申論題

為何起動電流要小？

1. 保護電動機繞組：

   • 當直流電動機起動時，電動機的轉子尚未轉動，因此反電動勢（back EMF）為零。根據歐姆定律，起動電流僅由電源電壓和電動機電樞的內部電阻決定。由於電樞電阻通常很小，起動電流會非常大。
   • 高起動電流會導致電動機繞組發熱，這可能會損壞繞組的絕緣層，縮短電動機的使用壽命，甚至可能燒毀電動機。

2. 減少電力系統的瞬時負載：

   • 大電流會對電力系統造成瞬時負載，可能會引起電壓驟降，影響系統內其他設備的正常運行。尤其是在電動機數量較多或功率較大的場合，更容易引起電網的不穩定。

3. 保護相關電氣設備：

   • 高起動電流還會對相關的開關設備、保護裝置和電纜造成衝擊，這些設備的設計通常有最大電流限制，如果超過設計值，可能會導致這些設備的過早損壞或失效。

如何使起動電流小？

1. 使用起動電阻器：

   • 在電動機起動過程中，串聯一個可變電阻。起動時，將電阻值設置為較大，以限制起動電流。隨著電動機轉速的增加，逐漸減小電阻，直至完全移除。這種方法有效地降低了起動電流，但會導致能量損耗在電阻器上。

2. 使用自耦變壓器：

   • 自耦變壓器起動法在起動過程中降低供應給電動機的電壓，從而減小起動電流。隨著電動機轉速的增加，逐步提高電壓至額定值。這種方法能有效控制起動電流，但需要額外的變壓器設備。

3. 使用直流斩波器：

   • 直流斩波器通過調節電壓以控制電流。起動時，逐步增加供應給電動機的電壓，以減少起動電流，並確保電動機平滑起動。

4. 分級起動：

   • 將電動機的電樞繞組分成幾個部分，逐步接入電源。這種方法可以逐步增加電樞電阻，限制起動電流。但此方法的結構較複雜，應用較少。

5. 電子起動控制器：

   • 現代電子起動控制器（例如軟啟動器）可以通過控制電壓和電流來限制起動電流。這些設備通常使用可控矽（SCR）或其他半導體器件來調節電壓，實現平滑起動，保護電動機和電力系統。

總結

直流電動機起動時需要控制起動電流，以保護電動機繞組、減少對電力系統的衝擊以及保護相關電氣設備。常用的方法包括使用起動電阻器、自耦變壓器、直流斩波器、分級起動和電子起動控制器等。這些方法各有優缺點，具體選擇取決於應用場合和電動機的特定要求。