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低壓電器-異步電動機軟啟動方式

放大字體  縮小字體 發布日期:2016-08-03  來源:知網  瀏覽次數:219
核心提示:低壓電器-根據國家《通用用電設備配電設計規范》里的相關規定,交流異步電動機的容量最大不能大于國家電網供電變壓器容量的 15%,在電動機啟動過程中電動機電壓最大變化量應小于電網電壓的 15%,最大不能大于電網電壓的 20%。因此在大功率異步電動機啟動時必須采用軟啟動技術,下面我們對幾種常見的軟啟動方式進行詳細介紹。
         低壓電器-根據國家《通用用電設備配電設計規范》里的相關規定,交流異步電動機的容量zui大不能大于國家電網供電變壓器容量的 15%,在電動機啟動過程中電動機電壓zui大變化量應小于電網電壓的 15%,zui大不能大于電網電壓的 20%。因此在大功率異步電動機啟動時必須采用軟啟動技術,下面我們對幾種常見的軟啟動方式進行詳細介紹。

定子串電阻或電抗器啟動

在早期傳統的軟啟動技術中采用在定子側串電阻或者電抗器來改變定子電壓來實現小電流啟動的方法,以串電阻方法為例,簡單介紹下其工作原理。 Q1為主開關,Q2為切換開關,在啟動是先把切換開關 Q2打在“Start”位置,此時將外接電阻 Rst串入電路中,再將開關 Q1閉合,電動機開始啟動,待電動機轉速達到某yi穩定速度后,再將轉換開關 Q2從“Start”位置切換到“Run”位置,即將所串聯的電阻或電抗器短路,此時電源電壓直接加在異步電動機的定子繞組上,直到異步電動機再次穩定在額定轉速時,整個軟啟動過程才結束。串電抗器啟動原理與之相同。采用這兩種方法啟動好長在于這種啟動裝置結構簡單、安全耐用、成本較低、操作容易等,但是大大降低了電動機的啟動轉矩,且會有二次沖擊電流,對電網仍有yi定影響,外接電阻或電抗器也是消耗原件,吸收了大量的有功功率,能量浪費比較嚴重。因此這兩種啟動方式在輕載啟動場合應用比較多,但是目前也使用不多。

轉子串聯電阻啟動

若轉子是繞線式的異步電動機,增大異步電動機轉子繞組繞線電阻則可以減小電動機啟動電流。因此,在轉子中串入電阻裝置可以用于繞線式異步電動機的啟動控制。三相交流異步電動機的定子側直接接在工頻電網電壓上,將大功率變阻器通過異步電動機集電環和電刷串聯在轉子繞組上。在異步電動機進行軟啟動之前,shou先要先將變阻器的阻值調到zui大位置上,防止電動機啟動時電流過大。然后再接上三相電源,電動機開始啟動。隨著異步電動機的轉速慢慢在升高,根據所帶負載要求慢慢減小變阻器的阻值,直至阻值為零,此時可以將變阻器完全切除,軟啟動結束。相反,在利用變阻器進行停車時,讓電阻值從零慢慢增大到zui大值,然后再切斷電源,實現軟停車。也可以直接斷開電源,使其隨著慣性轉到,直至速度為零,實現自由停車。當采用前面所介紹的轉子繞組上直接串入yi個可調電阻實現軟啟動時,不僅可以實現對電動機啟動電壓的連續控制,同時還能夠在獲得足夠大的啟動轉矩的同時,減小了電動機定子側電流和轉子側電流,可以實現重載啟動。所以說,在帶負載啟動方面,采用繞線式電動機比鼠籠式異步電動機能夠取得更好的啟動性能。

同時啟動時沖擊轉矩小,啟動過程比較平穩,功率因數也比較高,但是將大電阻串入電路中,但是電阻發熱比較大,造成電能的浪費,尤其是對大功率電動機,電阻成本比較高,維護費用較大。

星-三角變換軟啟動

在新型電子式軟啟動產品出現以前,在工業現場廣泛采用星-三角(Y-△)變換啟動方式。這種啟動方式在工作原理上也是調壓啟動,但這種啟動方式對電動機有兩個要求,yi是電動機正常運行時三相繞組必須是三角形連接。二是負載啟動時不要求有較大的啟動轉矩。星-三角啟動原理,簡單的說電動機星形運行時,電動機三相繞組是星形接法,三角形運行時三相繞組是三角形接法。星形接法三相繞組所承受的電壓是相電壓,即220V,三角形接法時三相繞組所承受的電壓是線電壓,即 380V。所以只要在電動機啟動時將定子側接成星行,讓電動機運行平穩后再轉換成三角形接法,即額定電壓,電動機啟動完畢。

采用星-三角變換這種啟動方式對電動機進行啟動時所需要的設備和操作過程都比較簡單,除了比采用直接啟動方式多使用了yi個交流接觸器,再不需要其他啟動設備。采用星-三角啟動裝置優點是成本很低、且啟動設備十分可靠、結實耐用、很少需要對其進行維護,特別是在中大型功率的交流異步電動機,由于其定子繞組的設計方式基本都是按照三角接線方式設計的,采用這種接線方式的異步電動機更加適合采用星-三角變換啟動方式啟動。但是,星-三角啟動也有諸多缺點:整個啟動過程要分為兩級啟動,即在第yi次穩定后再切換yi次,這樣啟動電流就會產生二次沖擊,采用這種方法同時也會大大降低了啟動轉矩,使其只能應用在負載不是很大的輕載場合。這是因為采用這種方法啟動時,將定子繞組本來是三角形接法的接線方式換成星形接法以后,加在每相繞組上的相電壓也相應發生了變化,由原來的額定電壓變成了額定電壓的 1 3,根據之前我們對電動機學原理的介紹可知,異步電動機啟動轉矩與電壓的平方成正比,故轉矩 Tst就要相應的降低到原來額定電壓啟動轉矩的 1/3,所以星-三角啟動方法只能應用在空載啟動或輕載啟動場合。其中 Q1為主開關,Q2為切換開關。啟動時,先將開關 Q2打到“Y”位置,然后接通開關 Q1,電動機開始啟動,等到電動機轉速穩定后將開關 Q2切換到“△”位置,待電動機達到額定轉速后,啟動過程完畢。若要停機,則直接斷開開關 Q1、Q2即可。

 自耦變壓器啟動

利用自耦變壓器實現軟啟動功能的工作原理主要是利用了自耦變壓器原邊與副邊的能量傳遞,根據其中的變比關系可以對副邊電壓的大小進行調節來完成的。shou先將三相交流電源接在變壓器的原本,經過自耦變壓器調節后將副邊電壓加到三相交流異步電動機的電子繞組上,通過調節自耦變壓器的耦合關系來改變電壓值。電源每yi相通過yi組自耦變壓器連接在電動機上,由于采用此方式時每yi相上都接有yi組相同的自耦變壓器,因此每yi相的工作原理和控制方式都基本yi致。

自耦變壓器的副邊繞組yi般都有幾組抽頭,具體在啟動時選擇哪yi組抽頭要根據負載情況的不同而選用相應的抽頭。

自耦變壓器降壓啟動對于正常運行是定子繞組是三角型或星形接法的鼠籠型異步電動機都是適用的,但是這種啟動方法yi般多數情況下都只用于控制中小型電動機。在接線方面也比星三角變換啟動簡單,同時具有過載失壓等保護功能,可靠性比較好,性能穩定。但是這種啟動方法存在體積大,設備比較笨重,耗費金屬材料,啟動時會有二次沖擊電流等缺點

 

參考文獻:

[1] 劉紅櫻,姜婷. 異步電動機軟啟動器設計[J]. 機電工程,2007,24(3):74-76.

[2] 杜奇超. 調壓軟啟動器的應用[J].沿海企業與科技[J].2009,(1):45-48.

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