電機是現代工農業生產和交通運輸的重要裝置,與電機配套的控制裝置的效能已經成為使用者關注的焦點。電機的控制包括電機的起動、調速和制動。非同步電動機由於具有結構簡單、體積小、**低廉、執行可靠、維修方便、執行效率較高、工作特性較好等優點,因而在電力拖動平台上得到了廣泛應用。
據統計,其耗電量約佔全國發電量的40%左右。當電機併入電網時,電機轉速從靜止加速到額定轉速的過程稱為電機的起動過程。非同步電動機的起動效能最重要的是起動電流和起動轉矩。
因此在電機的起動過程中,如何降低起動電流,增大起動轉矩,一直是機電行業的專家們**的重要課題。
目前最常見的是直接起動方式,就是用閘刀開關或者接觸器把電機的定子繞組直接接到電網上。這種方式的優點是操作和起動裝置簡單,缺點是起動電流很大。一般鼠籠式非同步電機直接起動的電流是額定電流的4-7倍,某些國產電機甚至可達8-12倍,起動轉矩是額定轉矩的1-2倍。
為了解決直接起動帶來的一系列問題,人們採用了各種降壓起動技術,目前應用較為普遍的有自耦降壓起動、串電阻或串電抗起動、y-△起動和延邊三角形起動等方法。這些傳統降壓起動方法在很大程度上緩解了大容量電機在相對較小容量電網上起動時的矛盾,但它們只是縮短了大電流衝擊的時間,並沒有從本質上解決問題。而且這些起動裝置還存在一些固有的缺點:
如對負載的適應能力差、起動電流不連續、觸點繼電器控制、維修工作量大以及浪費能源等問題。隨著自動化、機械化要求日益提高,這些矛盾變得更加突出。
為了使電機能夠迅速達到額定轉速正常工作,要求電機具有足夠大的起動轉矩且起動電流不能太大。因此,總是希望在起動電流較小的情況下,能獲得較大的起動轉矩。近幾年來,隨著電力電子技術的發展,使無電弧開關和連續調節電流成為可能。
電力半導體器件的開關功能實際上無磨損、壽命長、功耗小,加之微機控制技術,現代控制理論與電力電子技術的緊密結合,為電機的起動節能提供了全新的思路從而出現了電機軟起動技術。軟起動技術具有傳統起動方法無法比擬的優勢。
1軟起動器簡介
xpd系列b型交流電動機軟起動器是採用電力電子技術,微處理技術及現代控制理論而設計生產的具有當今國際先進水平的新型起動裝置。該產品能有效地限制交流非同步電動機起動時的起動電流,可廣泛應用於風機、水幫浦、輸送類及壓縮機等負載,是傳統的星/三角轉換、自耦降壓、磁控降壓等降壓裝置的理想換代產品。
目前在各個採油廠中使用著大量的交流非同步電動機(包括380v/660v低壓電動機和3kv/6kv中壓電動機),有相當多的非同步電動機及其拖動系統還處於非經濟執行的狀態,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)由於大部分電機採用直接起動方式,除了造成對電網及拖動系統的衝擊和事故之外,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餘量,且層層加碼,結果使電動機容量過大,造成「大馬拉小車」的現象,導致電動機偏離最佳工作狀態,執行效率和功率因數降低。
3)從電動機拖動的生產機械自身的執行經濟性考慮,往往要求電力拖動系統具有變壓、變速調節能力,若用定速定壓拖動,勢必造成大量的額外電能損失。
2非同步電動機的軟起動
由於工業生產機械的不斷更新和發展,對電動機的起動效能提出了越來越高的要求,歸納起來有以下幾個方面:
1)要求電動機有足夠大的,並且能平穩提公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)起動裝置盡可能簡單、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。根據以上相互矛盾的要求和電網的實際情況,通常採用的起動方式有兩種:一種是在額定電壓下的「直接起動」,另一種是「降壓起動」。
2.1直接起動的危害
1)電網衝擊。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),會造成電網電壓下降,影響其他用電裝置的正常執行,還可能使欠壓保護動作,造成裝置的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發熱,從而加速絕緣老化,影響電機壽命。
2)機械衝擊。過大的衝擊轉矩往往造成電動機轉子籠條、端環斷裂和定子端部繞組絕緣磨損,導致擊穿燒機;轉軸扭曲,聯軸節、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。
3)對生產機械造成衝擊。起動過程中的壓力突變往往造成幫浦系統管道、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。
值得指出的是,儘管各種老式降壓起動方法各有其優缺點,但它們有乙個共同的優點,沒有諧波汙染。
2.2 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,然後在保持輸出電流i,這種起動方式的優點是起動電流小,且可按需要調整,(起動電流的限值im必須根據電動機的起動轉矩來設定,im設定過小,將會使起動失敗或燒毀電機)。
對電網電壓影響小。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。主要用在過載起動,它是按電動機的起動轉矩線性上公升的規律控制輸出電壓,它的優點是起動平滑、柔性好,對拖動系統有利,同時減少對電網的衝擊,是最優的過載起動方式。它的缺點是起動時間較長。
3)轉矩加突跳控制起動與轉矩控制起動一樣也是用在過載起動的場合。所不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩,克服拖動系統的靜轉矩,然後轉矩平滑上公升,可縮短起動時間。但是,突跳會給電網傳送尖脈衝,干擾其它負荷,使用時應特別注意。
4)電壓控制起動是用在輕載起動的場合,在保證起動壓降的前提下使電動機獲得最大的起動轉矩,盡可能地縮短起動時間,是最優的輕載軟起動方式。
嚴格地講,起動轉矩應當小於額定轉矩50%的拖動系統,才適合使用軟起動器解決起動衝擊問題。對於需過載或滿載起動的裝置,若採用軟起動器起動,不但達不到減小起動電流的目的,反而會要求增加軟起動器閘流體的容量,增加成本;若操作不當,還有可能燒毀閘流體。此時只能採用變頻軟起動。
因為軟起動器調壓不調頻,轉差功率始終存在,難免過大的起動電流;而變頻器採用調頻調壓方式,可實現無過流軟起動,且可提供1.2-2倍額定轉矩的起動轉矩,特別適用於過載起動的裝置。但是變頻器的**就要比軟起動器的**高得多了。
非同步電動機的調壓調速屬低效調速方式,因為在調速過程中始終存在轉差損耗,因此調壓調速有很大的限制,不是任何一台普通的籠型電機加上一套閘流體調壓裝置,就可以實現調壓調速的。在電力電子技術高度發展的今天,變頻調速裝置的**已不再昂貴的情況下,再考慮調壓調速,似乎已無多大的現實意義了。
非同步電動機軟啟動分析
摘要 近三十多年來，國外對閘流體三相交流調壓電路進行了廣泛的研究，在工業應用領域得到廣泛應用，在某些領域應用顯示出獨特的技術優勢。文章對非同步電動機軟啟動做了分析。關鍵詞 非同步電動機 軟啟動 閘流體 電動機作為重要的動力裝置，已被廣泛用於工業 農業 交通運輸 國防軍事設施以及日常生活中。直流電動機...
非同步電動機的智慧型軟啟動PLC控制裝置的設計開題報告
湖南工程學院應用技術學院 畢業設計 開題報告 學生姓名 孫哲學號 200713010414 專業 電氣工程及其自動化 設計 題目 非同步電動機的智慧型軟啟動 plc控制裝置的設計 指導教師 金國彬 2011年 3 月 12 日 開題報告填寫要求 1 開題報告 含 文獻綜述 作為畢業設計 答辯委員會對...
非同步電動機總結提綱
1 電動機的起動效能要求 起動電流越小越好 起動轉矩足夠大 適當電動機起動時，只有ts大於 1.1 1.2 倍的負載轉矩才可順利起動，一般非同步電動機起動轉矩倍數 0.8 1.2 起動時間越短越好 起動裝置越簡單越好。2 大型非同步電動機直接起動時可能引起什麼現象？該如何解決？3 不同非同步電動機 ...