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交流调压在电机软起动中的应用+Matlab/Simulink(5)
减压起动(降压起动)具体方式选择跟厂家
经济
情况和交流电机本身有关。三相交流异步电动机有绕线转子和鼠笼转子。它们有不同的降压起动方法[4]。
1.2 笼型异步电动机减压起动方法
笼型异步电动机为封闭转子,降压只能在定子端考虑,综合各种
文献
,可知减压起动方法大致有三种。下面我们就详细分析一下这三种起动方法。
1.2.1 定子串电阻或电抗器减压起动
串电抗器后,起动电流成正比减小,起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起动时阻力矩的情况,只有起动转矩大于阻力矩电机才能顺利起动 [6]。
串电抗器起动时,串入电抗器之前电机速度为零,故这时要求的Im较大,这就要求串入电抗器后电机的端电压不能太小,一般选择在0.7UN左右,其起动电流也在直接全压起动电流的0.7倍左右。
选用电抗器时便会陷入这样的矛盾之中:为了减小起动电流总希望电抗值大一些,但这样又容易造成起动失败,尤其是当电网电压不稳定和负载状况经常变化时;为了保证起动的成功率,电抗值就要小一些,但这样起动电流又偏大。电抗器适于电网电压和负载(起动时)比较稳定的情况。
串联电抗器起动为有级降压起动,起动过程中转矩会有二次突变,仍会产生较大的机械冲击,对机械及电机仍会有损伤,只是程度有所降低;对电网的影响也未达到最低。
在操作过电压方面,由于初始电压为0.7UN左右,操作过电压的几率也随之降低一些,但由于高频振荡叠加的随机性,操作过电压的幅值并不会降低。
1.2.2 自耦变压器降压起动
自耦变压器降压起动是利用自耦变压器降低加到电动机定子绕组的电压,以减小起动电流。图1-2表示自耦变压器的减压原理图,图中只绘出一相, 及 分别表示一次侧。
图1-5 自耦变压器的减压原理
电压和电流,即电网电压和电流; 和 分别表示变压器的二次电压和电流,亦即电动机定子的电压和电流; 和 分别表示变压器的一次绕组和二次绕组匝数( 即抽头部分的匝数)。由变压器原理,得
1-2)
设 为定子电压 时的起动电流, 则为全压起动时的起动电流,则:(1-3)
将式1-2代入式1-3,得 (1-4)
再利用变压器原理,得 (1-5)
再将式1-4乘以式1-5,得 (1-6)
由式1-2、式1-3、式1-5和式1-6可知,利用自耦变压器后,电压 降低到 ,定子起动电流 也降低到 。通过自耦变压器,又使从电网吸取的电流降低到:
(1-7)
另外,由于 , ,故起动转矩降低为 , 为全压 起动时的起动转矩。
为满足不同负载的要求,自耦变压器的二次绕组一般有三个抽头,分别为电源电压的40%,60%和80%(或55%,64%及73%)。具体应用还可根据实际情况向厂家定购。
与电抗器降压起动相比,在获得同样起动转矩的情况下,自耦变压器式降压起动需电网提供的起动电流较小,对电网电压的影响小,适合于阻力矩比较大的情况,以及电网短路容量较小的情况。这是它优于串电抗器起动的地方。还有电动机抽头可供不同负载时选用。自耦变压器减压起动的主要缺点是在开关切换的过程中,仍然有较大的转矩突变,对电动机及机械设备仍有较大的伤害,操作过电压方面与电抗器的情况一样。
1.2.3 星形-三角形(Y-△)起动
星形-三角形起动是一种减压起动方法,适用这种起动方法的异步电动机,在运行时是连接成三角形,而且每相绕组引出两个出线端,三相共引出吹冰个出线端。在起动时,先将三相定子绕组连接成星形,待转速接近稳定时再改成三角形。这样,起动时连接成星形的定子绕组电压与电流都只有三角形时的 ,由于三角形连接时绕组的电流是线路电流的 ,而星形连接时两者相等。因此,联结成星形起动时的线路电流只有联结成三角形直接起动时的1/3。由于起动转矩 , 也要降低到直接起动时的1/3,因此这种起动方法只适用于空载或轻载起动。手动星形-三角形起动器的结构形式很多,还有自动控制线路可供选用,它们的减压起动原理都是相同的。
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