電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力裝置,已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事設(shè)施以及日常生活中。直流電動(dòng)機(jī)其調(diào)速在過去一直占統(tǒng)治地位,但由于本身結(jié)構(gòu)原因,例如換向器的機(jī)械強(qiáng)度不高,電刷易于磨損等,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。而交流電動(dòng)機(jī),特別是三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉,而且堅(jiān)固耐用,慣量小,運(yùn)行可靠等優(yōu)勢(shì),在工業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應(yīng)用,也正在發(fā)揮著越來越重要的作用。

1軟啟動(dòng)的現(xiàn)狀與各種啟動(dòng)方式的比較

交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)相比存在許多優(yōu)點(diǎn),但當(dāng)異步電機(jī)在起動(dòng)過程中又有許多弊病。所謂起動(dòng)過程是在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中,當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)時(shí),其轉(zhuǎn)速由零開始上升,轉(zhuǎn)速升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的全過程。

如不采用任何起動(dòng)裝置的情況下,直接加額定電壓到定子繞組起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí),電機(jī)的起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4倍～8倍,其轉(zhuǎn)速也在很短時(shí)間內(nèi)由零上升到額定轉(zhuǎn)速。同時(shí)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩沖擊較大,一般可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的2倍以上。起動(dòng)時(shí)過高的電流一方面會(huì)造成嚴(yán)重的電網(wǎng)沖擊,給電網(wǎng)造成過大的電壓降落,降低電網(wǎng)電能質(zhì)量并影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。而過大的轉(zhuǎn)矩沖擊又將造成機(jī)械應(yīng)力沖擊,影響電動(dòng)機(jī)本身及其拖動(dòng)設(shè)備的使用壽命。因此,通?？偸橇η笤谳^小的起動(dòng)電流下得到足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,為此就要選擇合適的起動(dòng)方法。在選擇起動(dòng)方法時(shí)可以根據(jù)具體情況具體要求來選擇。

對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流的限制,通常有定子串接電抗器起動(dòng)、Y-△起動(dòng)、自藕變壓器降壓起動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)。而對(duì)繞線式交流電動(dòng)機(jī),常采用轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動(dòng)、定子串電阻分級(jí)起動(dòng)。這些傳統(tǒng)的起動(dòng)方法都存在一些問題。

(1)定子串接電阻起動(dòng):由于外串了電阻,在電阻上有較大的有功損耗,特別對(duì)中型、大型異步電動(dòng)機(jī)更不經(jīng)濟(jì),因此在降低了起動(dòng)電流的同時(shí),卻付出了較大的代價(jià),即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低得更多,一般只能用于空載和輕載。

(2)Y—△起動(dòng):Y—△起動(dòng)方法雖然簡(jiǎn)單,只需一個(gè)Y—△轉(zhuǎn)換開關(guān)。但是Y—△起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組六個(gè)出線端都要引出來,對(duì)于高電壓的電動(dòng)機(jī)有一定的困難,一般只用于380V電動(dòng)機(jī)。

(3)自耦變壓器降壓起動(dòng):自耦變壓器降壓起動(dòng),與定子串接電抗器起動(dòng)相比,當(dāng)限定的起動(dòng)電流相同時(shí),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?fù)p失的較少;比起Y—△起動(dòng),有幾種抽頭供選用比較靈活,并可以拖動(dòng)較大些的負(fù)載起動(dòng)。但是自耦變壓器體積大,價(jià)格高,也不能拖動(dòng)重負(fù)載起動(dòng)。

(4)延邊三角形起動(dòng):采用延邊三角形起動(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī),除了簡(jiǎn)單的繞組接線切換裝置之外,不需要其他專用起動(dòng)設(shè)備。但是,電動(dòng)機(jī)的定子繞組不但為△接,有抽頭,而且需要專門設(shè)計(jì),制成后抽頭又不能隨意變動(dòng)。

隨著電力技術(shù)(尤其是集成電路、微處理器以及新一代電力電子器件)的不斷發(fā)展,異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的起動(dòng)電流過高,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過小等問題得到了很好的解決。

從20世紀(jì)70年代開始推廣利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)制作的軟起動(dòng)器,以及采用微控制器代替模擬控制電路,發(fā)展成為現(xiàn)代的電子軟起動(dòng)器。

2軟啟動(dòng)的特點(diǎn)

電子軟起動(dòng)器相對(duì)于傳統(tǒng)的起動(dòng)方式,其突出的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:

(1)電力半導(dǎo)體開關(guān)是無電弧開關(guān)和電流連續(xù)的調(diào)節(jié),所以電子軟起動(dòng)器是無級(jí)調(diào)節(jié)的,能夠連續(xù)穩(wěn)定調(diào)節(jié)電機(jī)的起動(dòng),而傳統(tǒng)起動(dòng)的調(diào)節(jié)是分檔的,即屬于有級(jí)調(diào)節(jié)范圍。

(2)沖擊轉(zhuǎn)矩和沖擊電流小。軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí),是通過逐漸增大晶閘管

的導(dǎo)通角,使電機(jī)起動(dòng)電流限制在設(shè)定值以內(nèi),因而沖擊電流小,也可控制轉(zhuǎn)矩平滑上升,保護(hù)傳動(dòng)機(jī)械、設(shè)備和人員。

(3)軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制,使電機(jī)在起動(dòng)過程中保持恒流,確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。

(4)根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇,可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流,節(jié)省電能。

(5)由于采用微機(jī)控制,可在起動(dòng)前對(duì)主回路進(jìn)行故障診斷,且數(shù)字化的控制具有較穩(wěn)定的靜態(tài)特性,不易受溫度、電源電壓及時(shí)間變化等因素的影響,因此提高了系統(tǒng)的可靠性,有助于系統(tǒng)維護(hù)。同時(shí),軟起動(dòng)器還能實(shí)現(xiàn)直接計(jì)算機(jī)通訊控制,為自動(dòng)化控制打下良好的基礎(chǔ)。

3結(jié)論

從短期來看,軟起動(dòng)將仍然以各種形式的降壓(限流)軟起動(dòng)為它的主要形式。從理論上說,性能價(jià)格比高的產(chǎn)品將占有更大的市場(chǎng)份額。但是,在各種應(yīng)用場(chǎng)合,人們對(duì)于各種性能的側(cè)重面不同,使各類起動(dòng)產(chǎn)品(包括傳統(tǒng)的星三角起動(dòng))都可能會(huì)贏得自己的市場(chǎng)。但從長(zhǎng)期來看,變頻軟起動(dòng)將成為軟起動(dòng)的主流。各種形式的降壓軟起動(dòng)將與星三角起動(dòng)等技術(shù)一起歸并為傳統(tǒng)的起動(dòng)技術(shù)。隨著變頻器價(jià)格的逐漸下降,可靠性的進(jìn)一步提高,未來成為主流產(chǎn)品的軟起動(dòng)裝置將是帶有軟切換功能的廉價(jià)的變頻器。

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