電機(jī)的啟動(dòng)方法要兼顧啟動(dòng)電流,啟動(dòng)時(shí)間,啟動(dòng)扭矩和設(shè)備成本等要求,下面我們就梳理下電機(jī)的各種啟動(dòng)方法。
直接啟動(dòng)
直接啟動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入電源,在額定電壓下起動(dòng),具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)時(shí)間短的特點(diǎn),也是最簡單、最經(jīng)濟(jì)和最可靠的起動(dòng)方式。全壓起動(dòng)時(shí)電流大,而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大,操作方便,起動(dòng)迅速,但是這種啟動(dòng)方式對(duì)電網(wǎng)容量和負(fù)載要求比較大,主要適用于10kW以下的電機(jī)啟動(dòng)。
直接啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備少,啟動(dòng)方式簡單,成本低。電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的電流是正常運(yùn)行的5-7倍左右,經(jīng)常啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī),提供電源的線路或變壓器容量應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)容量的5倍以上.
船舶上超過15KW的電機(jī)基本上得用降壓起動(dòng)了。
采用星三角起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流只是原來按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。在星三角起動(dòng)時(shí),起動(dòng)電流才2-2.3倍。這就是說采用星三角起動(dòng)時(shí),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接起動(dòng)時(shí)的1/3。適用于無載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。
星三角同別的降壓起動(dòng)器相比較,其結(jié)構(gòu)最簡單,價(jià)格最便宜。
當(dāng)其繞組抽頭在80%處時(shí),起動(dòng)電流可達(dá)直接起動(dòng)時(shí)的64%,啟動(dòng)電壓降至額定電壓的65%,其啟動(dòng)電流為全壓啟動(dòng)電流的42%。
自耦變壓器降壓啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是,維護(hù)成本低,適合空載、輕載啟動(dòng)。缺點(diǎn)是體積大,且操作時(shí)有電涌現(xiàn)象。
這是利用了可控硅的移相調(diào)壓原理來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓起動(dòng),主要用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制。控制晶閘管的導(dǎo)通角,使電機(jī)輸入電壓以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升,直至起動(dòng)結(jié)束,即為軟起動(dòng),在軟起動(dòng)過程中,電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加,轉(zhuǎn)速也逐漸增加。
軟起動(dòng)一般有下面幾種起動(dòng)方式:
(1)斜坡升壓軟起動(dòng):這種起動(dòng)方式最簡單,僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角,使之與時(shí)間成一定函數(shù)關(guān)系增加。
(2)斜坡恒流軟起動(dòng):這種起動(dòng)方式是起動(dòng)電流逐漸增加,當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定直至起動(dòng)完畢。電流上升速率大,則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)時(shí)間短。適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動(dòng)。
(3)階躍起動(dòng):開機(jī),即以最短時(shí)間,使起動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值,即為階躍起動(dòng)。
(4)脈沖沖擊起動(dòng):在起動(dòng)開始階段,讓晶閘管在級(jí)短時(shí)間內(nèi),以較大電流導(dǎo)通一段時(shí)間后回落,再按原設(shè)定值線性上升,連入恒流起動(dòng)。該起動(dòng)方法,在一般負(fù)載中較少應(yīng)用,適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場(chǎng)合。
(5)電壓雙斜坡起動(dòng):在起動(dòng)過程中,電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加,在起動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的起動(dòng)電壓Us,Us根據(jù)負(fù)載可調(diào),將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩,使負(fù)載能立即開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào)),電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時(shí),電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器在起動(dòng)過程中自動(dòng)檢測(cè)達(dá)速電壓,當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
(6)限流起動(dòng):就是電機(jī)的起動(dòng)過程中限制其起動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值(Im)的軟起動(dòng)方式。對(duì)電網(wǎng)影響小,其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降,不能充分利用壓降空間。
對(duì)于側(cè)推電機(jī)的啟動(dòng)主要是用第5中方法,其它的方法在船舶上應(yīng)用較少。
可控硅軟起動(dòng)效果好但成本較高。因使用了可控硅元件,可控硅工作時(shí)諧波干擾較大,對(duì)電網(wǎng)有一定的影響。另外電網(wǎng)的波動(dòng)也會(huì)影響可控硅元件的導(dǎo)通,特別是同一電網(wǎng)中有多臺(tái)可控硅設(shè)備時(shí)。因此可控硅元件的故障率較高,因?yàn)樯婕暗诫娏﹄娮蛹夹g(shù),因此對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也較高。
變頻啟動(dòng)
變頻器是現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域技術(shù)含量最高,控制功能最全、控制效果最好的電機(jī)控制裝置,它通過改變電網(wǎng)的頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。因?yàn)樯婕暗诫娏﹄娮蛹夹g(shù),微機(jī)技術(shù),因此成本高,對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也高,因此主要用在需要調(diào)速并且對(duì)速度控制要求高的領(lǐng)域。
變頻器的啟動(dòng)電流可以降至一倍的額定電流,啟動(dòng)扭矩可以橫定在最大值,但是整個(gè)裝置的價(jià)錢很貴。通常用在對(duì)啟動(dòng)電流要求很高的工作場(chǎng)所。
變頻器由于內(nèi)含可控硅電力電子元器件,啟動(dòng)電流電壓并非標(biāo)準(zhǔn)的正弦波,而是通過脈沖方波來模擬正弦波,這會(huì)把電力脈沖彈射會(huì)電網(wǎng),如果電網(wǎng)容量不夠大,會(huì)造成電網(wǎng)諧波過大,波形畸變,影響其它的電網(wǎng)設(shè)備。
在以上幾種起動(dòng)控制方式中,星三角起動(dòng),自藕減壓起動(dòng)因其成本低,維護(hù)相對(duì)軟起動(dòng)和變頻控制容易,目前在實(shí)際運(yùn)用中還占有很大的比重。但因其采用分立電氣元件組裝,控制線路接點(diǎn)較多,在其運(yùn)行中,故障率相對(duì)還是比較高。從事過電氣維護(hù)的技術(shù)人員都知道,很多故障都是電氣元件的觸點(diǎn)和連線接點(diǎn)接觸不良引起的,在工況環(huán)境惡劣(如粉塵,潮濕)的地方,這類故障更多,但檢查起來確頗費(fèi)時(shí)間。
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