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減速機網(wǎng) 大功率異步電動機的軟起動 減速機網(wǎng)
來源:減速機信息網(wǎng)    時間:2008-5-16 9:15:52  責(zé)任編輯:lihongwei  
  1 引言

  三相異步電動機應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。而三相異步電動機的起動,會對電網(wǎng)造成較強干擾,尤其在工業(yè)領(lǐng)域中的重載起動,有時可能對設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因而三相異步電動機的軟起動越來越受到相關(guān)技術(shù)人員的重視。

  對于大功率異步電動機而言,軟起動比硬起動(即直接起動)具有如下優(yōu)勢:

1)減少起動過程引起的電網(wǎng)電壓降使之不影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運行;
2)減小電動機的沖擊電流沖擊電流會造成電動機局部過熱,危害電動機壽命;
3)減小硬起動帶來的機械沖力沖力將加速傳動機械(軸、嚙合齒輪等)的磨損;
4)減少電磁干擾沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。

  總之,軟起動使電動機可以起停自如,提高作業(yè)率,因而有其重要作用。

  2 軟起動的分類

  軟起動可分為有級和無級兩類,前者的調(diào)節(jié)是分檔的;后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。早先的軟起動均是有級的,如Y/△變換軟起動、自耦變壓器軟起動、電抗器軟起動等。無級調(diào)節(jié)主要有三種:以電解液液阻限流的軟起動、以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動、以磁飽和電抗器為限流元件的磁控軟起動。

  變頻器也是一種軟起動裝置,而且是比較理想的一種,它可以在限流的同時保持高的起動轉(zhuǎn)矩。價格貴是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。人們購置變頻器一般都是著眼于調(diào)速,所以,常常不把它歸類于軟起動裝置。筆者認(rèn)為應(yīng)對變頻器的軟起動功能給予特別的重視。

  2.1 液阻軟起動

  液阻是一種由電解液形成的電阻,它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。其阻值正比于二塊電極板的距離,反比于電解液的電導(dǎo)率,極板距離和電導(dǎo)率都便于控制,且液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點(阻值可以無級控制和熱容量大),恰恰是軟起動所需要的,加上另一個十分重要的優(yōu)勢即低成本,使液阻軟起動得到了廣泛的應(yīng)用。

  但液阻軟起動也有如下缺點:

1)基于液阻限流,液阻箱容積大,且一次軟起動后電解液通常會有10℃~30℃的溫升,使軟起動的重復(fù)性差;
2)移動極板需要有一套伺服機構(gòu),移動速度較慢,難以實現(xiàn)起動方式的多樣化;
3)液阻軟起動裝置液箱中的水,需要定期補充。電極板長期浸泡于電解液中,表面會有一定的銹蝕,需要作表面處理(一般2~3次/年);
4)液阻軟起動裝置不適合放置在易結(jié)冰或顛簸的環(huán)境中。

  液阻軟起動裝置可以串在繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中以實現(xiàn)重載軟起動,在軟起動過程中不產(chǎn)生高次諧波,且售價低廉,這是它的突出優(yōu)點。有人預(yù)言它即將被淘汰,但是現(xiàn)在還為時過早。

  2.2 晶閘管軟起動

  晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過30年左右的時間。目前在低壓(380V)范圍內(nèi),晶閘管軟起動產(chǎn)品的價格大約已經(jīng)下降到液阻軟起動的2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動。與液阻軟起動相比,它的體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,幾乎免維護,功能齊全,起動重復(fù)性好,保護周全,這些都是液阻軟起動無法達到的。

  但是,晶閘管軟起動也有如下缺點:

1)高壓產(chǎn)品的價格太高,是液阻的5~10倍;
2)晶閘管引起的高次諧波較嚴(yán)重。

  在這幾個缺點中,價格高是一個重要因素。對于資金緊張者,無力選用它;對于資金充裕者,何不直接選用高壓變頻裝置?這就是高壓晶閘管軟起動比較受冷落的原因。

  2.3 磁控軟起動

  磁控軟起動是從電抗器軟起動衍生出來的。將三相電抗器串在電源和電動機定子之間實現(xiàn)降壓是兩者的共同點。磁控軟起動不同于電抗器軟起動的主要點是其電抗值可控?傮w說來,起動開始時電抗器的電抗值較大,在軟起動過程中,通過反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小,及至軟起動完成后被旁路。

  電抗值的變化是通過控制直流勵磁電流,改變鐵心的飽和度實現(xiàn)的,所以叫做磁控軟起動。因為磁飽和電抗器的輸出功率比控制功率大幾十倍,它也可以稱為“磁放大器”。

  顯然,電抗值的調(diào)節(jié)是靜止的,無接觸的,非機械式的。這就為微電子技術(shù)的介入打開了大門。所以,在工作原理上磁控軟起動與晶閘管軟起動是完全相同的。說磁控軟起動能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止,能夠具有晶閘管軟起動所具有的幾乎全部功能,其原因蓋出于此。

  磁飽和電抗器具有0.1s量級的慣性,這使得磁控軟起動的快速性比晶閘管軟起動慢一個數(shù)量級。而對于電動機系統(tǒng)的大慣性來說,磁控軟起動的慣性是不足為慮的。

  有人說磁控軟起動不產(chǎn)生高次諧波,這是不對的。只要飽和就引起非線性,就會產(chǎn)生高次諧波。只是磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動裝置需要有相對功率較大的輔助電源,噪聲較大則是其不足之處。

  2.4 變頻器

  隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,變頻調(diào)速裝置應(yīng)運而生。三相異步電動機的起停技術(shù)發(fā)生了劃時代的變化。對于變頻器,輸出頻率范圍可以從0.1Hz~500Hz。調(diào)速精度一般不低于1%,有的可高達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,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)定為軟起動工作方式,其最主要的特點是節(jié)能。當(dāng)然對一些不需要調(diào)速的場合,軟起停裝置的應(yīng)用依然非常普遍,在大功率電機的起?刂浦姓加胁豢蓜訐u的地位。

  目前,制約變頻器作為軟起動裝置大范圍地應(yīng)用于三相異步電機的原因,僅僅是一次性投資較高,低壓變頻器價格700~1200元/kW,而高壓變頻器價格進口為2000~2500元/kW,國產(chǎn)為1200~1500元/kW。相信隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,新的功率器件的不斷涌現(xiàn),變頻器的價格將會進一步下調(diào)。

  2.5 性能比較

  三相異步電動機的軟起動方式很多。隨著技術(shù)進步的加速,各種新的軟起動控制方式也脫穎而出。比較各種軟起動方式的優(yōu)缺點,可從中選擇出適合特定應(yīng)用場合的最佳軟起動方案。

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