交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)(終稿)

1、交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù) 分析與淺究摘 要：文章針對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)：電力拖動(dòng)；軟起動(dòng)方式；經(jīng)濟(jì)性。一、交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式交流異步電動(dòng)機(jī)通常采用的啟動(dòng)方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動(dòng)方式，另一種是降壓起動(dòng)方式。 1.交流異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)方式簡(jiǎn)單、可靠且操作方便，所需設(shè)備較少，經(jīng)濟(jì)性好，沒(méi)有諧波污染。但是交流異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)方式會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分、電動(dòng)機(jī)自身和拖動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械造成危害。（1）對(duì)電網(wǎng)的沖擊：交流異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)的電流（空載起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的約47倍,帶載起動(dòng)時(shí)可達(dá)約810倍或更大），這會(huì)造成電網(wǎng)

2、電壓的下降，影響其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行和居民用電，還可能使欠壓保護(hù)裝置動(dòng)作，造成設(shè)備的跳閘，影響生產(chǎn)和生活的用電。同時(shí)因?yàn)檫^(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)內(nèi)部繞組過(guò)熱，影響或加速繞組的絕緣老化程度，降低電動(dòng)機(jī)的使用壽命。 （2）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分和電動(dòng)機(jī)自身的危害：起動(dòng)時(shí)的沖擊轉(zhuǎn)矩會(huì)造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)的斷裂和定子端部繞組絕緣的磨損，導(dǎo)致絕緣失去作用而發(fā)生電擊穿燒毀繞組，轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)的斷裂又會(huì)造成傳動(dòng)部分的轉(zhuǎn)軸扭曲和聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪的損傷以及傳動(dòng)帶和傳動(dòng)鏈條的斷裂等等。 （3）對(duì)生產(chǎn)機(jī)械造成的危害：電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中由于機(jī)械部分例如閥門(mén)、管道內(nèi)部等的壓力突變會(huì)造成泵系統(tǒng)相關(guān)部分的結(jié)

3、構(gòu)和器件的損壞，縮短其使用壽命，影響其傳動(dòng)精度,甚至影響整個(gè)系統(tǒng)的控制而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。 2.交流異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)方式可以減小起動(dòng)電流，但會(huì)使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降，對(duì)于重載起動(dòng)，帶有大峰值負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械就不能用這種方式起動(dòng)了。交流異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)所需設(shè)備較多且體積大，可靠性不如直接起動(dòng)，經(jīng)濟(jì)性差些，沒(méi)有諧波污染。傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)有星形/三角形降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)、轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻三個(gè)類(lèi)型。 (1)星形/三角形轉(zhuǎn)換器降壓起動(dòng)：適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用接法（線(xiàn)電壓380V）的電動(dòng)機(jī)。定子有六個(gè)接頭引出,接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上,起動(dòng)時(shí)采用星形（線(xiàn)電壓22

4、0V）接法，起動(dòng)完畢后再切換成接法。起動(dòng)電壓為線(xiàn)電壓220V，而運(yùn)行電壓為線(xiàn)電壓380V。這種起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，既可以利用星形/三角形轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，又可以用繼電器自行實(shí)現(xiàn)，起動(dòng)過(guò)程中消耗的能量相對(duì)較少；缺點(diǎn)是對(duì)電網(wǎng)有二次電流沖擊，設(shè)備故障率相對(duì)較高，并需要經(jīng)常維護(hù)，不宜用于頻繁起動(dòng)的設(shè)備上。 (2)自耦變壓器降壓起動(dòng)：三相自耦變壓器（又稱(chēng)補(bǔ)償器）的高壓側(cè)接電網(wǎng)，低壓側(cè)接電動(dòng)機(jī)，一般有多個(gè)分接頭，可選擇與不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載相對(duì)應(yīng)的電壓比，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)至正常運(yùn)行后再將其切除。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇，如0.65、0.8或0.9UN，可以適應(yīng)不同負(fù)載的起動(dòng)要求；缺點(diǎn)是體積較大且重

5、量大，價(jià)格較高。 (3) 串接頻敏變阻器或水電阻實(shí)現(xiàn)起動(dòng)：對(duì)于繞線(xiàn)式異步電動(dòng)機(jī)，在其轉(zhuǎn)子繞組上串接頻敏變阻器或水電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)起動(dòng)，待起動(dòng)完成后再將其頻敏變阻器或水電阻切除。但頻敏變阻器成本高，而水電阻損耗大。 3.電子式軟起動(dòng)器 軟起動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱(chēng)為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運(yùn)用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角，使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實(shí)現(xiàn)不同的功能。軟起動(dòng)器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。變頻器

6、是用于需要調(diào)速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時(shí)改變頻率；軟起動(dòng)器實(shí)際上是個(gè)調(diào)壓器，用于電機(jī)起動(dòng)時(shí)，輸出只改變電壓并沒(méi)有改變頻率。目前的軟起動(dòng)器一般有以下幾種起動(dòng)方式：（1）限流式軟起動(dòng)：限流起動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中限制其起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值的軟起動(dòng)方式；主要用在輕載起動(dòng)的負(fù)載的降壓起動(dòng)，其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng),直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限定值然后在保持輸出電流左右。這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，可按需要調(diào)整起動(dòng)電流的限定值，對(duì)電網(wǎng)電壓影響小。其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)壓降，故不能充分利用其壓降空間來(lái)降低電壓，因此而損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的延時(shí)。&#

7、160;（2）轉(zhuǎn)矩控制軟起動(dòng)：這種方式主要用于電動(dòng)機(jī)的重載起動(dòng)。它是按電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩線(xiàn)性上升的規(guī)律來(lái)控制輸出電壓。它的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑、柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)地進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)有利，同時(shí)可減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是適合的重載起動(dòng)的最優(yōu)方式。它的缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)啟動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)的延時(shí)（3）轉(zhuǎn)矩加突跳控制軟起動(dòng)：與轉(zhuǎn)矩控制軟起動(dòng)一樣也是適合用于重載起動(dòng)的場(chǎng)合。所不同的是在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩來(lái)克服拖動(dòng)系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后使轉(zhuǎn)矩平滑上升，可明顯縮短起動(dòng)時(shí)間；但是轉(zhuǎn)矩突跳會(huì)產(chǎn)生尖脈沖，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊,干擾其它負(fù)荷的運(yùn)行，使用時(shí)應(yīng)特別注意。 （4）電壓控制軟起動(dòng)：適用于輕載起動(dòng)的場(chǎng)合，在保證起動(dòng)壓降的前提下可使

8、電動(dòng)機(jī)獲得最大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以一定限度地縮短起動(dòng)時(shí)間，電壓控制軟起動(dòng)是輕載軟起動(dòng)的最優(yōu)方式。 二、軟起動(dòng)器的適用場(chǎng)合 1. 軟起動(dòng)器的適用場(chǎng)合(1)生產(chǎn)設(shè)備精密,不允許起動(dòng)沖擊,否則會(huì)造成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不良后果的場(chǎng)合。 (2)電動(dòng)機(jī)功率較大,若直接起動(dòng),要求主變壓器容量加大的場(chǎng)合。(3)對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)要求嚴(yán)格,對(duì)壓降要求10% UN的供電系統(tǒng)。(4)對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高,可進(jìn)行空載或輕載起動(dòng)的拖動(dòng)系統(tǒng)和設(shè)備。 2.嚴(yán)格地講，在起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩的50%的拖動(dòng)系統(tǒng)才適合使用軟起動(dòng)器解決起動(dòng)沖擊問(wèn)題；對(duì)于需重載或滿(mǎn)載起動(dòng)的設(shè)備，若采用軟起動(dòng)器起動(dòng)，不但達(dá)不到

9、減小起動(dòng)電流的目的,反而會(huì)要求增加軟起動(dòng)器的晶閘管的容量，這樣會(huì)增加成本；若操作不當(dāng),還有可能燒毀其晶閘管；此時(shí)只能采用變頻軟起動(dòng)。因?yàn)檐浧饎?dòng)器調(diào)壓不調(diào)頻,轉(zhuǎn)差功率始終存在,難免過(guò)大的起動(dòng)電流;而變頻器采用調(diào)頻調(diào)壓方式,可實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)流的軟起動(dòng),且可提供1.22倍左右額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩,特別適用于重載起動(dòng)的設(shè)備。但是市場(chǎng)上同等容量的變頻器的價(jià)格要比軟起動(dòng)器的價(jià)格高得多了。  3.異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速：異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓調(diào)速屬低效調(diào)速方式,因?yàn)樵谡{(diào)速過(guò)程中始終存在轉(zhuǎn)差損耗,因此其調(diào)壓與調(diào)速有很大的限制；并不是任何一臺(tái)普通的籠型電機(jī)加上一套晶閘管調(diào)壓裝置,就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)壓調(diào)速的。 4.要想實(shí)現(xiàn)調(diào)壓與調(diào)速，首先必須改變電動(dòng)機(jī)的外特性,新的外特性必須使電動(dòng)機(jī)有一個(gè)寬廣而穩(wěn)定的調(diào)速范圍；一般要采用高轉(zhuǎn)差率的電動(dòng)機(jī)、交流力矩電機(jī)或在繞線(xiàn)式電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組中串接電阻