自耦变压器适用于交流50HZ、额定电压380V，三相鼠笼型感应电动机作不频繁降压起动之用，利用自耦变压器降压的方法改善电动起动时对输电网络的影响。自耦变压器主要应用在大型电动机与有载调压的降压起动中。本文结合笔者实践工作经验，主要对电动机采用自耦变压器起动的主要故障展开分析，并根据具体故障采取一定的应对措施，以保障电动机实现正常起动，从而确保整个电气系统的稳定运转。
关键词：电动机控制；自耦变压器；起动故障；应对措施
由于自耦变压器的绕组容量要比额定容量小许多，因此同等额定容量的情况下，自耦变压器在尺寸、耗材及重量上都要比普通变压器有优势，更加有利于安装、运输，并且占用空间相对较小，因此常被应用到大型电动机的起动控制当中。然而采用自耦变压器降压起动往往也会因为机械卡阻、电源电压较低等问题致使电动机无法正常起动，从而影响整个电气系统的稳定运行，因此需要我们工作人员认真分析故障所在并采取有效的应对措施以排除故障。
一、起动过程分析
自耦变压器降压起动的原理是将电源电压连接在自耦变压器的高压绕组上，然后将电动机的定子绕组连接在自耦变压器低压绕组上，自耦变压器设置有两组抽头，60％与80％。如果线路选用的60％抽头，那幺此时电动机电源电压仅为额定电压的60％，电源起动电压减小，则电流也会跟着较低，等到电动机转速接近或达到额定转速时，此时时间继电器的常开触点延时闭合，便会将自耦变压器切除。至此，电动机便会在电网的额定电压下正常的运行，从而有效避免大功率电动机起动给整个电网电压造成的不稳定影响，提升电动机和电网的运行效率、效益。
为了详细探讨自耦变压器在电动机起动中的主要故障，本文结合笔者曾经处理过的两起电动机起动故障事件展开分析，具体的操作流程如下：
在起动电动机之前，首先用万能表全面检查电动机各绕组之间以及和电动机接地装置之间的绝缘电阻是否合格、连接是否正确，同时检查电动机轴承、联轴器连接以及起动装置、电动机基础等是否正常。此外，还需要按照设备厂家说明以及电气工程建设图纸，严格校验电动机是否存在过热、速度整定值偏差以及控制回路故障等问题。通常时间继电器动作时间整定为13s，这个时间值符合《自动减压起动器》JB628-76中所规定的额定负载时间。
在起动第一台电动机时，合上起动开关后，该电动机几次都是在起动约13秒后，时间继电器常开触点自行闭合，接触器在切换之后，总开关便会自动跳闸，而此时电动机的转数低于额定转数，无法正常起动，但是电动机在甩掉负荷后能够单独起动，并且运转正常；而第二台电动机则是在起动9s后主开关自动跳闸，无法完成正常起动。
二、起动故障诊断
由于第一台电动机空载状态下能够正常起动且运转正常，只有在负载时才会发生起动困难或者无法起动的问题，由此我们可以初步判定电动机和自耦变压器并不存在故障，当然也不是造成无法起动的原因。那幺电动机无法起动的原因则可能是负载过重或机械卡阻、电源电压过低以及导丝截面阻抗较大这几个方面。其中的任何一种原因都能导致电动机在负载情况下无法起动。
具体诊断时，我们先用万能表测量电源电压，若电源电压一切正常（三相电为380V），则可以排除电源电压较低这一原因；由于之前电动机在负载情况下一直运行正常，由此也可以排除负载过重的原因，为防止机械卡阻，我们可以请检修技术工人进行全面的排查，也并未发现卡阻问题；为了确保检查的全面性，我们又对电动机起动时的端子电压实施了测量，这时发现端子电压要比额定电压低上许多，由此判定是这项原因导致电动机无法正常起动。根据自耦变压器低压起动的原理可知，电动机起动时的转矩与电压成正比，如果电压偏低，则转矩就比较低，从而使电动机起动时的转速无法达到额定转速，当通电13s以后，时间继电器触电延时闭合，此时接触器会切换到全压上来，由于一瞬间电压改变过大，电动机的电流瞬时增大，主开关便会发生跳闸，从而致使电动机难以正常起动。
由于第二台电动机是在起动9s后转速突然增加，然后导致主开关跳闸从而无法正常起动，在对电动机整体情况进行分析以后，我们初步判定是控制回路发生了故障，更主要的是时间继电器延时变短了，电动机转速尚未达到额定转速，接触器便切换到全压状态，从而导致电动机电流瞬时增大，最终致使主开关跳闸。
三、故障的排除
对于第一台电动机因为端子电压偏低导致的无法正常起动问题，我们可以采取两种有效的方法进行解决：一是适当提高电源电压，让端子电压恢复到电动机额定电压，从而保证电动机正常起动。二是将自耦变压器的抽头从60％提升到80％，以调整起动电压，使起动电压与电网电压相契合，从而确保电动机能够正常起动。从整个电气系统运行的经济效益来看，提高电源电压显然有违电气系统运行的经济性，所以最好选择调整自耦变压器的抽头，这样更加经济实用。而对于第二台电动机，我们只需要将时间继电器的动作时间调整到13s就可以了，这样便能确保电动机起动的时间，使起动时转速与额定转速达到同步。
四、结语
总的来说，目前采用自耦变压器来控制大型电动机的起动，已经是一种非常普遍、成熟的起动控制技术了。但在实际起动中，可能会因为不同厂家所生产的电气设备性能不同，或者电网电压不稳定、自耦变压器故障、负载故障等等原因，从而导致电动机起动故障，影响企业生产的正常进行。所以说，在实际工作中，我们应当加强电动机的检验检修工作，认真总结电动机故障处理经验，面对具体问题时进行全面、综合性的分析，并采取科学有效的处理措施，避免同一故障多次发生，为设备和企业生产的正常运行提供可靠的保障。
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