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交流異步電機軟起動技術分析與研究
（作者未知） 2010/8/15
論文關鍵詞:異步電動機;軟起動;調壓調速
論文摘要:本文對交流異步電動機的軟起動問題做了分析和研究,提出了異步電動機起動和運行的綜合控制方案。
1 前言
目前在工礦企業(yè)中使用著大量的交流異步電動機(包括380V/660V低壓電動機和3KV/6KV中壓電動機),有相當多的異步電動機及其拖動系統(tǒng)還處于非經濟運行的狀態(tài),白白地浪費掉大量的電能。究其原因,大致是由以下幾種情況造成的:
①由于大部分電機采用直接起動方式,除了造成對電網(wǎng)及拖動系統(tǒng)的沖擊和事故之外,8~10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。
②在進行電動機容量選配時,往往片面追求大的安全余量,且層層加碼,結果使電動機容量過大,造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象,導致電動機偏離最佳工況點,運行效率和功率因數(shù)降低。
③從電動機拖動的生產機械自身的運行經濟性考慮,往往要求電力拖動系統(tǒng)具有變壓、變速調節(jié)能力,若用定速定壓拖動,勢必造成大量的額外電能損失。
2異步電動機的軟起動
由于工業(yè)生產機械的不斷更新和發(fā)展,對電動機的起動性能提出了越來越高的要求,歸納起來有以下幾個方面;
① 求電動機有足夠大的,并且能平穩(wěn)提升的起動轉矩和符合要求的機械特性曲線;
②盡可能小的起動電流;
③起動設備盡可能簡單、經濟、可靠,起動操作方便;
④起動過程中的功率消耗應盡可能的少。
根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實際情況,通常采用的起動方式有兩種:一種是在額定電壓下的直接起動方式,另一種是降壓起動方式。
2.1直接起動的危害
①電網(wǎng)沖擊:過大的起動電流(空載起動電流可達額定電流的4~7倍,帶載起動時可達8~10倍或更大),會造成電網(wǎng)電壓下降,影響其他用電設備的正常運行,還可能使欠壓保護動作,造成設備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱,從而加速絕緣老化,影響電機壽命。
②機械沖擊:過大的沖擊轉矩往往造成電動機轉子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損,導致?lián)舸龣C;轉軸扭曲,聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。
③對生產機械造成沖擊:起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷,縮短使用壽命;影響傳動精度,甚至影響正常的過程控制。
2.2老式降壓起動方式的適用場合及性能比較:
降壓起動的目的是減小起動電流,但它同時也使起動轉矩下降了。對于重載起動,帶有大的峰值負載的生產機械,就不能用這種方式起動。傳統(tǒng)的降壓起動有以下幾種方法:
(1)星形/三角形轉換器:這種方法適用于正常運行時定子繞組采用△接法的電動機。定子有六個接頭引出,接到轉換開關上,起動時采用星形接法,起動完畢后再切換成△接法。起動電壓為220V,運行電壓為380V。這種起動設備的優(yōu)點是起動設備簡單,起動過程中消耗能量少。缺點是有二次電流沖擊,設備故障率高,需要經常維護,所以不宜使用在頻繁起動的設備上。
(2)自耦變壓器降壓起動:三相自耦變壓器(也稱補償器)高壓邊接電網(wǎng),低壓邊接電動機,一般有幾個分接頭,可選擇不同的電壓比,相對于不同起動轉矩的負載。在電動機起動后再將其切除。其優(yōu)點是起動電壓可以選擇,如0.65.0.8或0.9UN,以適應不同負載的要求。缺點是體積大,重量重,且要消耗較多有色金屬,故障率高,維修費用高。
(3) 對于繞線式異步電動機,可在轉子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實現(xiàn)起動,待起動完成后再將其切除。但頻敏變阻器成本高,而水電阻損耗又大。
值得指出的是:盡管各種老式降壓起動方法各有其優(yōu)缺點,但它們有一個共同的優(yōu)點:就是沒有諧波污染。
2.3新型的電子式軟起動器
所謂“軟起動”,實際上就是按照預先設定的控制模式進行的降壓起動過程。目前的軟起動器一般有以下幾種起動方式:
(1) 限流軟起動:限流起動顧名思義就是在電動機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值(Im)的軟起動方式。主要用在輕載起動的負載的降壓起動,其輸出電壓從零開始迅速增長,直到其輸出電流達到預先設定的電流限值Im,然后在保持輸出電流I這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小,且可按需要調整,(起動電流的限值Im必須根據(jù)電動機的起動轉矩來設定,Im設置過小,將會使起動失敗或燒毀電機。)對電網(wǎng)電壓影響小。其缺點是在起動時難以知道起動壓降,不能充分利用壓降空間,損失起動轉矩,起 動時間相對較長。
(2)轉矩控制起動:主要用在重載起動,它是按電動機的起動（未完，下一頁）
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