异步电机软起动与优化节能控制技术.pptVIP

* 第5章 异步电机软起动及优化节能控制技术 运动控制系统 在工矿企业中使用着大量的异步电动机（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，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，往往要求电机拖动系统具有变压、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，国标的发布对电动机的经济运行起了很大的促进作用。 本章介绍异步电动机降压软起动技术及其优化节能控制技术。 5.1 异步电动机的软起动 在一般情况下，异步电动机的起动电流比较大，而起动转矩并不大。对于一般的鼠笼形电动机，起动电流和起动转矩对其额定值的倍数大约为 起动电流倍数 起动转矩倍数 式中， 、 为异步电动机直接起动时的起动电流； 、 为异步电动机额定电流； 、 为异步电动机直接起动时的起动转矩； 、 为异步电动机额定转矩。 对于小容量电动机，只要供电网络和变压器的容量足够大（一般要求比电机容量大4倍以上），而供电线路并不太长（起动电流造成的瞬时电压降落低于10%~15%），可以直接通电起动，操作也很简便。中、大容量电动机的起动电流大，会使电网压降过大，影响其他用电设备的正常运行，甚至使该电动机本身根本起动不起来。这时，必须采取措施来降低其起动电流。 归纳起来，对电动机的起动性能提出了以下几个方面的要求： 　 (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。 5.1.1 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）对电网的冲击：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。　 （2）对电动机的冲击：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；另外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。　　 （3）对生产机械的冲击：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，甚至影响正常生产过程。 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% （3）起动过程中的电压降△U应不大于额定电压的15%。 对于中、大功率的电动机一般都不允许直接起动，而要求采用一定的起动设备，方可完成正常的起动工作。 5.1.2 传统降压起动方式的适用场合及性能比较 降压起动的目的是减小起动电流，但它同时也使起动转矩下降了。对于重载起动，带有大的峰值负载的生产机械，就不能用这种方式起动。传统的降压起动有以下几种方法： （1）星形/三角形转换器：这种方法适用于正常运行时定子绕组采用△接法的电动机。定子有六个接头引出，接到转换开关上，起动时采用星形接法，起动 完毕后再切换成△接法。起动电压为220V，运行电压为380V。这种起动设备的优点是起动设备简单，起动过程中消耗能量少。缺点是有二次电流冲击，设备故障率高，需要经常维护，所以不宜使用在频繁起动的设备上。在转换过程中，由于瞬变电势和电动机剩磁产生的电势往往与电源电压有相位差，严重时会产生电压相加，引起过大的冲击电流和电磁转矩，因此大大地限制了它