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一、传统的起动方法
1、定子串电抗器起动。对于鼠笼式异步电机一般采用定子回路串电抗器分级起动,绕线式异步电机则采用转子回路串电抗器起动。定子边串电抗器起动,即增加定子边电抗值,可理解为降低定子实际所加电压,其目的是减少起动电流。
2、星-三角起动。起动时定子绕组星形连接,起动后三角形连接。在电动机绕组星形连接时,电动机电流仅为三角形连接的1/3遗憾的是电动机的转矩也同样降低到三角形接线时的1/3为了使电动机在额定转速时达到它的额定转矩,在经历了预先设定的时间后,又从星形接线转换到三角形接线,在转换过程中会出现二次冲击电流。
3、自耦变压器起动。当电动机起动时,电动机的定子通过自耦变压器接到三相电源上。这种起动方式的优点是起动时定子电压的大小可调。
4、频敏变阻器起动。此起动方式在频繁起动下,易发生温升,且结构复杂,不常用。
上述几种起动方式的共同特点是控制电路简单,起动转矩基本固定不可调,起动中都存在二次冲击电流,对负载机械有冲击转矩,且受电网电压波动的影响,一旦出现电网电压下降,会造成电机堵转,起动困难,且上述几种起动方法,在停机时都是瞬间停机,碰到负载较重时会造成剧烈的机械冲击。
二、软起动
软起动是指装置输出电压按一定规律上升,使被控电动机的电压由零升到全电压,转速相应的由零平滑加速到额定转速的过程。它是电力电子技术与自动化控制技术的综合,是将强电和弱电结合起来的控制技术。
三、重载起动方式
1、交-交变频工作原理。尽管软起动具有起动平滑,是传统降压起动器的理想换代产品。但可控硅调压方式的软起动器控制电动机,在减小电压的同时,供电频率仍为工频,使得其功率因数低,无功功率增加,这决定了其只能应用于轻载场合,对于重载起动就勉为其难。故寻求一种重载安全起动方法是很有必要的。可采用交-交变频器来实现重载起动。
2、整流与逆变工作状态。变流电路是工作在整流状态还是逆变状态,是由输出电压方向和输出电流方向的异同决定的。
3、输出正弦波电压的调制方法。使交-交变频电路的输出电压波形为正弦波的调制方法有多种,晶闸管变流电路的输出电压可以用模拟电路来实现,但线路复杂,且不易实现准确的控制,所以采用微机来实现上述运算。可把事先计算好的数据存入存储器中,运行时按照所存的数据进行实时控制。为了用计算机实现实时控制,必须具备三相低频信号、同步信号、零电流检测三个基本条件。
4、三相低频信号的产生原理。用计算机产生三相低频信号,必须首先将要产生的低频信号进行数字化。这不仅在幅值上数字化,在时间上也要数字化。在时间上,以一度为单位,将低频信号的一个周期分成360等份。
5、同步信号电路。采用微机定时方式进行交-交变频的移相控制时,需要给微机提供各晶闸管控制角起动时定时时刻的方波信号,使移相控制装置向晶闸管发出的触发脉冲信号在电源电压的每个周期内均能重复出现。
6、零电流检测电路。不论是电压型还是电流型控制的无环流交-交变频器,正反组变流器的换向都必须处于零电流状态,此时两组变流器的触发脉冲都被封锁。因此,实际的零电流一定要准确可靠的检测出来,这关系到换相的死区长短,以及换相的可靠性。
四、出现的问题及解决方法
交-交变频电路的输出电压是由若干段电网电压拼接而成的。当输出频率升高时,输出电压一个周期内电网电压的段数就减少,所含谐波分量就要增加。这种输出电压的波形畸变是限制输出频率提高的主要因数之一。所以最高输出频率不高于电网频率的1/3-1/2。但由于我们主要用于起动,一旦速度达到了1/3全速,可以控制相应的晶闸管,使它们切换到软起动,软起动方式仍由本装置实现。在软起动的作用下完成起动结束。因为此时电压相对较小,切换的过程中,不会有很大的冲击电流。
由于采用无环流控制方式,有换流死区,所以输出波形有一点畸变。可以采用快速的,比较好的零电流检测方法来减小死区时间。
五、结束语
传统起动方式将逐渐被晶闸管软起动所取代,然而软起动却不能很好解决电动机的重载起动,因而给出了一种实用的交-交变频起动方式来解决这个问题。由于目前采用交-交变频技术成本相对过高,同时由于国内的研究开发相对滞后,致使该技术还主要限于大型矿井的关键设备。但随着这一技术相对成本的不断降低,人们节能意识的不断深入,该技术在矿井中的应用必将迎来一个全新的时期,同时在应用范围上也将扩大,并有待开发和完善。
(作者单位:黄石职业技术学院)
1、定子串电抗器起动。对于鼠笼式异步电机一般采用定子回路串电抗器分级起动,绕线式异步电机则采用转子回路串电抗器起动。定子边串电抗器起动,即增加定子边电抗值,可理解为降低定子实际所加电压,其目的是减少起动电流。
2、星-三角起动。起动时定子绕组星形连接,起动后三角形连接。在电动机绕组星形连接时,电动机电流仅为三角形连接的1/3遗憾的是电动机的转矩也同样降低到三角形接线时的1/3为了使电动机在额定转速时达到它的额定转矩,在经历了预先设定的时间后,又从星形接线转换到三角形接线,在转换过程中会出现二次冲击电流。
3、自耦变压器起动。当电动机起动时,电动机的定子通过自耦变压器接到三相电源上。这种起动方式的优点是起动时定子电压的大小可调。
4、频敏变阻器起动。此起动方式在频繁起动下,易发生温升,且结构复杂,不常用。
上述几种起动方式的共同特点是控制电路简单,起动转矩基本固定不可调,起动中都存在二次冲击电流,对负载机械有冲击转矩,且受电网电压波动的影响,一旦出现电网电压下降,会造成电机堵转,起动困难,且上述几种起动方法,在停机时都是瞬间停机,碰到负载较重时会造成剧烈的机械冲击。
二、软起动
软起动是指装置输出电压按一定规律上升,使被控电动机的电压由零升到全电压,转速相应的由零平滑加速到额定转速的过程。它是电力电子技术与自动化控制技术的综合,是将强电和弱电结合起来的控制技术。
三、重载起动方式
1、交-交变频工作原理。尽管软起动具有起动平滑,是传统降压起动器的理想换代产品。但可控硅调压方式的软起动器控制电动机,在减小电压的同时,供电频率仍为工频,使得其功率因数低,无功功率增加,这决定了其只能应用于轻载场合,对于重载起动就勉为其难。故寻求一种重载安全起动方法是很有必要的。可采用交-交变频器来实现重载起动。
2、整流与逆变工作状态。变流电路是工作在整流状态还是逆变状态,是由输出电压方向和输出电流方向的异同决定的。
3、输出正弦波电压的调制方法。使交-交变频电路的输出电压波形为正弦波的调制方法有多种,晶闸管变流电路的输出电压可以用模拟电路来实现,但线路复杂,且不易实现准确的控制,所以采用微机来实现上述运算。可把事先计算好的数据存入存储器中,运行时按照所存的数据进行实时控制。为了用计算机实现实时控制,必须具备三相低频信号、同步信号、零电流检测三个基本条件。
4、三相低频信号的产生原理。用计算机产生三相低频信号,必须首先将要产生的低频信号进行数字化。这不仅在幅值上数字化,在时间上也要数字化。在时间上,以一度为单位,将低频信号的一个周期分成360等份。
5、同步信号电路。采用微机定时方式进行交-交变频的移相控制时,需要给微机提供各晶闸管控制角起动时定时时刻的方波信号,使移相控制装置向晶闸管发出的触发脉冲信号在电源电压的每个周期内均能重复出现。
6、零电流检测电路。不论是电压型还是电流型控制的无环流交-交变频器,正反组变流器的换向都必须处于零电流状态,此时两组变流器的触发脉冲都被封锁。因此,实际的零电流一定要准确可靠的检测出来,这关系到换相的死区长短,以及换相的可靠性。
四、出现的问题及解决方法
交-交变频电路的输出电压是由若干段电网电压拼接而成的。当输出频率升高时,输出电压一个周期内电网电压的段数就减少,所含谐波分量就要增加。这种输出电压的波形畸变是限制输出频率提高的主要因数之一。所以最高输出频率不高于电网频率的1/3-1/2。但由于我们主要用于起动,一旦速度达到了1/3全速,可以控制相应的晶闸管,使它们切换到软起动,软起动方式仍由本装置实现。在软起动的作用下完成起动结束。因为此时电压相对较小,切换的过程中,不会有很大的冲击电流。
由于采用无环流控制方式,有换流死区,所以输出波形有一点畸变。可以采用快速的,比较好的零电流检测方法来减小死区时间。
五、结束语
传统起动方式将逐渐被晶闸管软起动所取代,然而软起动却不能很好解决电动机的重载起动,因而给出了一种实用的交-交变频起动方式来解决这个问题。由于目前采用交-交变频技术成本相对过高,同时由于国内的研究开发相对滞后,致使该技术还主要限于大型矿井的关键设备。但随着这一技术相对成本的不断降低,人们节能意识的不断深入,该技术在矿井中的应用必将迎来一个全新的时期,同时在应用范围上也将扩大,并有待开发和完善。
(作者单位:黄石职业技术学院)