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当无刷自控电机软起动器原理及应用

发布时间:2021-09-09 23:07:16 阅读: 来源:高速卷帘门厂家

无刷自控电机软起动器原理及应用

随着国民经济的发展,生产设备越来越大型化。工业领域的球磨机、破碎机、风机、水泵、打浆机、轧钢机等设备中的电动机容量越来越大。三相绕线式转子交流异步电动机因转子可外接电阻、频敏变阻器,且有较高的起动转矩、起动功率因素和较小的起动电流,故在大容量、大转矩的电机中得到广泛应用。

1 绕线电机常用起动方法和存在的主要问题

绕线电机常用的起动方法有:

A、频敏变阻起动柜:它是将绕线式电机转子回路通过滑环、碳刷引入地面的频敏变阻起动柜内,在电机起动时,串入频敏变阻器,随着电机转速的增加,转子电流频率的降低,频敏变阻阻抗逐步减少,达到连续限制电机起动电流的目的。电机起动结束后、还需通过接触器或短路环将频敏变阻短接(部分中小型电机在转子上装这个只能联系厂家有短路环)。串频敏变阻器起动,由于频敏变阻器实际上是一个电感元件,它降低了电机起动时的功率因数。即如要产生电机额定转矩的起动转矩,电机起动电流须是电机额定电流的2.5倍以上。因此,它一般用在对起动转矩要求不太高的风机、水泵、空压机和球磨机电机上。它的变形产品:无刷无环起动器是将频敏变阻器直接安装在电机转子上,实现电机无刷运行。无刷无环起动器存在:(1)起动电流一经出厂,就无法调整。(2)重量是无刷自控电机软起动器的1.8倍以上,且起动器最大功率无法越过500KW。(3)电机正常运行时,频敏变阻器不短接,会产生一定的功率损耗。

B、绕线式异步电机串电阻多级起动柜,它也是将电机转子电流引入起动柜内,通过时间、电流或凸轮控制器改变电阻的大小,达到增加电机起动转矩、减少起动电流的目的。但复杂的起动控制装置,且起动过程中需频繁切换起动电阻,造成多次冲击电流,因此,它只用在对起动转矩要求特高的起重机,轧钢机等设备上。它的变型产品是:绕线式异步电动机液态电阻起动柜,它是将绕线式电机转子回路通过滑环、碳因此刷引入地面,将液体电阻串入电机的转子回路,通过伺服电机改变液体电阻的大小,达到无级连续调整电机起动转矩和起动电流的目的。它与凸轮控制器改变电阻相比,最大的优点是:无级连续调整电机电流;缺点是:常见的绕线式异步电动机液态电阻起动柜,没有考虑液体电阻对极板及其传动设备的腐蚀作用、没有考虑装置的密封和防爆、没有考虑环境温度对起动装置的影响,造成寿命低,应用范围小,不能安装在有振动的地方(如行车上)和北方的室外和造价高等缺点。

柜式起动设备均需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面控制柜,电刷与滑环间磨下的碳粉会导致电机绝缘的降低,引发电动机故障。滑环、电刷压力弹簧锈蚀,引起电刷与滑控制器环间打火。因对电机保养提出了更高的要求。同时电机起动过程人为给定,不能适应不同负载;起动装置元器件多、二次回路复杂、故障率高、维护保养技术要求高、拖动系统综合价格高是它们共同的另一个通病。

由于上述起动装置一些无法克服的缺陷,为满足用户的要求,开发了无刷自控电机软启动器。

2 无刷自控电机软起动器工作原理及结构特点

2.1无刷自控电机软起动器简介

无刷自控电机软起动器是将起动电阻直接安装在电动机的转轴上,利用电机旋转时产生的离心力作为动力,控制电阻的大小,达到减少电机起动电流、增加起动转矩,使绕线式异步电动机实现无刷自控运行的装置。它主要由机壳、电解液、动极板、弹簧、接线柱、安全阀、排气阀等构成。它的内部原理结构简图如图1所示,当电机起动时,一方面,随着电机转速的升高,动极板在离心力的作用下,逐步靠近机壳,串入电机转子内的电阻逐步减少,并在达到额定转速时,与外壳短接,电阻降为零;另一方面,动极板与机壳间的水电阻,因通过电流而发热,在水电阻负温度特性的作用下,电阻也会逐步减少。在上述两方面的作用下,使电动机以恒定电流、恒定转矩起动。

2.2无刷自控电机软起动器工作原理

无刷自控电机软起动器控制原理如图2所示,它与绕线式交流异步电动机转子串入可变电阻相当。在电机起动过程中,水电阻大小通过下述方法火焰高度方便调理进行调节:

a) 改变极板的距离:随着电机转速的升高,离心力加大,水电阻极板距离逐步减少,并在电机转速达到电机额定转速经过一段延时后,将水电阻极板距离降为零。

b) 改变水电阻的温度:水电阻通过电流后温度自动升高,在水电阻负温度特性的作用下,电阻逐步减少。

2.3无刷自控电机软起动器结构特点

为保证水电阻能在电机转子上长期免维护运行,无刷自控电机软起动器在整体设计上应用了以下技术:

1、选用具有下述特性的电解液为水电阻:A、对金属(铜和钢)具有防锈作用;B、通过大电流后,不发生电解液变质、极板腐蚀、产生气体的化学反应;C、电解液的冰点为-25℃,沸点为120℃,以满足不同环境下安全工作的要求。2、起动器采用金属全密封结构,尽可能减少密封面数量。3、设置安全排气阀,在电机转速达到额定转速后,自动打开排气阀,保证正常运行时,起动器内部的压力与大气压一致;同时,为避免因电机长时间堵转,

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