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交-交变频技术实现感应电机的重载起动

时间:2007-1-20栏目:自动化论文

 摘 要:给出了电动机的几种起动方式,并分析了其特性,着重介绍了软起动。但本文的目的是解决电动机的重载起动,并给出了一种交交变频的方法来实现。 
关键词:感应电机 软起动 交交变频 
Abstract:some starting manners of motor are given and analyzed in this paper, soft 
starting is introduced emphasizly. But how to solve over loading starting is purposed 
and AC-AC variable frequency is given. 
Keywords:inducing motor soft starting AC-AC variable frequency 
1 引言 
三相交流电动机从发明以来,经历了100多年的历程,在这漫长的岁月里,它为奠定与发展这项经典的传动技术树立了丰碑,。又由于其具有结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉,而广泛作用于电力拖动生产机械的动力,在机械、化工、纺织和石化等行业有大量的应用。然而,电动机的起动特性却一直举步维艰。这是因为电动机在恒压下直接起动,其起动电流约为额定电流的4-7倍,其转速要在很短时间内从零升至额定转速,会在起动过程中产生冲击,很容易使电力拖动对象的传动机构等造成严重磨损甚至损坏。在起动瞬间大电流的冲击下,将引起电网电压降低,影响到电网内其它设备的正常运行。同时由于电压降低,电动机本身起动也难以完成,造成电机堵转,严重时,可能烧坏电动机。因而如何减少异步电动机起动瞬间的大电流的冲击,是电动机运行中的首要问题。为此必须设法改善电动机的起动方法,使达到电动机的平滑无冲击的起动,于是各种限流起动方法也就应运而生。 
2 传统的起动方法 
2.1 定子串电抗器起动 
对于鼠笼式异步电机一般采用定子回路串电抗器分级起动,绕线式异步电机则采用转子回路串电抗器起动。定子边串电抗器起动,即增加定子边电抗值,可理解为降低定子实际所加电压,其目的是减少起动电流。此起动方式属降压起动,缺点是起动转矩随定子电压的降低而成平方关系下降,外串电阻中有较大的功率损耗。又由于是分级起动,起动特性不平滑。 
2.2 星-三角起动 
起动时定子绕组星形连接,起动后三角形连接。在电动机绕组星形连接时,电动机电流仅为三角形连接的1/3,遗憾的是电动机的转矩也同样降低到三角形接线时的1/3,为了使电动机在额定转速时达到它的额定转矩,在经历了预先设定的时间后,又从星形接线转换到三角形接线,在转换过程中会出现二次冲击电流。 
2.3 自耦变压器起动 
当电动机起动时,电动机的定子通过自耦变压器接到三相电源上。当电机转速升高到一定值时,自耦变压器被切除,电动机定子直接接到电源上,电动机进入正常运行状态。同直接起动时相比,当电压降到W2/W1倍时,起动电流和起动转矩降到(W2/W1)2倍(W2/W1为自耦变压器的变比)。这种起动方式的优点是起动时定子电压的大小可调。比起定子串电抗起动,当限定的起动电流相同时,起动转矩损失较少。要使变压器的容量和耐压水平提高,将使得变压器的体积增大,成本高,且不允许频繁起动,同样也不能带重负载起动。 
.4 频敏变阻器起动 
对于绕线式异步电机来说,如果仅仅是为了限制起动电流、增大起动转矩,则一般采用转子回路串频敏变阻器起动方式。但此起动方式在频繁起动下,易发生温升,且结构复杂,不常用。 
由此可知上述几种起动方式的共同特点是控制电路简单,起动转矩基本固定不可调,起动中都存在二次冲击电流,对负载机械有冲击转矩,且受电网电压波动的影响,一旦出现电网电压下降,会造成电机堵转,起动困难,且上述几种起动方法,在停机时都是瞬间停机,遇到负载较重时会造成剧烈的机械冲击。 
3 软起动 
所谓软起动是指装置输出电压按一定规律上升,使被控电动机的电压由零升到全电压,转速相应的由零平滑加速到额定转速的过程。它是电力电子技术与自动化控制技术的综合,是将强电和弱电结合起来的控制技术。在软起动器中三相电源与被控电机之间串入三相反并联晶闸管,采用反并联接线的晶闸管接在电动机的每相,利用晶闸管移相控制原理,控制其内部晶闸管的导通角,电动机起动时,用调节6个晶闸管的不完全导通来控制电动机的供电电源。换言之,起动时只有三相正弦波形的一部分向电动机供电。 
软起动的优点是起动特性曲线好,使晶闸管的导通角从零度开始,逐渐前移,电机的端电压从零开始逐渐上升,直至达到额定电压,起动电流从零线性上升至设定值,从而满足起动转矩的要求,保证起成功。表1为软起动同传统起动对照表。 
4 重载起动方式(交-交变频起动) 

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