電機(jī)啟動(dòng)的幾種方式

1、目 錄摘要1引言1一、軟啟動(dòng)器的工作原理1二、軟啟動(dòng)器的開(kāi)發(fā)歷程 2(一)星三角啟動(dòng)器2(二)滑環(huán)電動(dòng)機(jī)2(三)頻率轉(zhuǎn)換器3(四)軟啟動(dòng)器4三、abb新型軟啟動(dòng)器系列 (一)“內(nèi)三角”連接4(一)“內(nèi)三角”連接5(二)設(shè)計(jì)安全耐用5(三)s s 0325 325a集成軟啟動(dòng)器5(四)ps s 18/3030/515適用于18515a的通用啟動(dòng)器 6結(jié)束語(yǔ)6致 謝 7參考文獻(xiàn) 77 / 8文檔可自由編輯打印電機(jī)啟動(dòng)的幾種方式摘要：自從第1臺(tái)電動(dòng)機(jī)問(wèn)世以來(lái)，工程師們就一直在尋找一種合適的方法以避免電動(dòng)機(jī)的突然、劇烈啟動(dòng)。曾經(jīng)也試過(guò)好幾種“方法”，但是這些“方法”都必須借助其它的物體才能達(dá)

2、到目標(biāo)，無(wú)一能從根本上解決這一問(wèn)題。不過(guò)，新型軟啟動(dòng)器問(wèn)世最終解決了這一難題。本文參照工廠電氣控制技術(shù)簡(jiǎn)單的布線與電子力學(xué)相結(jié)合，成功地開(kāi)發(fā)出一系列新型軟啟動(dòng)器，使軟啟動(dòng)研究又前進(jìn)了一大步。這種新型軟啟動(dòng)器不僅可以在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)電流和電壓實(shí)現(xiàn)超級(jí)電子控制。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī) 軟啟動(dòng)器                    引言：滑雪的人都明白這樣一個(gè)道理：突然、急劇的拉動(dòng)容易使人摔倒。而在工業(yè)

3、應(yīng)用方面，許多企業(yè)每年都要為他們所使用的電動(dòng)機(jī)（用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、壓碎機(jī)、攪拌器、水泵、傳送帶等等）的這種突然、急劇啟動(dòng)浪費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元，每天都有數(shù)不盡的交流電動(dòng)機(jī)在不必要的處于重荷之下。交流電動(dòng)機(jī)的這種突然而劇烈的啟動(dòng)主要會(huì)造成以下幾個(gè)方面的損失： （1）直接在線啟動(dòng)或星三角啟動(dòng)產(chǎn)生的電壓和電流瞬變?nèi)菀讓?dǎo)致電氣故障。電壓和電流的瞬變現(xiàn)象可能導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)過(guò)荷，從而引起不良的電壓變化，并最終影響到同電網(wǎng)中的其它電氣設(shè)備。 （2）導(dǎo)致從電動(dòng)機(jī)到啟動(dòng)設(shè)備及到強(qiáng)應(yīng)力等這一整個(gè)驅(qū)動(dòng)鏈的機(jī)械故障。 （3）運(yùn)行故障：例如使管路系統(tǒng)產(chǎn)生壓力振動(dòng)，對(duì)傳送帶上的產(chǎn)品造成損壞，以及使電梯乘坐不舒適。 此外，經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題

4、也是很明顯的：每一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，每一次的故障，都會(huì)因維修甚至?xí)和Ｉa(chǎn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)中，這就會(huì)導(dǎo)致預(yù)算外生產(chǎn)成本的增加。一、軟啟動(dòng)器的工作原理:控制交流異步電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)距與加在定子端的電壓平方成正比，同時(shí)電機(jī)電流與定子電壓成正比。因此可以通過(guò)控制加在電機(jī)定子上的電壓對(duì)電機(jī)加速轉(zhuǎn)距和啟動(dòng)電流進(jìn)行限制，以降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的過(guò)高啟動(dòng)電流和啟動(dòng)力矩。電壓的變化可通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟啟動(dòng)器主回路每相由兩只晶閘管反并聯(lián)，采用全數(shù)字無(wú)矢量控制技術(shù)。工作時(shí)，CPU收到控制信號(hào)后，根據(jù)用戶的設(shè)定自動(dòng)控制晶閘管觸發(fā)脈沖移相，使得電機(jī)按設(shè)定的曲線平滑啟動(dòng)。啟動(dòng)結(jié)束后，CPU發(fā)出信號(hào)，使

5、旁路真空接觸器進(jìn)入正常工作狀態(tài)，晶閘管暫停工作。需要停車時(shí)，給出停車信號(hào)，CPU控制真空管接觸器斷開(kāi)，同時(shí)控制晶閘管觸發(fā)脈沖移相（與啟動(dòng)時(shí)方向相反），由晶閘管完成軟停車過(guò)程。慣性停車時(shí)，CPU直接控制真空接觸器斷開(kāi)，電機(jī)斷電，實(shí)現(xiàn)慣性停車。 二、軟啟動(dòng)器的開(kāi)發(fā)歷程 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的日新月異，智能控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。如：智能大廈、無(wú)人值守泵站、無(wú)人值守供熱站、各種遙控調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)作業(yè)自動(dòng)化等等。這正是國(guó)家實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，也是每一個(gè)技術(shù)人員肩負(fù)的重要責(zé)任。智能控制技術(shù)的應(yīng)用，給我們提出了很多要求。如電網(wǎng)的波動(dòng)性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能配套等都要求越來(lái)越嚴(yán)格

6、。 作為重要驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它的控制方式受到廣大技術(shù)人員的高度重視。既要為智能控制打下良好基礎(chǔ)，又要降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。所以，只得在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)設(shè)備上做工作。鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)電機(jī)軟起動(dòng)器的誕生給技術(shù)人員解決了這個(gè)問(wèn)題。它既能改變電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，更能保證電動(dòng)機(jī)可靠起動(dòng)，又能降低起動(dòng)沖擊。    然而交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題由來(lái)已久，人們一直在試圖找出一種能夠徹底解決問(wèn)題的辦法，在此過(guò)程中，先后主要研究開(kāi)發(fā)了下面幾種啟動(dòng)方式。 (一)星三角啟動(dòng)器:星三角啟動(dòng)器是一個(gè)較早的解決辦法。在啟動(dòng)過(guò)程中，電網(wǎng)的相位接頭和中性接頭之間，電動(dòng)

7、機(jī)定子繞組與啟動(dòng)器進(jìn)行星型連接，從而可以降低電動(dòng)機(jī)電壓，及至降低電流大約；見(jiàn)圖1一旦克服主慣量之后，電動(dòng)機(jī)定子繞組在電網(wǎng)相位接頭之間的連接就呈三角形，以獲得滿電壓和功率。然而，這種啟動(dòng)器不能從根本上消除機(jī)械和電氣瞬變現(xiàn)象，只能使其稍微減弱，使他們穿過(guò)時(shí)間軸上的兩個(gè)點(diǎn)從隨后的星三角切換至原點(diǎn)。 星三角啟動(dòng)法只適用于正常工況，在其它工況下，從星形到三角形之間的切換有時(shí)候比直接在線啟動(dòng)情況還要糟糕。 因此，星三角啟動(dòng)器對(duì)于該問(wèn)題來(lái)說(shuō)只能算是一個(gè)粗淺而有限的解決辦法。 (二)滑環(huán)電動(dòng)機(jī) 另一個(gè)早期的解決辦法就是滑環(huán)電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)由一個(gè)經(jīng)滑環(huán)與轉(zhuǎn)子電路連接的啟動(dòng)變阻器啟動(dòng)。采用這種方法，雖然電動(dòng)機(jī)的扭

8、矩仍能維持在足以啟動(dòng)負(fù)荷的必要水平，但啟動(dòng)電流已經(jīng)降低了。 在啟動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)獲得速度，轉(zhuǎn)子電阻逐漸降低，一旦啟動(dòng)變阻器完全脫離電路，電動(dòng)機(jī)就可達(dá)到其最大轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組也在該點(diǎn)短路，因此，電動(dòng)機(jī)由此點(diǎn)開(kāi)始作為普通的鼠籠式電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。 滑環(huán)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是扭矩較高而啟動(dòng)電流受到限制，主要適用于啟動(dòng)負(fù)荷較高的電動(dòng)機(jī)，如壓碎機(jī)和磨坊用電動(dòng)機(jī)；而其不利之處就在于它的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，且電刷、滑環(huán)、電阻器和接頭的使用又使成本（包括維護(hù)成本）增加，可靠性降低。 圖1 直接在線啟動(dòng)(Dol) 星三角啟動(dòng) 軟啟動(dòng)器等3種不同的啟動(dòng)方式在電動(dòng)機(jī)電壓、電流和扭矩方面的基本(三)頻率轉(zhuǎn)換器 變頻器是

9、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(guò)改變電網(wǎng)的頻率來(lái)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。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(guò)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(lái)確頗費(fèi)時(shí)

10、間。另外有時(shí)根據(jù)生產(chǎn)需要，要更改電機(jī)的運(yùn)行方式，如原來(lái)電機(jī)是連續(xù)運(yùn)行的，需要改成定時(shí)運(yùn)行，這時(shí)就需要增加元件，更改線路才能實(shí)現(xiàn)。有時(shí)因?yàn)樨?fù)載或電機(jī)變動(dòng)，要更改電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式，如原來(lái)是自藕起動(dòng)，要改為星三角起動(dòng)，也要更改控制線路才能實(shí)現(xiàn)。 頻率轉(zhuǎn)換器從技術(shù)來(lái)說(shuō)要優(yōu)于上述兩種解決方法：因?yàn)樗梢栽陔妱?dòng)機(jī)從啟動(dòng)到正常運(yùn)行再到停機(jī)的每一次運(yùn)行循環(huán)中，對(duì)轉(zhuǎn)速、扭矩和功率等所有相對(duì)變量進(jìn)行精確控制；另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)就是其控制設(shè)備為靜態(tài)，即沒(méi)有移動(dòng)部件。其可靠性因而也提高了，維護(hù)工作量很小。 然而，頻率轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是前期投資成本相對(duì)過(guò)大，這一點(diǎn)限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用，尤其在那些正常運(yùn)行中實(shí)際上并不要求定

11、時(shí)控制的設(shè)備中的應(yīng)用。 不過(guò)，隨著技術(shù)的不斷更新以及價(jià)格的下降，頻率轉(zhuǎn)換器已經(jīng)贏得了很大的市場(chǎng)。今天，它已在實(shí)際應(yīng)用中取代了滑環(huán)電動(dòng)機(jī)。 (四)軟啟動(dòng)器 軟啟動(dòng)器于20世紀(jì)70年代末到80年代初投入市場(chǎng)，它與頻率轉(zhuǎn)換器相似，同樣以電子和可控硅為基礎(chǔ)?？梢赃@樣說(shuō)，它填補(bǔ)了星三角啟動(dòng)器和頻率轉(zhuǎn)換器在功能實(shí)用性和價(jià)格之間的鴻溝。采用軟啟動(dòng)器，可以控制電動(dòng)機(jī)的電壓，使其在啟動(dòng)過(guò)程中逐漸地升高，很自然地限制啟動(dòng)電流。這就意味著電動(dòng)機(jī)可以平穩(wěn)地啟動(dòng)，機(jī)械和電應(yīng)力也降至最??；該裝置還有一種附帶的功能，即可用來(lái)“軟”停機(jī)。 由于該啟動(dòng)器采用電子式電路，可以相對(duì)比較容易地通過(guò)安全和事故指示燈增強(qiáng)其基本功能，改善

12、電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，簡(jiǎn)化故障查找，如失相、過(guò)電流和超高溫保護(hù)，以及正常運(yùn)行、電動(dòng)機(jī)滿電壓和某些故障指示。象斜坡電壓和初始電壓等所有設(shè)定值都可以很容易地在啟動(dòng)器面板上設(shè)定。 另外，軟啟動(dòng)器除了完全能夠滿足電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)這一基本要求外，還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如可靠性高、維護(hù)量小、電動(dòng)機(jī)保護(hù)良好以及參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單。 然而軟啟動(dòng)器仍有一個(gè)缺陷，那就是不能長(zhǎng)時(shí)間用于啟動(dòng)扭矩要求很高的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上。這種局限性主要因?yàn)?，軟啟?dòng)器實(shí)際上是靠將自身電壓斜坡式抬升至最大值（而在停機(jī)過(guò)程中又逐漸下降至設(shè)定的關(guān)機(jī)水平）來(lái)完成工作。由于扭矩與電壓平方成正比，連接電動(dòng)機(jī)不能從一開(kāi)始就達(dá)到最大扭矩，因此，軟啟動(dòng)器更適合于水泵、風(fēng)扇

13、、傳送帶、電梯等輕型易啟動(dòng)的設(shè)備。 三、abb新型軟啟動(dòng)器系列 abb自從20世紀(jì)80年代初就開(kāi)始研制生產(chǎn)軟啟動(dòng)器，其間所獲得的寶貴經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)成功地應(yīng)用到今天的新系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)之中。最新的ps s系列在許多方面進(jìn)行了改進(jìn)，適用于電流3515a，電源電壓208690v的電動(dòng)機(jī)。 這種新產(chǎn)品系列具有以下幾個(gè)重要的特點(diǎn)： （1）集成化：在一定的安裝平面上可以安裝更多的軟啟動(dòng)器。 （2）易于安裝：該裝置可以用螺絲釘固定到安裝板（只需4個(gè)孔）上，或者，固定在安裝軌上。這兩種安裝方式的電纜連接都很方便，且面板上有清晰的操作提示。 （3）設(shè)置方便：由于只有3種設(shè)置（啟動(dòng)電壓斜坡、停機(jī)電壓斜坡和初始電壓），軟啟動(dòng)

14、器的適用范圍很廣，面板上刻度標(biāo)識(shí)非常清晰的旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)有助于你很方便地設(shè)定這些值。 （4）固態(tài)電路：這有利于確保最高的可靠性，并將維護(hù)工作降至最低限度，即使對(duì)于啟動(dòng)和停機(jī)非常頻繁的設(shè)備依然如此。 (一)“內(nèi)三角”連接 ps s系列中絕大部分啟動(dòng)器都可以與電動(dòng)機(jī)的三角形電路連接，其結(jié)果就象一個(gè)星三角啟動(dòng)器，稱之為“內(nèi)三角”連接。這種連接可使軟啟動(dòng)器的電流負(fù)荷降低，從而使電流控制范圍擴(kuò)大至515a，可以滿足任何較小的應(yīng)用設(shè)備，并能夠?yàn)橛脩艄?jié)約更多的空間和金錢。            

15、                                                  

16、                 (二)設(shè)計(jì)安全耐用 該裝置外包裝堅(jiān)固，并且對(duì)所有有生命的東西均有良好的絕緣，因此，不怕野蠻裝卸，不會(huì)對(duì)人產(chǎn)生危險(xiǎn)。其電路也基本上是無(wú)故障設(shè)計(jì)，即使遇到很難出現(xiàn)的內(nèi)部故障，該裝置也會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)以保護(hù)所連接的其它設(shè)備。 (三)s s 0325 325a集成軟啟動(dòng)器 該系列軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì)用于額定電流在325a，主電壓分別為230v、400v、500v以及600v的小型電動(dòng)機(jī)，可以并排安裝在din軌道上。這些啟動(dòng)器

17、在主電路上都配備有旁路接頭，可在正常運(yùn)行時(shí)替代可控硅以減少發(fā)熱。 每個(gè)啟動(dòng)器都可以與控制電壓范圍在24110v的ac/dc或者110480v的ac電路連接，從而減化與現(xiàn)有控制系統(tǒng)的接入程序，減少該裝置的換代更新次數(shù)。 (四)ps s 18/3030/515適用于18515a的通用啟動(dòng)器 這種系列的啟動(dòng)器適用于大型電動(dòng)機(jī)，且安裝和適應(yīng)性更強(qiáng)。該系列啟動(dòng)器適用于額定電流為18300a的電動(dòng)機(jī)，由于它們可以象星三角啟動(dòng)器一樣接入三角電路（圖3），適用電流最高可達(dá)515a.這一特性使其能夠比任何同類產(chǎn)品都更容易替代現(xiàn)有的星三角啟動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)更為平穩(wěn)的啟動(dòng)（和停機(jī)）。 固態(tài)電路設(shè)計(jì)（主電路上無(wú)機(jī)電接頭）使

18、這種啟動(dòng)器特別適用于那些需要頻繁啟動(dòng)和停機(jī)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。 所有該系列的啟動(dòng)器均可與一個(gè)單獨(dú)的限制電路連接，從而可設(shè)定一個(gè)能與任何斜坡時(shí)間接近的最大啟動(dòng)電流。該功能簡(jiǎn)化了設(shè)置，尤其對(duì)于那些啟動(dòng)時(shí)間很長(zhǎng)、慣量很高的設(shè)備更是如此。 這種啟動(dòng)器還配備了4個(gè)led指示燈，分別表示“開(kāi)機(jī)”、“滿電壓”、“外部故障”和“一般故障”以及1個(gè)內(nèi)置式重大故障指示繼電器。這些診斷功能簡(jiǎn)化了監(jiān)測(cè)及故障識(shí)別。 該系列啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)適用系數(shù)為110115，換句話說(shuō)它們可以處理連接電動(dòng)機(jī)的過(guò)電流問(wèn)題。 內(nèi)置式旁路信號(hào)繼電器可用于控制在連續(xù)運(yùn)行或當(dāng)利用同一啟動(dòng)器先后啟動(dòng)幾臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)所需的旁路可控硅接頭。 結(jié)束語(yǔ) 軟啟動(dòng)器對(duì)于工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)其好處可謂比比皆是。很少有某個(gè)生產(chǎn)場(chǎng)所不需要電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備，不會(huì)得益于abb的新型軟啟動(dòng)器，這是許多abb軟啟動(dòng)器的受益人所得出的共同結(jié)論。軟啟動(dòng)器的強(qiáng)大的適用功能和精巧的設(shè)計(jì)特點(diǎn)使其在許多現(xiàn)代企業(yè)的“必備設(shè)備”清單之列中亦占有一席之地。        &