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摘 要:文章总结了交流电动机常用的几种启动方式,并从各自的特点进行了详细客观的分析。
关键词:交流电动机;启动电流;启动方式
引言
交流电动机的启动电流大,一般约为额定电流的5~7倍。由于电动机启动时间短,大的启动电流不至于引起电动机温度的显著提高,但却会引起电网中的电压和电流变化幅度过大,从而影响接在同一母线上的其它设备的正常运行。所以交流电动机的启动方式必须根据电容的容量、电动机的启动电流的大小及负载大小等情况综合考虑后再选择。
交流电动机的常用启动方式有:直接启动,减压启动,软启动和变频器启动等。
1 直接启动方式及其特点
直接启动又叫全电压启动,它是将额定电压直接加在电动机的定子绕组上使电动机转动。在变压器容量允许的情况下,电动机应尽可能采用直接启动,因为直接启动控制电路简单,提高了电路的可靠性,且减少了维修工作量。
直接启动也有很致命的缺点,首先其启动电流过大,大容量电动机启动时,其过大的启动电流会引起电网电压降低,使电动机转矩减小,甚至启动困难,而且还会影响同一供电网络中其它设备的正常工作。另外,如果电动机频繁启动,则由于热量的积累,可能使电动机过热,加速线圈老化,缩短电动机的寿命。
2 减压启动方式及其特点
减压启动是启动时降低加在电动机定子绕组上的电压,当电动机的转速接近额定值时,使之在全电压下运行。由于降低了启动电压,启动电流也就降低了,但因为启动转矩正比于电压的平方,所以启动转矩更显著地减小,因此,减压启动只适用于启动时负载转矩不大的情况,如轻载或空载。常用的减压启动方式有星-三角减压启动、定子串电阻减压启动和自耦变压器减压启动等。
2.1 星-三角减压启动方式及其特点
星-三角减压启动方式,就是在启动开始时,将电动机的定子绕组接成星形,使每相绕组承受的电压为电影电压的相电压,通常情况下为220V,而在启动完毕后,电动机进入正常运行时,则按预定的时间换接成三角形接法,使每相绕组承受的电压为电源的线电压,一般为380V的启动方式。这种启动方式大大减小了启动时大电流对电网的影响,而且也是这三种减压启动方式中成本最低、结构最简单的一种。然而,它也有不少使用方面的限制,主要包括以下几点:
a.适合在启动时采用星形连接方式,使用局限性比较大。
b.启动转矩仅为额定转矩的1/3,所以只能用于轻载或空载。
c.由于采用此种启动方式会在整个启动过程中出现两次启动电流较大的冲击现象,因而设备容易发生故障,必须经常进行维护,所以,一般不适宜用在启动较频繁的设备上。
2.2 定子串电阻减压启动方式及其特点
定子串电阻减压启动方式就是在电动机启动的过程中,利用串联电阻来减小定子绕组电压,以达到限制启动电流的目的,一旦启动完毕,再将电阻短接,电动机进入全电压正常运行。这种启动方式不受电动机定子绕组接线形式的限制,并且设备简单,启动时定子电压的大小可调,因而在中小型生产机械中应用较广。但每次启动都要在电阻上消耗大量的电能,不能频繁启动、重载启动,不适宜用在某些负载大小经常发生变化的生产机械上。
2.3 自耦变压器减压启动方式及其特点
自耦变压器减压启动方式是利用自耦变压器来降低电动机启动时的电压,达到限制启动电流的目的。启动时,电影电压加在自耦变压器的一次绕组上,电动机的定子绕组与自耦变压器的二次绕组相连,当电动机的转速接近额定值时,将自耦变压器切除,电动机直接与电源相连,在正常电压下运行。
自耦变压器减压启动方式对电网电流的冲击较小,整个启动过程功率损耗小。但其费用较高,电阻结构比较复杂,设备体积庞大,并且在设计制造过程中采用非连续工作制,所以,在选择此种启动方式时,严禁频繁操作,防止电动机损坏。
3 软启动方式及其特点
软启动是运用软启动器,利用可控硅的移相调压原理来调节电源电压的导通角,使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至启动结束,赋予电动机全电压。
软启动方式效果好但成本较高,在电动机启动过程中产生的谐波对电网的冲击较大,影响电网的稳定性。另外,电网的稳定性也会反过来影响可控硅元件的导通,使得可控硅的故障率提高。软启动的维护难度比较大,对维护人员的要求比较高。
4 变频器启动方式及其特点
变频器启动通过调节电源电压的频率,开始时电源电压比较低,输出的转矩较小,随着电动机的启动电源电压缓慢提高,输出转矩也相应提高,从而可以实现电动机整个启动过程平稳,不会由于电动机的负载而对电网产生大的冲击,影响整个电网的稳定性,是当今最先进的一种启动方式。
变频器启动接线简单,电动机的运行参数如额定转速、运行模式、电动机的转向等都可以通过改变变频器的设置参数简单实现。此外,变频器本身有很强的故障检测和报警功能,并且采用变频器启动的电动机很容易实现远程和本地的控制。变频器启动也有其不足,其早期的经济投入比较大,涉及电力电子技术,对维护人员的要求比较高。
5 结语
综合考虑,当直接启动符合条件时,电动机应直接启动;从安全和节能角度考虑,在经济条件允许的情况下较大功率的电动机应尽量避免采用直接启动方式,选用减压启动方式时应考虑电动机的端子电压,使其满足所拖动机械的最小转矩要求;在经济充裕的条件下,在考虑到电动机冲击和机械设备的使用寿命时,就尽量使用软启动或变频启动。■
参考文献
[1]张松林.电动机及电力拖动基础[M].北京:北京工业大学出版社,1991.
[2]周军.电气控制及PLC[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]周希章.电动机的启动、制动和调速[M].北京:机械工业出版社,2001.
[4]周鹗.电动机学(第三版)[M].北京:电力出版社,1995.
关键词:交流电动机;启动电流;启动方式
引言
交流电动机的启动电流大,一般约为额定电流的5~7倍。由于电动机启动时间短,大的启动电流不至于引起电动机温度的显著提高,但却会引起电网中的电压和电流变化幅度过大,从而影响接在同一母线上的其它设备的正常运行。所以交流电动机的启动方式必须根据电容的容量、电动机的启动电流的大小及负载大小等情况综合考虑后再选择。
交流电动机的常用启动方式有:直接启动,减压启动,软启动和变频器启动等。
1 直接启动方式及其特点
直接启动又叫全电压启动,它是将额定电压直接加在电动机的定子绕组上使电动机转动。在变压器容量允许的情况下,电动机应尽可能采用直接启动,因为直接启动控制电路简单,提高了电路的可靠性,且减少了维修工作量。
直接启动也有很致命的缺点,首先其启动电流过大,大容量电动机启动时,其过大的启动电流会引起电网电压降低,使电动机转矩减小,甚至启动困难,而且还会影响同一供电网络中其它设备的正常工作。另外,如果电动机频繁启动,则由于热量的积累,可能使电动机过热,加速线圈老化,缩短电动机的寿命。
2 减压启动方式及其特点
减压启动是启动时降低加在电动机定子绕组上的电压,当电动机的转速接近额定值时,使之在全电压下运行。由于降低了启动电压,启动电流也就降低了,但因为启动转矩正比于电压的平方,所以启动转矩更显著地减小,因此,减压启动只适用于启动时负载转矩不大的情况,如轻载或空载。常用的减压启动方式有星-三角减压启动、定子串电阻减压启动和自耦变压器减压启动等。
2.1 星-三角减压启动方式及其特点
星-三角减压启动方式,就是在启动开始时,将电动机的定子绕组接成星形,使每相绕组承受的电压为电影电压的相电压,通常情况下为220V,而在启动完毕后,电动机进入正常运行时,则按预定的时间换接成三角形接法,使每相绕组承受的电压为电源的线电压,一般为380V的启动方式。这种启动方式大大减小了启动时大电流对电网的影响,而且也是这三种减压启动方式中成本最低、结构最简单的一种。然而,它也有不少使用方面的限制,主要包括以下几点:
a.适合在启动时采用星形连接方式,使用局限性比较大。
b.启动转矩仅为额定转矩的1/3,所以只能用于轻载或空载。
c.由于采用此种启动方式会在整个启动过程中出现两次启动电流较大的冲击现象,因而设备容易发生故障,必须经常进行维护,所以,一般不适宜用在启动较频繁的设备上。
2.2 定子串电阻减压启动方式及其特点
定子串电阻减压启动方式就是在电动机启动的过程中,利用串联电阻来减小定子绕组电压,以达到限制启动电流的目的,一旦启动完毕,再将电阻短接,电动机进入全电压正常运行。这种启动方式不受电动机定子绕组接线形式的限制,并且设备简单,启动时定子电压的大小可调,因而在中小型生产机械中应用较广。但每次启动都要在电阻上消耗大量的电能,不能频繁启动、重载启动,不适宜用在某些负载大小经常发生变化的生产机械上。
2.3 自耦变压器减压启动方式及其特点
自耦变压器减压启动方式是利用自耦变压器来降低电动机启动时的电压,达到限制启动电流的目的。启动时,电影电压加在自耦变压器的一次绕组上,电动机的定子绕组与自耦变压器的二次绕组相连,当电动机的转速接近额定值时,将自耦变压器切除,电动机直接与电源相连,在正常电压下运行。
自耦变压器减压启动方式对电网电流的冲击较小,整个启动过程功率损耗小。但其费用较高,电阻结构比较复杂,设备体积庞大,并且在设计制造过程中采用非连续工作制,所以,在选择此种启动方式时,严禁频繁操作,防止电动机损坏。
3 软启动方式及其特点
软启动是运用软启动器,利用可控硅的移相调压原理来调节电源电压的导通角,使电动机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至启动结束,赋予电动机全电压。
软启动方式效果好但成本较高,在电动机启动过程中产生的谐波对电网的冲击较大,影响电网的稳定性。另外,电网的稳定性也会反过来影响可控硅元件的导通,使得可控硅的故障率提高。软启动的维护难度比较大,对维护人员的要求比较高。
4 变频器启动方式及其特点
变频器启动通过调节电源电压的频率,开始时电源电压比较低,输出的转矩较小,随着电动机的启动电源电压缓慢提高,输出转矩也相应提高,从而可以实现电动机整个启动过程平稳,不会由于电动机的负载而对电网产生大的冲击,影响整个电网的稳定性,是当今最先进的一种启动方式。
变频器启动接线简单,电动机的运行参数如额定转速、运行模式、电动机的转向等都可以通过改变变频器的设置参数简单实现。此外,变频器本身有很强的故障检测和报警功能,并且采用变频器启动的电动机很容易实现远程和本地的控制。变频器启动也有其不足,其早期的经济投入比较大,涉及电力电子技术,对维护人员的要求比较高。
5 结语
综合考虑,当直接启动符合条件时,电动机应直接启动;从安全和节能角度考虑,在经济条件允许的情况下较大功率的电动机应尽量避免采用直接启动方式,选用减压启动方式时应考虑电动机的端子电压,使其满足所拖动机械的最小转矩要求;在经济充裕的条件下,在考虑到电动机冲击和机械设备的使用寿命时,就尽量使用软启动或变频启动。■
参考文献
[1]张松林.电动机及电力拖动基础[M].北京:北京工业大学出版社,1991.
[2]周军.电气控制及PLC[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]周希章.电动机的启动、制动和调速[M].北京:机械工业出版社,2001.
[4]周鹗.电动机学(第三版)[M].北京:电力出版社,1995.