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法學直接啟動器(DOL)的工作原理
DOL啟動器的接線圖和工作原理
直接啟動器(DOL)的連線圖如圖所示。在DOL啟動籠型感應電動機的方法中，電動機透過啟動器連線到全電壓電源。
直接啟動器由一個線圈控制的接觸器C組成，該接觸器由啟動(常開)按鈕和停止(常閉)按鈕控制。
按下啟動按鈕(S1)時，接觸器線圈C從兩條線R和Y獲得能量。三個主觸點(M)和輔助觸點(A)閉合，端子x和y短路。因此，感應電動機連線到電源電壓。
釋放啟動按鈕時，它在彈簧的控制下返回。即使這樣，接觸器線圈C仍然透過端子x和y通電。因此，主觸點(M)保持閉合，電動機繼續獲得電源電壓。因此，輔助觸點(A)也稱為保持觸點。
按下停止按鈕(S2)時，接觸器線圈C的電源斷開，因此接觸器線圈C斷電。結果，主觸點(M)和輔助觸點(A)開啟。電動機的電源斷開，因此電動機停止。
過載保護
當電動機發生過載時，過載繼電器通電。常閉觸點(D)開啟，接觸器線圈C斷電以將電動機與電源斷開。
熔斷器連線在電路中，為電動機提供短路保護。
欠電壓保護
當電動機端子上的電壓降到一定值以下或電動機執行過程中電源發生故障時，接觸器線圈C斷電。因此，電動機與電源斷開。
直接啟動器是一種簡單且成本較低的啟動器，用於啟動籠型感應電動機。對於此啟動器，電動機所汲取的啟動電流可能高達電動機額定電流的10倍，啟動轉矩等於額定轉矩。因此，這種大的啟動電流會在電動機連線的供電系統中產生過大的電壓降。因此，為了避免電源電壓波動，可以使用直接啟動器啟動功率高達5kW的小型電動機。
直接啟動器的理論
設
- 𝐼𝑠𝑡 = 電動機每相啟動電流
- 𝐼𝑓𝑙 = 電動機每相滿載電流
- τ𝑠𝑡 = 電動機啟動轉矩
- τ𝑓𝑙 = 電動機滿載轉矩
- 𝑠𝑓𝑙 = 對應於滿載的滑差
現在，轉子銅損耗由下式給出：
$$\mathrm{轉子銅損 = 𝑠 \times 轉子輸入}$$
$$\mathrm{⇒ 3 𝐼_{2}^{2} 𝑅_2 = 𝑠 \times 2𝜋𝑛_𝑠\tau}$$
因此，電磁轉矩為：
$$\mathrm{\tau =\frac{3 𝐼_{2}^{2} 𝑅_2 }{2𝜋𝑛_𝑠\tau}… (1)}$$
這裡，ns是同步速度(r.p.s.)。
在電動機啟動時，𝑠 = 1；𝐼2 = 𝐼2𝑠𝑡；𝜏 = 𝜏𝑠𝑡，則：
$$\mathrm{啟動轉矩, 𝜏_{𝑠𝑡} =\frac{3𝐼_{2𝑠𝑡}^{2} 𝑅_2}{2𝜋𝑛_𝑠}… (2)}$$
在滿載時，𝑠 = 𝑠𝑓𝑙；𝐼2 = 𝐼2𝑓𝑙；𝜏 = 𝜏𝑓𝑙，則：
$$\mathrm{滿載轉矩, 𝜏_{𝑓𝑙} =\frac{3𝐼_{2𝑓𝑙}^{2} 𝑅_2}{2𝜋𝑛_𝑠𝑠_{𝑓𝑙}}… (3)}$$
因此，啟動轉矩與滿載轉矩之比為：
$$\mathrm{\frac{𝜏_{𝑠𝑡}}{𝜏_{𝑓𝑙}} = \frac{(\frac{3𝐼_{2𝑠𝑡}^{2} 𝑅_2}{2𝜋𝑛_𝑠})}{(\frac{3𝐼_{2𝑓𝑙}^{2} 𝑅_2}{2𝜋𝑛_𝑠𝑠_{𝑓𝑙}})}}$$
$$\mathrm{⇒\:\frac{𝜏_{𝑠𝑡}}{𝜏_{𝑓𝑙}} =(\frac{𝐼_{2𝑠𝑡}}{𝐼_{2𝑓𝑙}})^2\times𝑠_{𝑓𝑙} … (4)}$$
如果忽略電動機的空載電流，則：
$$\mathrm{\frac{有效定子匝數}{有效轉子匝數}=\frac{𝐼_{2𝑠𝑡}}{𝐼_{𝑠𝑡}}}$$
此外：
$$\mathrm{\frac{有效定子匝數}{有效轉子匝數}=\frac{𝐼_{2𝑓𝑙}}{𝐼_{𝑓𝑙}}}$$
$$\mathrm{\therefore\:\frac{𝐼_{2𝑓𝑙}}{𝐼_{𝑓𝑙}}=\frac{𝐼_{2𝑠𝑡}}{𝐼_{𝑠𝑡}}}$$
$$\mathrm{⇒\frac{𝐼_{𝑠𝑡}}{𝐼_{𝑓𝑙}}=\frac{𝐼_{2𝑠𝑡}}{𝐼_{2𝑓𝑙}}… (5)}$$
由方程(4)和(5)，我們得到：
$$\mathrm{\frac{𝜏_{𝑠𝑡}}{𝜏_{𝑓𝑙}}= (\frac{𝐼_{𝑠𝑡}}{𝐼_{𝑓𝑙}})^2 \times 𝑠_{𝑓𝑙} … (6)}$$
現在，如果V1是每相等效定子電壓，Ze10是參考到定子的電動機每相阻抗處於靜止狀態，則啟動電流為：
$$\mathrm{𝐼_{𝑠𝑡} =\frac{𝑉_1}{𝑍_{𝑒10}}= 𝐼_{𝑠𝑐} … (7)}$$
因此，啟動電流等於電動機的短路電流。由方程(6)和(7)，我們有：
$$\mathrm{\frac{𝜏_{𝑠𝑡}}{𝜏_{𝑓𝑙}}= (\frac{𝐼_{𝑠𝑐}}{𝐼_{𝑓𝑙}})^2\times 𝑠_{𝑓𝑙} … (8)}$$
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