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鼠笼式交流异步电动机电气技术       2014-04-23 11:57:48
三相鼠笼式交流异步电动机因其结构简单,性能稳定及无需维护等特点,在各个行业中得到了广泛的应用,但由于其在起动过程中会产生过大的起动电流,会对电网和其他用电设备造成冲击,受电网容量限制和保护其他用电设备正常工作的需要,要在电机起动过程中采取必要的措施。总的来说,在不需要调速的场合,考虑经济的因素,异步电动机的起动可以有两种方法:直接起动和降压起动。
1 直接起动
直接起动也就是全压起动,起动方法简单,但交流异步电动机的起动电流特别大,可达到额定电流的4~7倍,对于国产电动机的实际测量,某些笼形异步电动机甚至可达到8~12倍。过大的起动电流会造成电动机发热,影响电动机寿命;电动机绕组(特别是端部)在电动力作用下,会发生变形造成短路而烧坏电动机;过大电流会使线路压降增大,造成电网电压下降而影响到同一电网的其他用电设备的工作。所以,一般情况下规定,异步电动机的功率低于7.5KW时允许直接起动,如果功率大于7.5KW,在条件不允许的情况下,就需要采用其他方法进行起动。
2 降压起动
(1)电阻降压起动
起动原理所示。
简介:电阻降压起动就是通常所说的定子串电阻起动。在定子电路串联电阻,起动时电流会在电阻上产生压降,降低了电动机定子绕组上的电压,起动电流也从而得到减小。起动时,Q1闭合,Q2断开,起动完成后,闭合Q2。
优点:起动平稳,运行可靠,结构简单,如果采用电阻降压起动,在起动阶段功率因数较高。
缺点:由于起动转矩和定子电压的平方成正比,所以起动时电压降低将造成起动转矩减小,适用于轻载和不频繁起动的场合;起动时电能损耗大,起动成本高。
(2)自耦降压起动
起动原理如图2所示。
简介:自耦降压起动利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组的电压,以减小起动电流。自耦降压起动的起动电流参照式(1-5),起动电压参照式(1-6),起动转矩参照式(1-7)。
I1=(w2/w1)2 (1-5)
Ux=(w2/w1) U1 (1-6)
T=(w2/w1)2 Tst (1-7)
为满足不同负载要求,自耦变压器的二次绕组一般有三个抽头分别为电源电压的40%、60%、80%(55%、64%、73%)。
优点:三个电压抽头适合不同负载起动时选择;可以适用于较大容量电动机;
缺点:体积大,质量大,价格高,需要维护检修。
(3)星----三角起动
简介:星—三角起动要求电机每个绕组有两个出线端,共6个出线端。起动时接成星形,起动完成后必须为三角形。起动时连接成星形的定子绕组电压与电流只有三角形连接时的1/1.732。连接成星形起动时的线电流只有连接成三角形直接起动线电流的1/3;起动转矩和电压平方成正比,因此也是直接起动转矩的1/3。
优点:体积小,重量轻,运行可靠,检修方便。
缺点:只适用于正常运行时接成三角形的电动机;只适用于轻载或空载起动;起动电压是定值,不能根据负载调整。
(4)延边三角形起动
简介:起动时将1、2、3三个出线端接电源;4、5、6分别与8、9、7相连,就构成了延边三角形连接法。此时相电压有所降低,起动电流也随之下降,相电压是随着电动机绕组不同的抽头比例而变化的。根据实测,当抽头比例为1:1时,电动机堵转状态下测得的相电压为264V左右。采用不同的抽头比例,就可以获得不同的起动转矩。
优点:体积小,质量小,允许经常起动,适用于重载起动。
缺点:接线复杂。
(5)串饱和电抗器起动
简介:饱和电抗器是带有直流励磁绕组的交流电抗器。改变直流励磁电流就可控制铁心的饱和程度,从而改变交流电抗值。铁心饱和时交流电抗很小,因而电动机所得电压高;铁心不饱和,交流电抗大,因而定子电压降低,实现降压起动。设备庞大笨重。
(6)晶闸管交流调压器起动(交流软起动器起动)
A、软起动器的性能特点:
(1)限制线路电压降,降低电流峰值;采用不同的起动方式,软起动可以避免起动时的电流冲击,不会造成大的电压降落。如果对于电源容量不够的场合,直接起动会造成线路上大的电压降落和损耗。可以保证电网电压的稳定,提高供电设备的使用寿命,减小对负载的冲击。
(2)根据负载不同可以灵活选择多种起动和停止方式。
(3)晶闸管是一个无触点开关,对于接旁路接触器的软起动,其使用寿命长,且免维修。
(4)单个软起动可带多台负载,从而比较经济实用,这是其他降压起动方式不能实现的。
(5)可以实现运行中设备的监控保护和快速故障检测,实现软停车,泵停车,制动停车以及准确停车功能。
(6)采用微处理器控制,性能可靠,易于实现网络化和智能化。
(7)接线简单,维护方便,体积小。
B、起动方式、运行方式、停车方式介绍:(图8)
(1)起动方式:
电压斜坡:从初始电压开始以线性斜坡的方式增加电动机上的电压,直到额定电压。
限流起动:使电动机在起动时的电流最大不超过预先设定的电流值。
脉冲突跳起动:如皮带传送机、挤压机和搅拌机等的静阻力矩比较大,通过脉冲突跳可以施加一个短时的大起动力矩,以克服大的静摩擦力。
斜坡+限流起动:电压斜坡起动和限流起动的两种组合。
(2)运行方式:
接旁路接触器运行:软起动器起动完成后用旁路接触器代替工作,以降低晶闸管的热损耗,提高系统的工作效率。
轻载节能运行:电动机负荷较轻时,软起动器自动降低施加与电机定子上的电压,可以减小电动机的铜损和铁损,节约能量。
(3)停车方式:
软停车:晶闸管接收到停机信号后,由导通角控制电机侧电压由全压经过一定时间减小,从而实现软停车的目的。适用于皮带机、升降机等。
快速停车:停车后,向电动机输入直流电源,使电动机工作于能耗制动状态,适用于快速停车的场合。而且不需要其他附加接触器和电源设备。
准确停车:包括了从全速到慢速再到制动定位的过程。适用于球蘑机的加料定位。
泵停车:为了避免水泵的“水锤效应”,电动机的速度必须平滑下降,通过控制软起动导通角来控制电压,使其能够满足泵停车时的曲线,达到最佳停车效果。
3 小结
随着电力电子技术和微处理器技术的不断发展,软起动器从生产工艺、使用性能都得到了很大提高,成本不断降低,逐渐取代了传统的自耦式、星/三角等降压起动方式。比较各种起动方法,在目前对于系统的可靠性、智能化、网络化等的要求不断提高,采用交流软起动器作为电机的起动设备,不失为一种既可靠又经济实用的方式。

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