三相異步電動機啟停裝置

1、三相異步電動機啟動方式  摘  要介紹三相異步電動機的傳統(tǒng)啟動方式和新技術(shù)啟動方式，分析了各種方式的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩的波形和特性。  關(guān)鍵詞三相異步電動機；軟啟動；電流轉(zhuǎn)矩1引言    三相異步電動機廣泛用于各種工業(yè)過程，領(lǐng)域廣泛。三相異步電動機的啟停，會對電網(wǎng)造成較強干擾，尤其在工業(yè)領(lǐng)域中的重載啟動，有時也可能對設(shè)備構(gòu)成嚴重威脅。故而三相異步電動機的啟停越來越受到相關(guān)技術(shù)人員的重視。    三相異步電動機的傳統(tǒng)啟動方式很多。隨著技術(shù)進步的加速，各種新的啟停和控制方式也脫穎而出。比較各種啟停方式的優(yōu)缺點，

2、可從中選擇出適合特定應(yīng)用場合的最佳啟停方案。2三相異步電動機的傳統(tǒng)啟停方法2.1直接在線啟動    直接在線啟動是三相異步電動機應(yīng)用最多的一種啟動方式，也是啟停方式中最簡單、最直接的一種。對于小功率電機這種應(yīng)用方式占有絕對優(yōu)勢。然而對較大功率的電機而言，這種啟停方式的缺點也是顯而易見的。由圖21可見，在這種啟動方式下，啟動電流是標稱電流的48倍；啟動轉(zhuǎn)矩是標稱轉(zhuǎn)矩的0515倍。其特點是：電機端子少(一般為三端子電機)，可帶載啟動、高電流峰值和大壓降啟動，設(shè)備簡易。2.2星-角啟動    星-角啟動也是三相異步電動機最常用的方式之一。一

3、般用于非大功率電機的啟動。在這種方式下啟動電流是標稱電流的1.82.6倍，而啟動轉(zhuǎn)矩是標稱轉(zhuǎn)矩的0.5倍。這種啟動方式的特點是：電機一般為6端子電機；多用于空載啟動或低阻性轉(zhuǎn)矩啟動；在星角轉(zhuǎn)換出現(xiàn)高的電流轉(zhuǎn)矩峰值；設(shè)備維護量較大。見圖22。2.3一次側(cè)串電組啟動    一次側(cè)串電阻啟動是三相異步電動機成本較低的一種啟動方式。啟動電流是標稱電流的4.5倍，起動轉(zhuǎn)矩是標稱轉(zhuǎn)矩的05075倍。其特點是：用于3端子電機；啟動時不斷增加阻性轉(zhuǎn)矩；高電流峰值；設(shè)備笨重，需要維護；無啟停參數(shù)調(diào)整。同時這種啟動方式能源浪費也較大。見圖23。2.4自耦變壓器啟動 

4、0;  自耦變壓器啟動時其啟動電流是標稱電流的174倍。而啟動轉(zhuǎn)矩是標稱轉(zhuǎn)矩的04085倍。其特點是：應(yīng)用于3端子高功率電機；在電壓變化時啟動，出現(xiàn)大壓降和高電流峰值；設(shè)備較笨重，維護量大。見圖24。2.5改變電壓電流極限的電子啟動方法    電子啟動方法使用晶閘管橋可以逐步增加電機的三相電源電壓，晶閘管橋由一對晶閘管反并聯(lián)而成，并分別與交流電源的各相相連。改變晶閘管的觸發(fā)角，電機電壓平穩(wěn)增加，頻率不變。輸出電壓可通過積分參數(shù)或電流極限參數(shù)或兩個參數(shù)共同控制。    根據(jù)圖25b的轉(zhuǎn)矩與啟動電流曲線。限制啟動電流Is為Is1

5、，則啟動轉(zhuǎn)矩由Ts降為Ts1，轉(zhuǎn)矩與Is1和Is之比的平方成正比。例如：電機的啟動轉(zhuǎn)矩及啟動電流為Ts=2Tn，Is=6In。若限制啟動電流Is1=3In，即0.5倍Is，則啟動轉(zhuǎn)矩為：    Ts1=Ts×(0.5)2=2Tn×0.25=0.5Tn    圖25c為鼠籠電機的轉(zhuǎn)矩速度特性與電源電壓的關(guān)系曲線?？梢钥闯觯侯l率不變時，轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，而電壓平穩(wěn)增加可限制啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流，并避免出現(xiàn)瞬時電流尖峰。3新技術(shù)啟停方式    隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，軟啟動裝置和變頻調(diào)速裝

6、置應(yīng)運而生。三相異步電機的啟停技術(shù)發(fā)生了劃時代的變化。尤其是變頻器，輸出頻率范圍可以從0.1Hz500Hz。調(diào)速精度一般不小于1%，可高達0.02%，瞬時過力矩可為200%(2s內(nèi))或170%(60s內(nèi))。智能化設(shè)計，可以與上位控制計算機接口(一般為Modbus或RS*485多點串行通訊口)，具有斷相與相序檢測、缺相保護、連續(xù)計算I2t值并考慮速度影響進行過熱保護。同時變頻器也可以設(shè)定為軟啟動工作方式，其最主要的特點是節(jié)能。當然對一些不需要調(diào)速的場合，軟啟停裝置的應(yīng)用依然非常普遍，在大功率電機的啟停控制中占有不可動搖的地位。這里結(jié)合西安興儀公司研制的XYCR75型軟啟動裝置作簡要介紹。3.1軟

7、啟停裝置的主要功能和特點    A軟啟停裝置的主要功能：    ·控制電機平滑起動，減小沖擊電流，避免沖擊電網(wǎng)；    ·啟動電壓可調(diào)，保證電機啟動的最小啟動轉(zhuǎn)矩，避免電機過熱和能源浪費；    ·啟動電流可根據(jù)負載情況調(diào)整，減小啟動損耗，以最小的電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩；    ·啟動時間可調(diào)，在設(shè)定時間范圍內(nèi)，電機轉(zhuǎn)速逐漸上升，避免轉(zhuǎn)速沖擊；    ·自由停機和軟停機可

8、選，軟停機時間可調(diào)；    ·具有缺相、相序、過熱、啟動過程過流，運行過程過流、過載的檢測及保護。其中過流、過載值可調(diào)；    B軟啟停裝置的主要特點(參見圖31)：    啟動電流可在標稱值25倍之間設(shè)定；    ·啟動轉(zhuǎn)矩可在標稱值的0.151倍之間變化(1區(qū))；    ·可用于三端子電機，標稱功率可在2.2kW800kW之間；    ·可獨立調(diào)節(jié)加減速過程； &

9、#160;  ·允許直流輸入制動；    ·設(shè)備維護量小；3.2軟啟停裝置的工作原理    軟啟停裝置以微電腦作為其控制單元，采用三對反并聯(lián)可控硅(晶閘管)串接于電動機的三相供電線路上。利用可控硅的電子開關(guān)特性，通過控制其觸發(fā)導通角的大小來改變可控硅的開通程度，由此來改變電動機輸入電壓和輸入電流的大小，以達到控制電機的啟動特性。    當軟啟動控制器接收到啟動指令后，便進行有關(guān)計算，確定可控硅的觸發(fā)信號，通過控制可控硅使軟啟停裝置按所設(shè)定的方式輸出相應(yīng)的電壓，以控制電機的啟動

10、過程。  當電機完成啟動過程后，軟啟動控制器便控制交流接觸器吸合，短路所有可控硅，使電機直接投網(wǎng)運行，避免不必要的能源損耗。    當軟啟動控制器接收到停車指令時，(若原設(shè)定為自由停車方式)，則先控制斷開交流接觸器，然后逐漸改變可控硅的導通角。使交流接觸器完成無弧切斷。如果電機的停機方式設(shè)定在軟停機方式，則控制可控硅的觸發(fā)脈沖，完成設(shè)定的停機過程。3.3軟啟停裝置的控制模式及性能限流軟啟動控制模式    軟啟動控制器在控制電機啟動時，其輸出電壓從零迅速增加，直至輸出電流達到設(shè)定的電流限幅值Im，如圖33所示。然后保證輸出電流

11、不大于該值的情況下，電壓逐漸升高，電動機逐漸加速。在該控制模式下，電動機以設(shè)定電流為限幅值完成軟啟動過程。    電流限幅值可根據(jù)實際負載情況，在電機額定電流Ie的0.54倍之間選擇。電壓斜坡控制模式    啟動電動機時，軟啟動裝置的輸出電壓迅速上升到U1，然后按設(shè)定的速率逐漸增加，直至達到電網(wǎng)電壓，軟啟動過程完成。    初始電壓U1及電壓上升速率可根據(jù)負載情況和工藝要求進行設(shè)定(調(diào)整)。軟停機和自由停機控制模式    軟停機：電動機按設(shè)定的速率逐漸減速直至完全停機；軟停機可防止停機產(chǎn)生的沖擊。    自由停機：電動機不受控制地依慣性自由停機。3.3.4其它控制模式    除上述3種常用控制模式外，智能式軟啟動器還具有點動模式和增強脈沖啟動模式，即接收啟動指令后，點動模式為軟啟動裝置輸出電壓迅速增至初始電壓U1，并保護該輸出電壓值。調(diào)節(jié)U1參數(shù)的設(shè)定，即可改變電動機的點動輸出轉(zhuǎn)矩。增