异步电动机启动方式浅析.PDF

2007年全国冶金制氧专业会议论文集 ·83· 异步电动机启动方式浅析 李云峰 (本钢氧气厂，辽宁省本溪市117021) 【摘要】介绍了异步电动机的启动方式及其不足，重点介绍了开关变压器软启动装置在氧气厂的应 用。 【关键词】异步电动机；开关变压器；软启动 l概述 当今传动工程中最常用的就是三相交流感应电动机。在许多场合中，由于其启动特性，这些电动机直接 连接电源系统。如果直接在线启动，将会产生高达电机额定电流6倍的浪涌电流。该电流会使供电系统和 串联的开关设备过载。如果直接启动，也会产生较高的峰值转矩，这种冲击不但会对驱动电动机产生冲击， 而且也会使用机械装置受损。当电动机容量相对较大时，该启动电流将引起电网电压急剧下降，这会破坏同 电网其它设备的正常运行，甚至会引起电网失去稳定，造成更大的事故。电动机直接全压启动时的大电流在 电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会破坏绕组绝缘和造成鼠笼条断裂，引起电机故障，大电 流还会产生大量的焦耳热，损伤绕约绝缘，减少电机寿命。电动机直接全压启动时的启动转矩约为额定转矩 的2倍，对于齿轮传动设备来说，很大的冲击力会使齿轮磨损加快甚至破碎；对于皮带传动设备来说，加大了 皮带磨损甚至拉断皮带。对于水泵类负荷来说，电动机全压启动时，水流会在很短的时间内达到全速，在遇 到管路拐弯时，高速的水流冲击到管壁上，产生很大的冲击力，形成水锤效应，会破坏管道。如果水泵前面的 管路比较长，当水泵电机突然停止时，高速的水流会冲击到水泵的叶轮上，产生很大的冲击力，会使叶轮变形 或损坏。以上各点都会使设备增加停工台时，影响生产的正常进行，增加维修费用。为了解决以上问题，就 应该采用软启动器控制启动电流和启动转矩。 2传统的启动方式 2．1直接全压启动 电动机直接全压启动时，过大的启动电流会在线路上产生较大的压降，使电网电压波动很大，影响并联 在电网上的其它设备的正常运行，一般的要求是经常启动的电动机引起的电网电压变化不大于10％，偶尔 启动的电动机引起的电网电压变化不大于15％。电动机启动时会产生短时的冲击电流，如果将这种短时间 的冲击电流按周期函数分解，它将包含短时间的谐波电流，称为短时间的谐波电流或快速变化谐波电流。 我们知道，用电负荷中电动机所占比例最大，在电气动力中占90％，用电量占60％以上，数量如此巨大 的电动机在启动时，都会产生短时间的谐波电流，使电网的谐波大量增加。电网谐波含量的增加，将导致电 气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加。同时，还可能引起继电保护和自动装置误动， 仪表指示和电度计量不准以及通信受干扰等一系列问题。 直接全压启动还会在高压开关分合时产生陡度很大的操作过电压，使定子绕组上电压分布不均匀，对其 绝缘造成极大的伤害。许多电机的自身故障都是由于绝缘受到伤害而引起的。 综合考虑，在经济条件允许的情况下应尽量避免采用电动机的直接启动方式来保证电网的供电质量。 2．2定子回路串电抗器降压启动 串电抗器后，启动电流成比例减小，启动转矩则成平方关系地减小，因此电抗器阻值的选择必须依据电 机启动时阻力矩的情况，只有启动转矩大于阻力转矩时电机才能顺利启动，在大容量电动机的启动应用中受 到限制。串联电抗器启动为有级降压启动，在全压切换时转矩有跃变，会产生机械冲击。与直接全压启动相 比，操作过电压的几率会小些。但由于高频振荡的随机性，大幅值的操作过电压还是有可能出现的。 ·84· 李云峰：异步电动机启动方式浅析 2．3 自耦变压器降压启动 自耦变压器一般都有几个抽头，启动电流和启动转矩可以靠改变抽头来调节，该方法能满足降低启动电 流的要求，启动转矩较串电抗器大，与电抗器降压启动相比，在获得同样启动转矩的情况下，自耦变压器式降 压启动的启动电流较小，适合于阻力矩比较大的情况。 自耦变压器降压启动的主要缺点是在开关切换的过程中，电动机有短时断电的情况，这会造成大电流冲 击和转矩突变。在电机断电时，其定子电流消失，在转子将产生一个感应电流来维持其磁通不变，这个磁通 随着转子的转动而旋转，随电流的衰减而减小，它在定子绕组中感应出电势。再次接通电源，如果此时感应 电势的相位与外加电源的相位相反