交流電動機的起動條件問題.doc

交流電動機的起動1 電動機的起動條件要求考慮電網(wǎng)容量，電壓降，電動機的起動轉(zhuǎn)矩與負載阻轉(zhuǎn)矩，負載的轉(zhuǎn)動慣量及起動時電機及起動設(shè)備的動穩(wěn)定及熱穩(wěn)定，這些因素綜合考慮后，才能確定電動機起動是直接起動還是降壓起動，降壓起動選用何種方式。電動機選用籠型還是繞線式。1.1 電網(wǎng)容量要求在起動電流影響下，電網(wǎng)電壓下降不大于10%，偶爾起動也不應(yīng)大于15%。只有電動機前級有單獨的變壓器時，其電壓降允許值可以由傳動機械要求的起動轉(zhuǎn)矩來決定（電機的起動轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比）。一般要直接起動，電機前級的變壓器容量應(yīng)該是電動機的容量（kVA）的三倍以上（起動時壓降為1014%）。小于三倍就要考慮降壓起動，同時起動電流也不應(yīng)超過供電設(shè)備的過載能力。1.2 為把傳動的機械能以靜止加速至額定轉(zhuǎn)速，電動機的起動轉(zhuǎn)矩必須大于傳動機械的靜阻轉(zhuǎn)矩，所以當已知電動機的起動轉(zhuǎn)矩也知道傳動機械的靜阻力矩，就可以近似算出電動機起動時的最小端電壓表么值了： 1.3 一般電動機都能承受直接起動的起動電流，但是如果因電壓低，起動轉(zhuǎn)矩小，阻力矩大或轉(zhuǎn)動慣性量特別大等原因，使起動時間過長，此時電動機合起動設(shè)備都將產(chǎn)生熱和動穩(wěn)定問題，此時必須改變起動方式，甚至改用其它形式的電動機。2 感應(yīng)電機的起動2.1 籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機的起動2.1.1 直接起動2.1.2 減壓起動a. 高低壓電機的自耦減壓起動。b. 高壓電機的串電抗器減壓起動。c. 低壓電機的Y-起動（對電動機為接電機而言）d. 低壓電機的延邊三角形減壓起動。e. 軟起動：包括電力電子的和液體變阻器的軟起動。f. 變頻變壓起動。g. 串電阻器的減壓起動。2.2 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機的起動a. 轉(zhuǎn)子串電阻分級起動。b. 液體變阻器起動。c. 頻敏變阻器起動。3. 同步電動機的起動（不考慮轉(zhuǎn)子勵磁）基本與籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機的起動方式一致，但是沒有Y-起動及延邊三角形減壓起動，故不重復敘述。現(xiàn)把各種減壓起動的起動方式簡介如下：4. 自耦減壓起動自耦減壓起動可以用于高低壓電機，我國大于用于低壓。由于它大大優(yōu)于電抗減壓起動，所以高壓電動機也越來越多的提出要求選用自耦減壓起動了。自耦變壓器起動的起動電壓一般由80，65和50三種，選用何種電壓取決于傳動機械的阻轉(zhuǎn)矩和電網(wǎng)情況。對電動機而言，不論何種減壓，起動電流按減壓百分比減小，但起動轉(zhuǎn)矩都按減壓百分比的平方減小。如減壓50，起動電流也是50的額定電壓時的起動電流；但起動轉(zhuǎn)矩僅0.520.25起動轉(zhuǎn)矩。如這樣有很多機械負載都不能起出來了。自耦減壓的最大優(yōu)點是電動機的起動電流是按減壓百分比下降，但是電網(wǎng)的電流因為由變壓器的存在，電網(wǎng)的電流是自耦變壓器初級的電流，電動機是次級的電流，自耦變壓器是減壓的，所以初級電流比次級電流小了。減壓的百分比（不考慮激磁電流和損耗）。這樣電網(wǎng)電流小了減壓百分比的平方。達到了減小電網(wǎng)電流的目的，也減小了起動對電網(wǎng)的影響。自耦變壓器的通常接法有兩種：圖一的接法，大多用于低壓小容量電機，在Q1打開時自耦變壓器不帶電，缺點時K1承受長期全電流，并且從減壓切換到全壓時，先斷電后再接通，有可能出現(xiàn)較大的第二次起動電流；圖二的接法用于高壓電機及較大容量的低壓電機，自耦變壓器再起動過程中，先是變壓器，再當電抗器，最后切除，電動機沒有斷電，K1,K2都是短時工作，可以選用較小的接觸器，我們較多的選用圖二接法，它的動作過程時這樣的：合Q1隔離開關(guān)，再合K2接觸器，自耦變壓器接通，有輸出，合K1接觸器，電動機接入被降壓的電壓開始起動，起動至一定轉(zhuǎn)速后，K2打開，自耦變壓器斷電，但部分線圈當電抗器串接再電動機的回路里，合Q2斷路器。全壓加至電動機，隨即打開K1起動過程結(jié)束。再K2打開，Q2合上時都有電流變化，應(yīng)該控制時間，使沖擊電流最小。 先講一講自耦變壓器的電流，設(shè)降壓比為ku則I2=kuIs I1=ku2Is I3=I2=I1=(ku-ku2)Is式中Is為全壓起動電流，由上式可見I3的電流與ku有關(guān)，在ku=0.5時I3最大，在ku從10.5時I3逐漸加大，在ku=0.8時I3=0.16Is,ku=0.65時Is=0.2275Is,ku=0.5時I3=0.25Is,Is約為6IN 在ku=0.8時，I3IN,ku=0.65時，I3=1.365IN,接觸器K2打開時有電流，但電流I3=（11.5）IN,K2又是短時工作，所以選用開時一般都小于IN,K2打開時無電流，考慮故障情況一般也只接IN來選用。自耦變壓器的容量與電壓軸頭的大小有關(guān)，自耦變壓器的輸出容量為W，抽頭電壓比為ku（ku1.1TL*即US*1.05， 式中： USN*:電動機額定起動電壓標幺值Udl:母線上最大短路容量（MVA）Qfh:母線上負載的無功功率（MVAV）Kis:額定電壓時，電動機的起動電流倍數(shù)SN:電動機的額定容量（MVA）TS*:額定電壓下起動轉(zhuǎn)距標幺值：機械的靜阻轉(zhuǎn)矩標么值 ：母線實際起動電壓標么值 如不能滿足上式的要求，則應(yīng)采用自耦減壓起動，電抗器L每相電抗值XL可用下式估算。 式中：接入電抗器后電動機的起動電流（A）。：當S=1時，電動機定子的每相電控（）。在要求提出具體規(guī)格時，也可用如下方式計算及前提是不考慮電阻，也不考慮電網(wǎng)在起動時的壓降，當要求起動時的電壓為kuUN。（ku1，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電勢頻率大于50周，所以頻敏變阻器的等效阻繞（Wl=2fL）最大，從反接制動到反向起動過程中，其等效阻抗始終隨轉(zhuǎn)子電流頻率的減小而減小，使電動機在反接過程中轉(zhuǎn)矩也接近恒定，因此頻敏變阻器社用于反接制動和需要頻繁正、反轉(zhuǎn)工作的機械。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)簡單，體積小，運行可靠，無需經(jīng)常維修，但是起動電流大，功率因數(shù)低，起動力矩小，對于要求有低速運轉(zhuǎn)和起動轉(zhuǎn)矩大的機械不宜采用。頻敏變阻器分類較多，屬于偶爾起動的有BP1-2，BP1-3，BP2-7，BP6等，電動機最大容量達2240kW，有重復段時工作的有BP1-0，BP1-4，BP4等型。一般而言，特別是偶爾起動的，起動時間一般不能太長，應(yīng)控制在30S左右，所以不宜使用在有大慣量的機械上，起動時間過長的建議不用頻敏變阻器，對有正反轉(zhuǎn)控制的頻敏變阻器應(yīng)選用重復短時工作制的，并且反接制動一次，折算三次起動，對于頻繁正反轉(zhuǎn)的頻敏可以常按在轉(zhuǎn)子回路，但電機容量不大，頻敏一般是偶爾起動的46倍大小。BP6的鐵芯不同于BP1，鐵芯損耗較大，所以功率因數(shù)較高，可以使電機的起動力矩大些，起動電流小些，適合用于重載起動的機械，但價格較貴。在選用頻敏變阻器時，必須區(qū)分負載性質(zhì)，一般把負載分為輕載，重載和輕重載三種。所謂輕載，是阻轉(zhuǎn)矩TJ0.5TN折算至電動機軸上的飛輪力矩GD2較小，起動時間tS20S。所謂重載，傳動設(shè)備帶著負載起動，負載力矩達（0.61.0）TN折算到電動機軸上的飛輪力矩GD2不太大，起動時間在2030S。所謂輕重載，傳動設(shè)備在起動過程中不帶或帶輕微負載，阻力矩較小，或起動時阻力矩較大，達TJ0.8TN，但是起出后阻力矩在0.10.5TN。帶有飛輪或笨重機械折算到電動機軸上的飛輪力矩GD2較大，故加速較慢，起動時間較長，一般都超過20S對于該種設(shè)備，要求起動時間也盡量控制在30S左右，超過太多就不適合了，應(yīng)建議選用水電阻。頻敏變阻器的鐵芯與軛之間有氣隙，繞組上有抽頭，在起動電流過大及起動太快時，應(yīng)增加函數(shù)，反之則減少，若剛起動時起動力矩過大，對機械有沖擊，但起動完畢后，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速。（電感太大）使短接頻敏時電流沖擊較大此時可增加氣隙，但是開始的起動電流有所增加。附起重電器廠選用頻敏變阻器的樣本及BP4選用樣本，供參考。13. 開關(guān)及控制電器的選擇13.1 斷路器作用：保護電氣設(shè)備免疫過電流，逆電流，短路和欠電壓等不正常情況的危害。也可用于頻繁起動電動機以及操作或轉(zhuǎn)換電路。說明短路時斷流的是供電電路的短路電流與電動機或電氣設(shè)備的額定電流不絕對關(guān)系。對于電動機保護用斷路器，直接起動一般型過電流脫扣趨瞬間倍數(shù)815IN，限流型12IN；間接起動過電流脫扣器瞬間動作倍數(shù)38IN欠電壓脫扣器一般在3570%UN時釋放，若短路保護有延時，則欠電壓延時應(yīng)略大過電流脫扣器類型很多，作短路保護IN2500A，0.10.2S，36IN，IN2500A，0.20.4S，310IN；過載保護：過電流/整定電流動作時間起始狀態(tài)1長期不動作熱態(tài)1.220min1.53min13.2 熔斷器熔體電流的確定（低壓） 正常運行情況下熔體額定電流： 配電線路的尖峰電流 起動情況下，對樣臺電動機為： 起動電流熔斷器型號熔體材料熔體電流a值輕載起動重載起動RTO銅5060200A200A2.53.54233RM10鋅6080200A200A2.533.522.53RM1鋅10350A2.52RL1銅 銀60AR以下80100A2.5322.5RC1A鉛 銅10200A32.5具體應(yīng)根據(jù)熔斷器的安秒特性選用一般熔斷器過載電流為3倍熔體電流時，60安及以下熔斷時間2min，60A 4000A 時間5min高壓熔斷器的特性不同低壓，熱容量更大，選用時查找安秒特性。13.3 接觸器起動和運轉(zhuǎn)中斷開繞線型電動機，分類代號為AC1；起動和運轉(zhuǎn)中斷開籠型電動機為AC3，AC-1通斷及接通條件I/IN=4,而AC3的接通條件為810，通斷條件為68。接觸器的眩暈鳥冠，用于長期工作制時，應(yīng)盡量選用銀，銀合金或鑲銀觸頭的接觸器。若選用銅觸頭則將其容量降至間斷，長期工作制時，選用接觸器的額定電流應(yīng)等效發(fā)熱（均方根）電流來計算。為了保證接觸器的壽命主要是電壽命，一般接觸器額定電流的選擇，要大于電動機的額定電流，并且與電動機操作的頻率有關(guān)，應(yīng)查找所選接觸器的數(shù)據(jù)。13.4 熱繼電器作為一般交流電機的過載保護，不適合用于頻繁通斷及正反轉(zhuǎn)接通的場合，有斷相保持特性，但不適用大多數(shù)場合，因為在兩相為1.15IN，另一相加時其動作時間為20min三極動作特性：1.0IN 不動作1.2IN 20min1.5IN 3min6.0IN 3S 5S 8S14. 交流電動機的保護交流電動機應(yīng)裝設(shè)短路保護及根據(jù)不同情況分別裝設(shè)防止電動機過載，兩相運行（缺相）低電壓運行等保護。短路保護要求在正常起動時不應(yīng)誤動作，而在單相接地短路或相間短路時應(yīng)盡快切斷故障電路。短路保護宜采用熔斷器或具有瞬時動作脫扣器的斷路器對大容量及重要的電動機也可采用過流繼電器作用于斷路器。斷路器的短路保護整定值為：I2=K I3，I3為電機起動電流K為可靠系數(shù)，一般為1.352。過載保護，對于容易過載或堵轉(zhuǎn)的電動機，以及由于起動或