多大功率电机需降压启动的关键因素

　　在电气领域，对于 380V 的三相笼形电动机，多大的电机才需要降压启动是一个看似古老却又常新的问题。尽管几十年前似乎就有了相关答案，但如今大多数答案经不起深入追问，在实际操作中也缺乏可操作性。
　　现有的一些答案包括：电动机功率大于 10kW、大于 50kW、大于变压器容量的 20%；经常启动的电机，启动时造成的电压降大于 10%；偶尔启动的电机，启动时造成的电压降大于 15%。然而，这些答案存在诸多不合理之处。例如，现实中百千瓦甚至数百千瓦的电动机都有全压直接启动的情况；对于 “电动机功率大于变压器容量的 20%” 这一说法，未考虑变压器是否空载；而 “电压降” 相关的判断在实际操作中也难以掌控，难道要进行实际测量吗？
　　实际上，采用降压启动的主要目的是避免影响其他设备的正常工作。如果只有变压器与电动机，不考虑其他设备，电动机的功率可以接近变压器的容量。考虑到功率因数、效率等因素，一般电动机功率为变压器容量的 80% 时，都可以直接启动，或者变压器与电动机同时启动。但在现实中，绝大多数大电机启动时，变压器或多或少还有其他负荷，所以其他负荷的多少也是需要考虑的重要因素之一。
　　电动机启动时影响其他电气设备工作的原因在于，笼形电动机的启动电流是其额定电流的 5 - 7 倍，大电流会引起较大的电压降。当电压降达到一定值时，其他电气设备就有可能停止工作或引发故障。因此，规定频繁启动的电机，造成的电压降不能超过 10%，不频繁启动的电机造成的电压降不超过 15%。
　　产生电压降的原因是变压器无法提供大电机启动时所需的大电流。如果变压器能提供大电机启动所需的大电流，就不会产生电压降或产生的电压降很小。这表明变压器容量的大小决定了电压降的大小，所以在实际判断中，绝不能只谈电动机功率而忽略变压器容量。此外，变压器现有负荷的大小也是决定电压降大小的条件之一。例如，变压器空载与满载时，启动同一台电机造成的电压降肯定不同。因此，只依据电动机功率是变压器容量的百分之几，而不考虑变压器现有负荷来判断电机是否要降压启动是不可行的。
　　要判断电动机是否需要降压启动，至少要综合考虑电动机功率、变压器容量、现有负荷这三个因素。为方便判断，我们可以采用电流这个参数。问题的实质是：多大的电流会造成多大的电压降，即电流与电压降的关系问题。
　　大家知道笼形电机的启动电流是额定电流的 5 - 7 倍。对于变压器而言，要确定多大的负荷电流会使电压降达到 10%、15%，就需要用到阻抗电压这个参数。一般的电力变压器阻抗电压为 5% 左右，即当变压器的输出电流为额定值时，电压降为 5%。这也是输出 380V 的变压器，设计输出电压为 400V，满载时刚好是 380V 的原因。
　　假设随着负荷电流的增加，变压器输出电压的电压降是线性变化的，那么当变压器的输出电流为 2 倍额定电流时，电压降是 5%；3 倍电流时是 10%；4 倍电流时是 15%。对于频繁启动的电机，允许的电压降为 10%，也就是说，只要电动机的启动电流加上现有负荷电流小于变压器 3 倍额定电流，就可以直接启动。这是简单、接近实际的判断电动机采用何种方法启动的方法。