交流異步電機軟起動及優(yōu)化節(jié)能控制技術研究
發(fā)布時間:2008/6/2 0:00:00 訪問次數(shù):385
摘 要：本文對交流異步電動機的軟起動和優(yōu)化節(jié)能運行問題作了全面的分析和研究，提出了異步電動機起動和運行的綜合控制方案。并研制成功了智能馬達優(yōu)化控制器（imoc）。
關鍵詞：異步電動機 軟起動 節(jié)能運行 智能馬達優(yōu)化控制器。
1 前 言 目前在工礦企業(yè)中使用著大量的交流異步電動機（包括380v/660v低壓電動機和3kv/6kv中壓電動機），有相當多的異步電動機及其拖動系統(tǒng)還處于非經(jīng)濟運行的狀態(tài)，白白地浪費掉大量的電能。究其原因，大致是由以下幾種情況造成的： �、儆捎诖蟛糠蛛姍C采用直接起動方式，除了造成對電網(wǎng)及拖動系統(tǒng)的沖擊和事故之外，8~10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。
�、谠谶M行電動機容量選配時，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結果使電動機容量過大，造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導致電動機偏離最佳工況點，運行效率和功率因數(shù)降低。 �、蹚碾妱訖C拖動的生產(chǎn)機械自身的運行經(jīng)濟性考慮，往往要求電力拖動系統(tǒng)具有變壓、變速調(diào)節(jié)能力，若用定速定壓拖動，勢必造成大量的額外電能損失。 電動機的非經(jīng)濟運行情況，早已引起國家有關部門的重視，并分別于1990年和1995年制定和修定了一個強制性的國家標準：《三相異步電動機經(jīng)濟運行》（gb12497-1995）。希望依此來規(guī)范三相異步電動機的經(jīng)濟運行，國標的發(fā)布對低壓電動機的經(jīng)濟運行起了很大的促進作用，但對中壓電動機則收效甚微。其原因是： �。�1）中壓電動機一般容量較大，一旦發(fā)生故障，其影響也大，因此對節(jié)電措施的可靠性的要求就更高； �。�2）中壓電動機節(jié)電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制，節(jié)電產(chǎn)品的開發(fā)在技術上難度更大一些。 到目前為上，國內(nèi)尚無成型的中壓電動機軟起動和節(jié)電運行的產(chǎn)品面市。 2 異步電動機的軟起動 由于工業(yè)生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面：
�、僖箅妱訖C有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動轉矩和符合要求的機械特性曲線；
�、诒M可能小的起動電流；
�、燮饎釉O備盡可能簡單、經(jīng)濟、可靠，起動操作方便；
④起動過程中的功率消耗應盡可能的少。根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實際情況，通常采用的起動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動方式，另一種是降壓起動方式。
2.1 直接起動的危害 直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過閘刀或接觸器將電動機直接接到電網(wǎng)上。直接起動的優(yōu)點是起動設備簡單，起動速度快。但是直接起動的危害很大； �、匐娋W(wǎng)沖擊：過大的起動電流（空載起動電流可達額定電流的4~7倍，帶載起動時可達8~10倍或更大），會造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設備的正常運行，還可能使欠壓保護動作，造成設備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命。 �、跈C械沖擊：過大的沖擊轉矩往往造成電動機轉子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導致?lián)舸龣C；轉軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。 �、蹖ιa(chǎn)機械造成沖擊：起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。 所有這些都給設備的安全可靠運行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗，尤其當頻繁起停時更是如此。因此對電動機直接起動有以下限制條件： ①生產(chǎn)機械是否允許拖動電動機直接起動，這是先決條件； �、陔妱訖C的容量應不大于供電變壓器容量的10
摘 要：本文對交流異步電動機的軟起動和優(yōu)化節(jié)能運行問題作了全面的分析和研究，提出了異步電動機起動和運行的綜合控制方案。并研制成功了智能馬達優(yōu)化控制器（imoc）。
關鍵詞：異步電動機 軟起動 節(jié)能運行 智能馬達優(yōu)化控制器。
1 前 言 目前在工礦企業(yè)中使用著大量的交流異步電動機（包括380v/660v低壓電動機和3kv/6kv中壓電動機），有相當多的異步電動機及其拖動系統(tǒng)還處于非經(jīng)濟運行的狀態(tài)，白白地浪費掉大量的電能。究其原因，大致是由以下幾種情況造成的： �、儆捎诖蟛糠蛛姍C采用直接起動方式，除了造成對電網(wǎng)及拖動系統(tǒng)的沖擊和事故之外，8~10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。
�、谠谶M行電動機容量選配時，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結果使電動機容量過大，造成“大馬拉小車”的現(xiàn)象，導致電動機偏離最佳工況點，運行效率和功率因數(shù)降低。 ③從電動機拖動的生產(chǎn)機械自身的運行經(jīng)濟性考慮，往往要求電力拖動系統(tǒng)具有變壓、變速調(diào)節(jié)能力，若用定速定壓拖動，勢必造成大量的額外電能損失。 電動機的非經(jīng)濟運行情況，早已引起國家有關部門的重視，并分別于1990年和1995年制定和修定了一個強制性的國家標準：《三相異步電動機經(jīng)濟運行》（gb12497-1995）。希望依此來規(guī)范三相異步電動機的經(jīng)濟運行，國標的發(fā)布對低壓電動機的經(jīng)濟運行起了很大的促進作用，但對中壓電動機則收效甚微。其原因是： �。�1）中壓電動機一般容量較大，一旦發(fā)生故障，其影響也大，因此對節(jié)電措施的可靠性的要求就更高； �。�2）中壓電動機節(jié)電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制，節(jié)電產(chǎn)品的開發(fā)在技術上難度更大一些。 到目前為上，國內(nèi)尚無成型的中壓電動機軟起動和節(jié)電運行的產(chǎn)品面市。 2 異步電動機的軟起動 由于工業(yè)生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對電動機的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面：
�、僖箅妱訖C有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動轉矩和符合要求的機械特性曲線；
②盡可能小的起動電流；
③起動設備盡可能簡單、經(jīng)濟、可靠，起動操作方便；
�、芷饎舆^程中的功率消耗應盡可能的少。根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實際情況，通常采用的起動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接起動方式，另一種是降壓起動方式。
2.1 直接起動的危害 直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過閘刀或接觸器將電動機直接接到電網(wǎng)上。直接起動的優(yōu)點是起動設備簡單，起動速度快。但是直接起動的危害很大； �、匐娋W(wǎng)沖擊：過大的起動電流（空載起動電流可達額定電流的4~7倍，帶載起動時可達8~10倍或更大），會造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設備的正常運行，還可能使欠壓保護動作，造成設備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命。 ②機械沖擊：過大的沖擊轉矩往往造成電動機轉子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導致?lián)舸龣C；轉軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。 ③對生產(chǎn)機械造成沖擊：起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。 所有這些都給設備的安全可靠運行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗，尤其當頻繁起停時更是如此。因此對電動機直接起動有以下限制條件： �、偕a(chǎn)機械是否允許拖動電動機直接起動，這是先決條件； ②電動機的容量應不大于供電變壓器容量的10
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