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法律研究自動變壓器啟動器的工作原理
自動變壓器啟動器的電路和工作原理
圖中顯示了用於啟動三相感應電動機的自動變壓器啟動器的電路圖。自動變壓器啟動器可用於啟動星形和三角形連線的三相感應電動機。在這種方法中，透過使用三相自動變壓器降低初始施加到定子的電壓來限制電動機的啟動電流。自動變壓器配備了許多分接頭以獲得可變電壓。
在自動變壓器啟動方法中，啟動器連線到自動變壓器的特定分接頭上以獲得最合適的啟動電壓。使用轉換開關 S 將自動變壓器連線到電路中以啟動電動機。
當開關 S 的手柄 (H) 處於啟動位置時，自動變壓器的初級繞組連線到電源線，感應電動機連線到自動變壓器的次級繞組。當電動機達到速度（約為額定速度的 80%）時，手柄 H 轉換到執行位置。因此，自動變壓器與電路隔離，電動機現在直接連線到電源線並獲得其額定電壓。欠壓繼電器將手柄保持在執行位置。當電源電壓失效或低於某個值時，手柄釋放並返回到關閉位置。為了對電動機提供過載保護，在電動機電路中使用熱過載繼電器。
自動變壓器啟動器的理論
下圖顯示了電動機直接切換和自動變壓器啟動電動機的電路連線。
當電動機直接切換到電源線時 -
令，
𝑍𝑒10 = 電動機在靜止狀態下折算到定子的每相等效阻抗
𝑉1 = 每相電源電壓
因此，當每相全電源電壓 (V1) 透過直接切換施加到電動機時，電動機從電源線汲取的啟動線電流由下式給出：
$$\mathrm{𝐼_{𝑠𝑡𝑙} =\frac{𝑉_{1}}{𝑍_{𝑒10}}… (1)}$$
現在，使用自動變壓器啟動，如果使用變比為 k 的自動變壓器分接頭，則自動變壓器次級繞組端子上的可用電壓（即電動機上的每相電壓）為 kV1。因此，使用自動變壓器啟動的電動機的啟動電流由下式給出：
$$\mathrm{𝐼_{𝑠𝑡𝑚} =\frac{𝑘𝑉_{1}}{𝑍_{𝑒10}}… (2)}$$
如果忽略變壓器的空載電流，則變壓器中的電流比與電壓比成反比，即
$$\mathrm{\frac{𝐼_{1}}{𝐼_{2}}=\frac{𝑉_{2}}{𝑉_{1}}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:𝑉_{1}𝐼_{1} = 𝑉_{2}𝐼_{2}}$$
因此，
$$\mathrm{𝑉_{1}{𝐼^{′}_{𝑠𝑡𝑙}} = 𝑘𝑉_{1}𝐼_{𝑠𝑡𝑚}}$$
其中，${𝐼^{′}_{𝑠𝑡𝑙}}$ 是自動變壓器從電源汲取的線電流。
$$\mathrm{\Rightarrow 𝐼^{′}_{𝑠𝑡𝑙} = 𝑘𝐼_{𝑠𝑡𝑚} … (3)}$$
將式 (2) 中的 𝐼𝑠𝑡𝑚 的值代入式 (3)，得到：
$$\mathrm{ 𝐼^{′}_{𝑠𝑡𝑙}=𝑘(\frac{𝑘𝑉_{1}}{𝑍_{𝑒10}})=\frac{𝑘^{2}𝑉_{1}}{𝑍_{𝑒10}}… (4)}$$
因此，
$$\mathrm{\frac{使用自動變壓器啟動器的啟動電流\:(𝐼′_{𝑠𝑡𝑙} )}{使用直接切換的啟動電流 \:(𝐼_{𝑠𝑡𝑙 })}=\frac{\frac{𝑘^{2}𝑉_{1}}{𝑍_{𝑒10}}}{\frac{𝑉_{1}}{𝑍_{𝑒10}}}= 𝑘^{2}}$$
$$\mathrm{\:因此；使用自動變壓器啟動器的啟動電流= 𝑘^2\: × \:使用直接切換的啟動電流 … (5)}$$
由於感應電動機中產生的轉矩與施加電壓的平方成正比。因此，使用直接切換的電動機的轉矩為：
$$\mathrm{\tau_{𝑠𝑡𝑑} \propto 𝑉_{1}^{2} … (6)}$$
並且，使用自動變壓器啟動器產生的轉矩為：
$$\mathrm{\tau_{𝑠𝑡𝑎} \propto 𝑘^2 𝑉_{1}^{2} … (7)}$$
因此，
$$\mathrm{\frac{使用自動變壓器啟動器的啟動轉矩 (\tau_{𝑠𝑡𝑎})}{使用直接切換的啟動轉矩 (𝐼_{𝑠𝑡𝑑})}=\frac{𝑘^2𝑉_{1}^{2}}{𝑉_{1}^{2}} = 𝑘^2}$$
$$\mathrm{\therefore\:使用自動變壓器啟動器的啟動轉矩\:=\:𝑘^2 × 使用直接切換的啟動轉矩 … (8)}$$
從式 (5) 和 (8) 可以清楚地看出，使用自動變壓器啟動器，電動機從主電源線汲取的啟動電流和啟動轉矩分別降低到其使用電動機直接切換啟動時的相應值的 k2 倍。
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