自控電機起動方式探討

本文先從異步電動機起動裝置產(chǎn)生的原因和存在的問題出發(fā)，介紹無刷自控電機軟起動器的原理和結(jié)構(gòu)特點，說明無刷自控電機軟起動器的優(yōu)勢和代替其它電機起動裝置的必然性.。
關鍵詞：軟起動器 起動電流 起動轉(zhuǎn)矩 無刷自控電機 鼠籠電機 繞線電機
一、問題的提出
1.1社會的發(fā)展
??? 隨著生產(chǎn)設備的大型化，工業(yè)領域的球磨機、破碎機、風機、水泵、打漿機等設備中的電動機容量越來越大。交流電動機以結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格便宜等特點，得到了廣泛的應用。但是,
1、起動電流是額定電流的5-7倍，對供電設備、電機及所拖動的機械設備的造成極大的損害。
??? 2、起動時因過大的起動電流產(chǎn)生過大的電壓降，嚴重威脅著鄰近用電設備的安全運行。
??? 3、起動轉(zhuǎn)矩只有電機額定轉(zhuǎn)矩的0.4-1.2倍(電機容量越大,起動轉(zhuǎn)矩倍率越小),對起動轉(zhuǎn)矩比較大的負載（如球磨機、抽油機等）為了能正常起動電機,必須增加電機容量，造成電機大馬接小車。
1.2傳統(tǒng)起動設備存在的問題
??? 傳統(tǒng)的鼠籠式異步電動機起動設備（Y-△、串電阻、串電抗器、自耦變壓器等），屬有級降壓起動，起動控制過程靠時間繼電器等間接控制。起動特性不理想、起動過程變換時產(chǎn)生較大的沖擊電流、起動控制設備復雜、成本高。同時，起動轉(zhuǎn)矩與起動電流的平方成正比，當電流降低50%時，起動轉(zhuǎn)矩降低75% 繞線式異步電機串電阻多級起動，能極大地增加電機起動轉(zhuǎn)矩、減少起動電流，但復雜的起動控制裝置，且起動過程中需頻繁切換起動電阻，造成多次沖擊電流。繞線式異步電機串頻敏變阻器起動，頻敏變阻器仍屬電抗器,起動電流仍達到電機額定電流的3-4倍，啟動轉(zhuǎn)矩不足額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍,電壓稍低時，起動困難。同時，繞線式異步電機滑環(huán)、碳刷是造成電機運行維護工作量大、故障率高的根本原因。
1.3現(xiàn)代的軟起動設備不能滿足用戶的需要
??? 高壓鼠籠式異步電動機液態(tài)電阻（熱變電阻）、磁控電抗器、固態(tài)（晶閘管）軟起動設備，能實現(xiàn)恒電流軟起動電機（因電機起動電流與時間的關系是非線性，僅靠時間根本無法實現(xiàn)恒電流軟起動）。但裝置串聯(lián)在電機的定子回路，要承受高電壓。這使得起動裝置體積較大、價格高、運行維護工作量大。同時，它仍受起動轉(zhuǎn)矩與起動電流的平方成正比，當電流降低50%時，起動轉(zhuǎn)矩降低75%的影響，起動電流必須大于電機額定電流3倍以上，才能起動輕載電機（對重載電機如球磨機，該起動方式無效）。繞線式異步電機液態(tài)電阻軟起動設備，靠伺服電機改變水電阻極板距離。距離改變的速度需預先設置，無法自動跟蹤實際負載的變化。同時它的結(jié)構(gòu)復雜、體積大、價格高，無法克服滑環(huán)、碳刷造成的不良影響。
變頻器起動電機，雖具有良好的靜、動態(tài)起動特性（能以1.5倍額定電流、額定轉(zhuǎn)矩起動電機），起動電流倍數(shù)可以在一定的范圍內(nèi)隨意調(diào)節(jié)、實現(xiàn)了恒電流、恒轉(zhuǎn)矩起動電機的目的。但價格昂貴（高壓電機每KW達到1000元、低壓電機每KW近500元）、結(jié)構(gòu)復雜、運行維護難度大，如用它起動電機，目前時機顯然不成熟。
二、 無刷自控電機軟起動器工作原理及結(jié)構(gòu)特點
2．1無刷自控電機軟起動器簡介
??? 無刷自控電機軟起動器是將起動電阻直接安裝在電動機的轉(zhuǎn)軸上，利用電機旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的離心力作為動力，控制電阻的大小，達到減少電機起動電流、增加起動轉(zhuǎn)矩，使繞線式異步電動機實現(xiàn)無刷自控運行的裝置。它在交流電動機上安裝使用方法如圖1所示