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交流异步电机软起动及优化节能控制技术

时间:2011-10-31 来源:www.dqjsw.com.cn 编辑:电气自动化技术网 点击:次 字体设置:

在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机),有相当多的异步电动机及其拖动系统还处于非经济运行的状态,白白地浪费掉大量的电能。究其原因,大致是由以下几种情况造成的:

  ①由于大部分电机采用直接起动方式,除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外,8~10倍的起动电流造成巨大的能量损耗。   

  ②在进行电动机容量选配时,往往片面追求大的安全余量,且层层加码,结果使电动机容量过大,造成“大马拉小车”的现象,导致电动机偏离最佳工况点,运行效率和功率因数降低。   

  ③从电动机拖动的生产机械自身的运行经济性考虑,往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力,若用定速定压拖动,势必造成大量的额外电能损失。

  电动机的非经济运行情况,早已引起国家有关部门的重视,并分别于1990年和1995年制定和修定了一个强制性的国家标准:《三相异步电动机经济运行》(GB12497-1995)。希望依此来规范三相异步电动机的经济运行,国标的发布对低压电动机的经济运行起了很大的促进作用,但对中压电动机则收效甚微。其原因是:

  (1)中压电动机一般容量较大,一旦发生故障,其影响也大,因此对节电措施的可靠性的要求就更高;

  (2)中压电动机节电措施受电力电子功率器件耐压水平的限制,节电产品的开发在技术上难度更大一些。

  到目前为上,国内尚无成型的中压电动机软起动和节电运行的产品面市。

2 异步电动机的软起动

  由于工业生产机械的不断更新和发展,对电动机的起动性能提出了越来越高的要求,归纳起来有以下几个方面:

  ①要求电动机有足够大的,并且能平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线;

  ②尽可能小的起动电流;

  ③起动设备尽可能简单、经济、可靠,起动操作方便;

  ④起动过程中的功率消耗应尽可能的少。根据以上相互矛盾的要求和电网的实际情况,通常采用的起动方式有两种:一种是在额定电压下的直接起动方式,另一种是降压起动方式。

2.1 直接起动的危害

  直接起动是最简单的起动方式,起动时通过闸刀或接触器将电动机直接接到电网上。直接起动的优点是起动设备简单,起动速度快。但是直接起动的危害很大;

  ①电网冲击:过大的起动电流(空载起动电流可达额定电流的4~7倍,带载起动时可达8~10倍或更大),会造成电网电压下降,影响其他用电设备的正常运行,还可能使欠压保护动作,造成设备的有害跳闸。同时过大的起动电流会使电机绕组发热,从而加速绝缘老化,影响电机寿命。   

  ②机械冲击:过大的冲击转矩往往造成电动机转子笼条、端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损,导致击穿烧机;转轴扭曲,联轴节、传动齿轮损伤和皮带撕裂等。   

  ③对生产机械造成冲击:起动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损伤,缩短使用寿命;影响传动精度,甚至影响正常的过程控制。

所有这些都给设备的安全可靠运行带来威胁,同时也造成过大的起动能量损耗,尤其当频繁起停时更是如此。因此对电动机直接起动有以下限制条件:  

  ①生产机械是否允许拖动电动机直接起动,这是先决条件;

  ②电动机的容量应不大于供电变压器容量的10~15%;

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