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《交流异步电机软起动及优化节能控制技术研究机械技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、交流异步电机软起动及优化节能控制技术研究1前言目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机),有相当多的异步电动机及其拖动系统还处于非经济运行的状态,白白地浪费掉大量的电能｡究其原因,大致是由以下几种情况造成的:①由于大部分电机采用直接起动方式,除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外,8~10倍的起动电流造成巨大的能量损耗｡②在进行电动机容量选配时,往往片面追求大的安全余量,且层层加码,结果使电动机容量过大,造成“大马拉小车”的现象,导致电动机偏离最佳工况点,运行效率和功率因数降低｡③从电动机拖动的生产
2、机械自身的运行经济性考虑,往往要求电力拖动系统具有变压､变速调节能力,若用定速定压拖动,势必造成大量的额外电能损失｡电动机的非经济运行情况,早已引起国家有关部门的重视,并分别于1990年和1995年制定和修定了一个强制性的国家标准:《三相异步电动机经济运行》(GB12497-1995)｡希望依此来规范三相异步电动机的经济运行,国标的发布对低压电动机的经济运行起了很大的促进作用,但对中压电动机则收效甚微｡其原因是:(1)中压电动机一般容量较大,一旦发生故障,其影响也大,因此对节电措施的可靠性的要求就更高;(2)中压电动机节电措施受电力电子功率器件耐压水平的限制,节
3、电产品的开发在技术上难度更大一些｡到目前为上,国内尚无成型的中压电动机软起动和节电运行的产品面市｡2异步电动机的软起动由于工业生产机械的不断更新和发展,对电动机的起动性能提出了越来越高的要求,归纳起来有以下几个方面:①要求电动机有足够大的,并且能平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线;②尽可能小的起动电流;③起动设备尽可能简单､经济､可靠,起动操作方便;④起动过程中的功率消耗应尽可能的少｡根据以上相互矛盾的要求和电网的实际情况,通常采用的起动方式有两种:一种是在额定电压下的直接起动方式,另一种是降压起动方式｡2.1直接起动的危害直接起动是最简单的起动方式,起
4、动时通过闸刀或接触器将电动机直接接到电网上｡直接起动的优点是起动设备简单,起动速度快｡但是直接起动的危害很大;①电网冲击:过大的起动电流(空载起动电流可达额定电流的4~7倍,带载起动时可达8~10倍或更大),会造成电网电压下降,影响其他用电设备的正常运行,还可能使欠压保护动作,造成设备的有害跳闸｡同时过大的起动电流会使电机绕组发热,从而加速绝缘老化,影响电机寿命｡②机械冲击:过大的冲击转矩往往造成电动机转子笼条､端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损,导致击穿烧机;转轴扭曲,联轴节､传动齿轮损伤和皮带撕裂等｡③对生产机械造成冲击:起动过程中的压力突变往往造成泵系统管道､
5、阀门的损伤,缩短使用寿命;影响传动精度,甚至影响正常的过程控制｡所有这些都给设备的安全可靠运行带来威胁,同时也造成过大的起动能量损耗,尤其当频繁起停时更是如此｡因此对电动机直接起动有以下限制条件:①生产机械是否允许拖动电动机直接起动,这是先决条件;②电动机的容量应不大于供电变压器容量的10~15%;③起动过程中的电压降△U应不大于额定电压的15%｡对于中､大功率的电动机一般都不允许直接起动,而要求采用一定的起动设备,方可完成正常的起动工作｡2.2老式降压起动方式的适用场合及性能比较:降压起动的目的是减小起动电流,但它同时也使起动转矩下降了｡对于重载起动,带有大的
6、峰值负载的生产机械,就不能用这种方式起动｡传统的降压起动有以下几种方法:(1)星形/三角形转换器:这种方法适用于正常运行时定子绕组采用△接法的电动机｡定子有六个接头引出,接到转换开关上,起动时采用星形接法,起动完毕后再切换成△接法｡起动电压为220V,运行电压为380V｡这种起动设备的优点是起动设备简单,起动过程中消耗能量少｡缺点是有二次电流冲击,设备故障率高,需要经常维护,所以不宜使用在频繁起动的设备上｡在转换过程中,由于瞬变电势和电动机剩磁产生的电势往往与电源电压有相位差,严重时会产生电压相加,引起过大的冲击电流和电磁转矩,因此大大地限制了它的使用｡由于起动
7、电压为运行电压的,故其起动转矩为额定转矩的1/3,只能用在空载或轻载(负载率小于1/3)起动的设备｡在电动机轻载或空载运行时,也可利用该起动设备作降压运行,以提高电动机的功率因数和效率｡(2)自耦变压器降压起动:三相自耦变压器(也称补偿器)高压边接电网,低压边接电动机,一般有几个分接头,可选择不同的电压比,相对于不同起动转矩的负载｡在电动机起动后再将其切除｡其优点是起动电压可以选择,如0.65､0.8或0.9UN,以适应不同负载的要求｡缺点是体积大,重量重,且要消耗较多有色金属,故障率高,维修费用高｡(3)磁控软起动器:磁控软起动器是利用控磁限幅调压的原理,在电
8、动机起动过程中电压可由一
