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行业应用

三相鼠笼式异步电动机的降压起动

2016-12-09

.降低定子绕组端电压起动
这种起动方法是一种通过改变电动机定子绕组两端的电源电压的起动方法。其目的是减小起动电流,减少电机在起动过程中对电网的冲击。其原理是通过降低电压来减小起动电流。这一点由三相异步电动机的等效电路和表达式(7-17)很容易看出。由于电磁转矩与绕组端电压的平方成正比,所以,电磁转矩将随着电压的下降成平方倍地下降。降压引起的机械特性变化如图7-5所示。
降压起动时的机械特性定子串电阻和电抗时的机械特性
图7-5表明,虽然降压起动时,最大转矩、起动转矩都随着电压的下降成平方倍地下降,但是临界转差率sm却保持不变,同步转速n1也保持不变。这是因为两者都与电压无关。降压起动后需不断地提高电压,直到额定电压为止,使机械特性回到自然特性上去。只有这样,电动机才能工作在额定转速上。目前常用的是利用变压器副边绕组多抽头,输出多组不同电压,并通过开关切换等方法,或采用逆变器调压的方法实现调压。

2.定子串电阻或电抗起动(属降低电压起动)该方法是在电源与电动机之间串入三相对称的电阻。其目的是降低电动机两端的实际电压,减小起动电流,减少电机在起动过程中对电网的冲击。其原理是通过定子外接串联三相对称电阻与定子绕组电阻进行分压,以降低实际作用在定子绕组两端的电压,减小起动电流。具体的控制电路如图7-7所示。
在图7-7中,当串电阻起动按钮按下后,接触器线圈D通电,一方面通过触头D将串电阻按钮短路,实现自锁;另一方面,接通主电路中的触头D,实现定子回路外串电阻起动。当电阻串入定子回路后,电网电压的一部分降落在串入的电阻两端,而电动机定子绕组的端电压则降低。这也就实现了降压起动,减少起动电流对电网冲击的目的。串电抗与串电阻的作用是一样的,不同的只是电抗器不消耗能量。在图7-7中,当串电抗起动按钮按下后,接触器线圈C通电,一方面通过触头C将串电抗按钮短路,实现自锁;另一方面接通主电路中的触头C,实现定子回路外串电抗起动。当电抗串入定子回路后,电网电压的一部分降落在串入的电抗两端,使电动机的定子绕组的端电压降低。在图7-7中,串电抗与串电阻之间的切换操作时,需要按一下停车按钮。

当电压降低为U1′=UN/a时,电动机的起动电流起动转矩为可见,定子串电阻起动,等效为降压起动,电流将减小到原起动电流的1/a,而转矩则下降到原起动转矩的(1/a)
2。由于串接的电阻要消耗大量的能量,一般不宜采用。图7-6中给出了定子绕组外串联电抗时的机械特性,特性表明:最大转矩和起动转矩都变小,临界转差率也变小或上移了。

3.自耦变压器降压起动
自耦变压器降压起动原理是利用自耦变压器输出电压可调的特点进行降压起动,减少起动电流的对电网的冲击。起动的控制电路图如图7-8所示。当降压起动按钮按下后,自耦变压器被接入,同时切断直接起动控制电路和主电路,电动机由变压器的二次侧电压供电。如设单相自耦变压器的变比为则副边电压和电流为副边的起动电流为式中:Ist为原边直接起动的电流,见表达式(7-17);zk为电动机的短路阻抗。串入自耦变压器后,原边的起动电流I1st为由于转矩与电压的平方成正比,所以有
图7-8定子一侧串自耦变压器起动的控制电路由
由于起动电流按变压器匝比的平方倍下降,达到了减小起动电流的目的。但同时,起动转矩也按变压器匝比的平方倍下降,所以自耦变压器降压起动方法只适合于小容量的低压三相异步电动机的起动。4.Y-△变换起动在保证能够起动的条件下,通过Y-△变换方法起动可以大大减小对所在地区电网的冲击,不失为一种较好的方法。控制电路如图7-9所示。在图7-9中,当Y起动按钮按下后,接触器线圈CY通电,常开触头CY闭合,在实现按钮自锁和互锁的同时,实现主电路的Y接起动。起动后,待电动机转速达到一定转速时,再通过△起动按钮实现△接完成起动过程。
Y-△变换起动控制电路
根据Y接和△接两种接法的特点可知,△接时,线电压就是绕组的相电压,线电流是绕组相电流的倍;Y接时,线电压是绕组相电压的倍,绕组相电流等于线电流,由于Y-△变换起动控制比较简单,容易实现,而且目前容量大于4千瓦以上的三相异步电动机都设计为△接,所以比较便于采用Y-△变换起动。但是,也必须注意到,电磁力矩在这个过程中按电压的下降的平方倍减少,因此,在采用Y-△变换起动时必须首先对Y接时电机能否起动进行预先分析,最后还需进行验算。