交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)條件問題.doc

交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)1 電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)條件要求考慮電網(wǎng)容量，電壓降，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及起動(dòng)時(shí)電機(jī)及起動(dòng)設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定，這些因素綜合考慮后，才能確定電動(dòng)機(jī)起動(dòng)是直接起動(dòng)還是降壓起動(dòng)，降壓起動(dòng)選用何種方式。電動(dòng)機(jī)選用籠型還是繞線式。1.1 電網(wǎng)容量要求在起動(dòng)電流影響下，電網(wǎng)電壓下降不大于10%，偶爾起動(dòng)也不應(yīng)大于15%。只有電動(dòng)機(jī)前級(jí)有單獨(dú)的變壓器時(shí)，其電壓降允許值可以由傳動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)決定（電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比）。一般要直接起動(dòng)，電機(jī)前級(jí)的變壓器容量應(yīng)該是電動(dòng)機(jī)的容量（kVA）的三倍以上（起動(dòng)時(shí)壓降為1014%）。小于三倍就要考慮降壓起動(dòng)，同時(shí)起動(dòng)電流也不應(yīng)超過供電設(shè)備的過載能力。1.2 為把傳動(dòng)的機(jī)械能以靜止加速至額定轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于傳動(dòng)機(jī)械的靜阻轉(zhuǎn)矩，所以當(dāng)已知電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也知道傳動(dòng)機(jī)械的靜阻力矩，就可以近似算出電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的最小端電壓表么值了： 1.3 一般電動(dòng)機(jī)都能承受直接起動(dòng)的起動(dòng)電流，但是如果因電壓低，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，阻力矩大或轉(zhuǎn)動(dòng)慣性量特別大等原因，使起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)合起動(dòng)設(shè)備都將產(chǎn)生熱和動(dòng)穩(wěn)定問題，此時(shí)必須改變起動(dòng)方式，甚至改用其它形式的電動(dòng)機(jī)。2 感應(yīng)電機(jī)的起動(dòng)2.1 籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)2.1.1 直接起動(dòng)2.1.2 減壓起動(dòng)a. 高低壓電機(jī)的自耦減壓起動(dòng)。b. 高壓電機(jī)的串電抗器減壓起動(dòng)。c. 低壓電機(jī)的Y-起動(dòng)（對(duì)電動(dòng)機(jī)為接電機(jī)而言）d. 低壓電機(jī)的延邊三角形減壓起動(dòng)。e. 軟起動(dòng)：包括電力電子的和液體變阻器的軟起動(dòng)。f. 變頻變壓起動(dòng)。g. 串電阻器的減壓起動(dòng)。2.2 繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)a. 轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)。b. 液體變阻器起動(dòng)。c. 頻敏變阻器起動(dòng)。3. 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)（不考慮轉(zhuǎn)子勵(lì)磁）基本與籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式一致，但是沒有Y-起動(dòng)及延邊三角形減壓起動(dòng)，故不重復(fù)敘述。現(xiàn)把各種減壓起動(dòng)的起動(dòng)方式簡(jiǎn)介如下：4. 自耦減壓起動(dòng)自耦減壓起動(dòng)可以用于高低壓電機(jī)，我國(guó)大于用于低壓。由于它大大優(yōu)于電抗減壓起動(dòng)，所以高壓電動(dòng)機(jī)也越來(lái)越多的提出要求選用自耦減壓起動(dòng)了。自耦變壓器起動(dòng)的起動(dòng)電壓一般由80，65和50三種，選用何種電壓取決于傳動(dòng)機(jī)械的阻轉(zhuǎn)矩和電網(wǎng)情況。對(duì)電動(dòng)機(jī)而言，不論何種減壓，起動(dòng)電流按減壓百分比減小，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩都按減壓百分比的平方減小。如減壓50，起動(dòng)電流也是50的額定電壓時(shí)的起動(dòng)電流；但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅0.520.25起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。如這樣有很多機(jī)械負(fù)載都不能起出來(lái)了。自耦減壓的最大優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流是按減壓百分比下降，但是電網(wǎng)的電流因?yàn)橛勺儔浩鞯拇嬖?，電網(wǎng)的電流是自耦變壓器初級(jí)的電流，電動(dòng)機(jī)是次級(jí)的電流，自耦變壓器是減壓的，所以初級(jí)電流比次級(jí)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(dá)到了減小電網(wǎng)電流的目的，也減小了起動(dòng)對(duì)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(jī)，在Q1打開時(shí)自耦變壓器不帶電，缺點(diǎn)時(shí)K1承受長(zhǎng)期全電流，并且從減壓切換到全壓時(shí)，先斷電后再接通，有可能出現(xiàn)較大的第二次起動(dòng)電流；圖二的接法用于高壓電機(jī)及較大容量的低壓電機(jī)，自耦變壓器再起動(dòng)過程中，先是變壓器，再當(dāng)電抗器，最后切除，電動(dòng)機(jī)沒有斷電，K1,K2都是短時(shí)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(dòng)作過程時(shí)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(dòng)機(jī)接入被降壓的電壓開始起動(dòng)，起動(dòng)至一定轉(zhuǎn)速后，K2打開，自耦變壓器斷電，但部分線圈當(dāng)電抗器串接再電動(dòng)機(jī)的回路里，合Q2斷路器。全壓加至電動(dòng)機(jī)，隨即打開K1起動(dòng)過程結(jié)束。再K2打開，Q2合上時(shí)都有電流變化，應(yīng)該控制時(shí)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(dòng)電流，由上式可見I3的電流與ku有關(guān)，在ku=0.5時(shí)I3最大，在ku從10.5時(shí)I3逐漸加大，在ku=0.8時(shí)I3=0.16Is,ku=0.65時(shí)Is=0.2275Is,ku=0.5時(shí)I3=0.25Is,Is約為6IN 在ku=0.8時(shí)，I3IN,ku=0.65時(shí)，I3=1.365IN,接觸器K2打開時(shí)有電流，但電流I3=（11.5）IN,K2又是短時(shí)工作，所以選用開時(shí)一般都小于IN,K2打開時(shí)無(wú)電流，考慮故障情況一般也只接IN來(lái)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(dòng)機(jī)額定起動(dòng)電壓標(biāo)幺值Udl:母線上最大短路容量（MVA）Qfh:母線上負(fù)載的無(wú)功功率（MVAV）Kis:額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流倍數(shù)SN:電動(dòng)機(jī)的額定容量（MVA）TS*:額定電壓下起動(dòng)轉(zhuǎn)距標(biāo)幺值：機(jī)械的靜阻轉(zhuǎn)矩標(biāo)么值 ：母線實(shí)際起動(dòng)電壓標(biāo)么值 如不能滿足上式的要求，則應(yīng)采用自耦減壓起動(dòng)，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(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流（A）。：當(dāng)S=1時(shí)，電動(dòng)機(jī)定子的每相電控（）。在要求提出具體規(guī)格時(shí)，也可用如下方式計(jì)算及前提是不考慮電阻，也不考慮電網(wǎng)在起動(dòng)時(shí)的壓降，當(dāng)要求起動(dòng)時(shí)的電壓為kuUN。（ku1，轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電勢(shì)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(dòng)到反向起動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)和需要頻繁正、反轉(zhuǎn)工作的機(jī)械。頻敏變阻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，運(yùn)行可靠，無(wú)需經(jīng)常維修，但是起動(dòng)電流大，功率因數(shù)低，起動(dòng)力矩小，對(duì)于要求有低速運(yùn)轉(zhuǎn)和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的機(jī)械不宜采用。頻敏變阻器分類較多，屬于偶爾起動(dòng)的有BP1-2，BP1-3，BP2-7，BP6等，電動(dòng)機(jī)最大容量達(dá)2240kW，有重復(fù)段時(shí)工作的有BP1-0，BP1-4，BP4等型。一般而言，特別是偶爾起動(dòng)的，起動(dòng)時(shí)間一般不能太長(zhǎng)，應(yīng)控制在30S左右，所以不宜使用在有大慣量的機(jī)械上，起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)的建議不用頻敏變阻器，對(duì)有正反轉(zhuǎn)控制的頻敏變阻器應(yīng)選用重復(fù)短時(shí)工作制的，并且反接制動(dòng)一次，折算三次起動(dòng)，對(duì)于頻繁正反轉(zhuǎn)的頻敏可以常按在轉(zhuǎn)子回路，但電機(jī)容量不大，頻敏一般是偶爾起動(dòng)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(jī)的起動(dòng)力矩大些，起動(dòng)電流小些，適合用于重載起動(dòng)的機(jī)械，但價(jià)格較貴。在選用頻敏變阻器時(shí)，必須區(qū)分負(fù)載性質(zhì)，一般把負(fù)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(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩GD2較小，起動(dòng)時(shí)間tS20S。所謂重載，傳動(dòng)設(shè)備帶著負(fù)載起動(dòng)，負(fù)載力矩達(dá)（0.61.0）TN折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩GD2不太大，起動(dòng)時(shí)間在2030S。所謂輕重載，傳動(dòng)設(shè)備在起動(dòng)過程中不帶或帶輕微負(fù)載，阻力矩較小，或起動(dòng)時(shí)阻力矩較大，達(dá)TJ0.8TN，但是起出后阻力矩在0.10.5TN。帶有飛輪或笨重機(jī)械折算到電動(dòng)機(jī)軸上的飛輪力矩GD2較大，故加速較慢，起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，一般都超過20S對(duì)于該種設(shè)備，要求起動(dòng)時(shí)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(dòng)電流過大及起動(dòng)太快時(shí)，應(yīng)增加函數(shù)，反之則減少，若剛起動(dòng)時(shí)起動(dòng)力矩過大，對(duì)機(jī)械有沖擊，但起動(dòng)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(shí)電流沖擊較大此時(shí)可增加氣隙，但是開始的起動(dòng)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(hù)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(dòng)電動(dòng)機(jī)以及操作或轉(zhuǎn)換電路。說明短路時(shí)斷流的是供電電路的短路電流與電動(dòng)機(jī)或電氣設(shè)備的額定電流不絕對(duì)關(guān)系。對(duì)于電動(dòng)機(jī)保護(hù)用斷路器，直接起動(dòng)一般型過電流脫扣趨瞬間倍數(shù)815IN，限流型12IN；間接起動(dòng)過電流脫扣器瞬間動(dòng)作倍數(shù)38IN欠電壓脫扣器一般在3570%UN時(shí)釋放，若短路保護(hù)有延時(shí)，則欠電壓延時(shí)應(yīng)略大過電流脫扣器類型很多，作短路保護(hù)IN2500A，0.10.2S，36IN，IN2500A，0.20.4S，310IN；過載保護(hù)：過電流/整定電流動(dòng)作時(shí)間起始狀態(tài)1長(zhǎng)期不動(dòng)作熱態(tài)1.220min1.53min13.2 熔斷器熔體電流的確定（低壓） 正常運(yùn)行情況下熔體額定電流： 配電線路的尖峰電流 起動(dòng)情況下，對(duì)樣臺(tái)電動(dòng)機(jī)為： 起動(dòng)電流熔斷器型號(hào)熔體材料熔體電流a值輕載起動(dòng)重載起動(dòng)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(shí)，60安及以下熔斷時(shí)間2min，60A 4000A 時(shí)間5min高壓熔斷器的特性不同低壓，熱容量更大，選用時(shí)查找安秒特性。13.3 接觸器起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)中斷開繞線型電動(dòng)機(jī)，分類代號(hào)為AC1；起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)中斷開籠型電動(dòng)機(jī)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(zhǎng)期工作制時(shí)，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(zhǎng)期工作制時(shí)，選用接觸器的額定電流應(yīng)等效發(fā)熱（均方根）電流來(lái)計(jì)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(dòng)機(jī)的額定電流，并且與電動(dòng)機(jī)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(jī)的過載保護(hù)，不適合用于頻繁通斷及正反轉(zhuǎn)接通的場(chǎng)合，有斷相保持特性，但不適用大多數(shù)場(chǎng)合，因?yàn)樵趦上酁?.15IN，另一相加時(shí)其動(dòng)作時(shí)間為20min三極動(dòng)作特性：1.0IN 不動(dòng)作1.2IN 20min1.5IN 3min6.0IN 3S 5S 8S14. 交流電動(dòng)機(jī)的保護(hù)交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)裝設(shè)短路保護(hù)及根據(jù)不同情況分別裝設(shè)防止電動(dòng)機(jī)過載，兩相運(yùn)行（缺相）低電壓運(yùn)行等保護(hù)。短路保護(hù)要求在正常起動(dòng)時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作，而在單相接地短路或相間短路時(shí)應(yīng)盡快切斷故障電路。短路保護(hù)宜采用熔斷器或具有瞬時(shí)動(dòng)作脫扣器的斷路器對(duì)大容量及重要的電動(dòng)機(jī)也可采用過流繼電器作用于斷路器。斷路器的短路保護(hù)整定值為：I2=K I3，I3為電機(jī)起動(dòng)電流K為可靠系數(shù)，一般為1.352。過載保護(hù)，對(duì)于容易過載或堵轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，以及由于起動(dòng)或