三相鼠笼式异步电动机启动方式分析
作者：李 丽
来源：《职业·下旬》2010年第03期
三相鼠笼式异步电动机, 以其结构简单、运行可靠、维修方便、惯性小、价格低廉而且坚固耐用、机械特性较硬等优点, 在工、农业生产中得到广泛应用, 普及率是其他种类电动机无法比拟的, 是现阶段机械加工的重要动力源。但由于这类电机启动电流大, 对电网的影响和生产机械的冲击力都很大, 因而合理的启动方式, 对三相鼠笼式异步电动机尤为重要, 下面就三种启动方法逐一分析。
一、直接启动
直接启动, 就是将处于静止状态的电动机直接加上额定电压, 使电动机在额定电压作用下直接完成启动过程。直接启动转矩大、时间短、控制方式简单, 设备投资少, 因此在中小型电动机的控制上得到广泛的应用。但直接启动方法也受到客观条件限制, 主要表现在三个方面:
1.启动电流大
启动电流一般是额定电流的4～7倍, 部分电机启动电流实测甚至高达8～12倍额定电流。过大的启动电流将造成电网电压明显下降, 影响同一电网其他电气设备的正常运行, 严重时将使部分设备因电压过低而退出运行, 甚至使电力线路欠压保护动作, 造成设备的有害跳闸。同时过大的启动电流会使电机绕组发热, 从而加速绝缘老化, 影响电机使用寿命。
2.启动转矩大
过大的启动转矩往往造成电机转子笼条、端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损, 导致击穿烧机; 另外启动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损伤, 传动转轴扭曲, 联轴节、传动齿轮损伤, 影响传动精度, 甚至影响正常工作。
3.要求供电变压器容量较大
为满足电机启动要求, 必须扩大输、配线路容量, 增加设备投资。
因此是否能直接启动应满足以下条件:一是生产机械是否允许拖动电机直接启动, 这是先决条件; 二是电动机的容量应不大于供电变压器容量的10%～15%;三是启动过程中的电压降ΔU应不大于额定电压的15%。
二、降压启动
降压启动就是在电动机启动时人为地降低电机端电压进行启动。传统的方法有星形/三角形启动、定子绕组串电阻(电抗器) 启动、自耦变压器降压启动及延边三角形降压启动。
星形/三角形启动器是降压启动中结构最简单、成本最低的一种, 然而它的使用受到限制, 只适用于正常运行时定绕组采用三角形接法的电动机, 启动时采用星形接法, 启动完毕后再切换成三角形。启动过程有两次电流冲击, 设备故障率高, 需要经常维护, 不宜用于频繁启动设备上, 而且由于启动电压为运行电压的1/,故启动转矩为额定转矩的1/3,只能用在空载或轻载启动设备。在电动机轻载或空载运行时, 也可利用该启动设备作降压运行, 以提高电动机的功率因数和效率。 自耦变压器降压启动是利用三相自耦变压器改变供电电压的启动方法, 可以通过变压器抽头改变启动电压(一般有65%和80%两挡抽头), 选择不同的电压比, 相对应不同启动转矩的负载, 在电动机启动后再将其切除。其优点是启动电压可以选择, 以适应不同负载的要求; 缺点是体积大、质量大, 电压阶跃性变化有冲击, 不能连续启动, 且要消耗较多有色金属, 故障率高, 维修费用高。
电阻(电抗) 器启动, 是在电动机启动时, 把电阻(电抗) 器串联于电源与电动机定子绕组之间, 随电动机转速提高, 逐级减小电阻(电抗), 从而达到理想的启动效果, 这种启动方法比星形/三角形启动性能好, 比自耦变压器降压启动设备价格低。然而它同样有一些性能、使用上的限制, 包括:
1.启动特性很难优化
原因是生产启动器时电阻(电抗) 值是确定的, 使用中很难改变, 虽然可以通过转换分接头来进行分级启动, 但分级多时, 势必增加控制系统的复杂性, 而制造成本、故障率也将随之提高, 所以一般控制器均在2～5级间; 这样加在电动机定子绕组上的电压、电流等主要参数在分级启动时仍有很大的波动。
2.频繁、重载启动特性不好
原因是在启动过程中电阻值会随着电阻的温度变化而变化, 从停止到再启动过程需要长时间冷却。
3.负载大小经常变化的生产机械, 启动器不能提供理想的启动效果
延边三角形降压启动, 启动过程虽然电压可选择, 启动设备也简单, 可以连续多次启动, 但只适用于特种型号电动机, 电机价格较同容量普通型号电动机价格高。
值得指出的是:尽管各种降压启动方法各有其优缺点, 但它们有一个共同的优点, 就是没有谐波污染。
三、软启动
三相鼠笼式异步电动机启动方式分析
作者：李 丽
来源：《职业·下旬》2010年第03期
三相鼠笼式异步电动机, 以其结构简单、运行可靠、维修方便、惯性小、价格低廉而且坚固耐用、机械特性较硬等优点, 在工、农业生产中得到广泛应用, 普及率是其他种类电动机无法比拟的, 是现阶段机械加工的重要动力源。但由于这类电机启动电流大, 对电网的影响和生产机械的冲击力都很大, 因而合理的启动方式, 对三相鼠笼式异步电动机尤为重要, 下面就三种启动方法逐一分析。
一、直接启动
直接启动, 就是将处于静止状态的电动机直接加上额定电压, 使电动机在额定电压作用下直接完成启动过程。直接启动转矩大、时间短、控制方式简单, 设备投资少, 因此在中小型电动机的控制上得到广泛的应用。但直接启动方法也受到客观条件限制, 主要表现在三个方面:
1.启动电流大
启动电流一般是额定电流的4～7倍, 部分电机启动电流实测甚至高达8～12倍额定电流。过大的启动电流将造成电网电压明显下降, 影响同一电网其他电气设备的正常运行, 严重时将使部分设备因电压过低而退出运行, 甚至使电力线路欠压保护动作, 造成设备的有害跳闸。同时过大的启动电流会使电机绕组发热, 从而加速绝缘老化, 影响电机使用寿命。
2.启动转矩大
过大的启动转矩往往造成电机转子笼条、端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损, 导致击穿烧机; 另外启动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损伤, 传动转轴扭曲, 联轴节、传动齿轮损伤, 影响传动精度, 甚至影响正常工作。
3.要求供电变压器容量较大
为满足电机启动要求, 必须扩大输、配线路容量, 增加设备投资。
因此是否能直接启动应满足以下条件:一是生产机械是否允许拖动电机直接启动, 这是先决条件; 二是电动机的容量应不大于供电变压器容量的10%～15%;三是启动过程中的电压降ΔU应不大于额定电压的15%。
二、降压启动
降压启动就是在电动机启动时人为地降低电机端电压进行启动。传统的方法有星形/三角形启动、定子绕组串电阻(电抗器) 启动、自耦变压器降压启动及延边三角形降压启动。
星形/三角形启动器是降压启动中结构最简单、成本最低的一种, 然而它的使用受到限制, 只适用于正常运行时定绕组采用三角形接法的电动机, 启动时采用星形接法, 启动完毕后再切换成三角形。启动过程有两次电流冲击, 设备故障率高, 需要经常维护, 不宜用于频繁启动设备上, 而且由于启动电压为运行电压的1/,故启动转矩为额定转矩的1/3,只能用在空载或轻载启动设备。在电动机轻载或空载运行时, 也可利用该启动设备作降压运行, 以提高电动机的功率因数和效率。 自耦变压器降压启动是利用三相自耦变压器改变供电电压的启动方法, 可以通过变压器抽头改变启动电压(一般有65%和80%两挡抽头), 选择不同的电压比, 相对应不同启动转矩的负载, 在电动机启动后再将其切除。其优点是启动电压可以选择, 以适应不同负载的要求; 缺点是体积大、质量大, 电压阶跃性变化有冲击, 不能连续启动, 且要消耗较多有色金属, 故障率高, 维修费用高。
电阻(电抗) 器启动, 是在电动机启动时, 把电阻(电抗) 器串联于电源与电动机定子绕组之间, 随电动机转速提高, 逐级减小电阻(电抗), 从而达到理想的启动效果, 这种启动方法比星形/三角形启动性能好, 比自耦变压器降压启动设备价格低。然而它同样有一些性能、使用上的限制, 包括:
1.启动特性很难优化
原因是生产启动器时电阻(电抗) 值是确定的, 使用中很难改变, 虽然可以通过转换分接头来进行分级启动, 但分级多时, 势必增加控制系统的复杂性, 而制造成本、故障率也将随之提高, 所以一般控制器均在2～5级间; 这样加在电动机定子绕组上的电压、电流等主要参数在分级启动时仍有很大的波动。
2.频繁、重载启动特性不好
原因是在启动过程中电阻值会随着电阻的温度变化而变化, 从停止到再启动过程需要长时间冷却。
3.负载大小经常变化的生产机械, 启动器不能提供理想的启动效果
延边三角形降压启动, 启动过程虽然电压可选择, 启动设备也简单, 可以连续多次启动, 但只适用于特种型号电动机, 电机价格较同容量普通型号电动机价格高。
值得指出的是:尽管各种降压启动方法各有其优缺点, 但它们有一个共同的优点, 就是没有谐波污染。
三、软启动