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1滑雪的人都明白這樣一個(gè)道理:突然、急劇的拉動(dòng)容易使人摔倒。而在工業(yè)應(yīng)用方面,許多企業(yè)每年都要為他們所使用的電動(dòng)機(jī)(用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇、壓碎機(jī)、攪拌器、水泵、傳送帶等等)的這種突然、急劇啟動(dòng)浪費(fèi)數(shù)百萬(wàn)美元,每天都有數(shù)不盡的交流電動(dòng)機(jī)在不必要的處于重荷之下。
交流電動(dòng)機(jī)的這種突然而劇烈的啟動(dòng)主要會(huì)造成以下幾個(gè)方面的損失:
(1)直接在線啟動(dòng)或星-三角啟動(dòng)產(chǎn)生的電壓和電流瞬變?nèi)菀讓?dǎo)致電氣故障。電壓和電流的瞬變現(xiàn)象可能導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)過(guò)荷,從而引起不良的電壓變化,并最終影響到同電網(wǎng)中的其它電氣設(shè)備。
(2)導(dǎo)致從電動(dòng)機(jī)到啟動(dòng)設(shè)備及到強(qiáng)應(yīng)力等這一整個(gè)驅(qū)動(dòng)鏈的機(jī)械故障。
(3)運(yùn)行故障:例如使管路系統(tǒng)產(chǎn)生壓力振動(dòng),對(duì)傳送帶上的產(chǎn)品造成損壞,以及使電梯乘坐不舒適。
此外,經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題也是很明顯的:每一個(gè)技術(shù)問(wèn)題,每一次的故障,都會(huì)因維修甚至?xí)和Ia(chǎn)而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失。在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)中,這就會(huì)導(dǎo)致預(yù)算外生產(chǎn)成本的增加。
2軟啟動(dòng)器的開(kāi)發(fā)歷程
交流電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題由來(lái)已久,人們一直在試圖找出一種能夠徹底解決問(wèn)題的辦法,在此過(guò)程中,先后主要研究開(kāi)發(fā)了下面幾種啟動(dòng)方式。
2.1星-三角啟動(dòng)器
星-三角啟動(dòng)器是一個(gè)較早的解決辦法。在啟動(dòng)過(guò)程中,電網(wǎng)的相位接頭和中性接頭之間,電動(dòng)機(jī)定子繞組與啟動(dòng)器進(jìn)行星型連接,從而可以降低電動(dòng)機(jī)電壓,及至降低電流大約(圖1);一旦克服主慣量之后,電動(dòng)機(jī)定子繞組在電網(wǎng)相位接頭之間的連接就呈三角形,以獲得滿電壓和功率。然而,這種啟動(dòng)器不能從根本上消除機(jī)械和電氣瞬變現(xiàn)象,只能使其稍微減弱,使他們穿過(guò)時(shí)間軸上的兩個(gè)點(diǎn)——從隨后的星-三角切換至原點(diǎn)。
星-三角啟動(dòng)法只適用于正常工況,在其它工況下,從星形到三角形之間的切換有時(shí)候比直接在線啟動(dòng)情況還要糟糕。
因此,星-三角啟動(dòng)器對(duì)于該問(wèn)題來(lái)說(shuō)只能算是一個(gè)粗淺而有限的解決辦法。
2.2滑環(huán)電動(dòng)機(jī)
另一個(gè)早期的解決辦法就是滑環(huán)電動(dòng)機(jī),該電動(dòng)機(jī)由一個(gè)經(jīng)滑環(huán)與轉(zhuǎn)子電路連接的啟動(dòng)變阻器啟動(dòng)。采用這種方法,雖然電動(dòng)機(jī)的扭矩仍能維持在足以啟動(dòng)負(fù)荷的必要水平,但啟動(dòng)電流已經(jīng)降低了。
在啟動(dòng)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)獲得速度,轉(zhuǎn)子電阻逐漸降低,一旦啟動(dòng)變阻器完全脫離電路,電動(dòng)機(jī)就可達(dá)到其最大轉(zhuǎn)速,轉(zhuǎn)子繞組也在該點(diǎn)短路,因此,電動(dòng)機(jī)由此點(diǎn)開(kāi)始作為普通的鼠籠式電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
滑環(huán)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是扭矩較高而啟動(dòng)電流受到限制,主要適用于啟動(dòng)負(fù)荷較高的電動(dòng)機(jī),如壓碎機(jī)和磨坊用電動(dòng)機(jī);而其不利之處就在于它的機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜,且電刷、滑環(huán)、電阻器和接頭的使用又使成本(包括維護(hù)成本)增加,可靠性降低。
2.3頻率轉(zhuǎn)換器
頻率轉(zhuǎn)換器從技術(shù)來(lái)說(shuō)要優(yōu)于上述兩種解決方法:因?yàn)樗梢栽陔妱?dòng)機(jī)從啟動(dòng)到正常運(yùn)行再到停機(jī)的每一次運(yùn)行循環(huán)中,對(duì)轉(zhuǎn)速、扭矩和功率等所有相對(duì)變量進(jìn)行精確控制;另一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)就是其控制設(shè)備為靜態(tài),即沒(méi)有移動(dòng)部件。其可靠性因而也提高了,維護(hù)工作量很小。
然而,頻率轉(zhuǎn)換器的缺點(diǎn)是前期投資成本相對(duì)過(guò)大,這一點(diǎn)限制了其在很多領(lǐng)域的應(yīng)用,尤其在那些正常運(yùn)行中實(shí)際上并不要求定時(shí)控制的設(shè)備中的應(yīng)用。
不過(guò),隨著技術(shù)的不斷更新以及價(jià)格的下降,頻率轉(zhuǎn)換器已經(jīng)贏得了很大的市場(chǎng)。今天,它已在實(shí)際應(yīng)用中取代了滑環(huán)電動(dòng)機(jī)。
2.4軟啟動(dòng)器
軟啟動(dòng)器于20世紀(jì)70年代末到80年代初投入市場(chǎng),它與頻率轉(zhuǎn)換器相似,同樣以電子和可控硅為基礎(chǔ)。可以這樣說(shuō),它填補(bǔ)了星-三角啟動(dòng)器和頻率轉(zhuǎn)換器在功能實(shí)用性和價(jià)格之間的鴻溝。采用軟啟動(dòng)器,可以控制電動(dòng)機(jī)的電壓,使其在啟動(dòng)過(guò)程中逐漸地升高,很自然地限制啟動(dòng)電流(圖1)。這就意味著電動(dòng)機(jī)可以平穩(wěn)地啟動(dòng),機(jī)械和電應(yīng)力也降至最小;該裝置還有一種附帶的功能,即可用來(lái)“軟”停機(jī)。
由于該啟動(dòng)器采用電子式電路,可以相對(duì)比較容易地通過(guò)安全和事故指示燈增強(qiáng)其基本功能,改善電動(dòng)機(jī)的保護(hù),簡(jiǎn)化故障查找,如失相、過(guò)電流和超高溫保護(hù),以及正常運(yùn)行、電動(dòng)機(jī)滿電壓和某些故障指示。象斜坡電壓和初始電壓等所有設(shè)定值都可以很容易地在啟動(dòng)器面板上設(shè)定。
摘要:自從第1臺(tái)電動(dòng)機(jī)問(wèn)世以來(lái),工程師們就一直在尋找一種合適的方法以避免電動(dòng)機(jī)的突然、劇烈啟動(dòng)。曾經(jīng)也試過(guò)好幾種“方法”,但是這些“方法”都必須借助其它的物體才能達(dá)到目標(biāo),無(wú)一能從根本上解決這一問(wèn)題。不過(guò),新型軟啟動(dòng)器問(wèn)世最終解決了這一難題。現(xiàn)在,ABB公司將簡(jiǎn)單的布線與電子力學(xué)相結(jié)合,成功地開(kāi)發(fā)出一系列新型軟啟動(dòng)器,使軟啟動(dòng)研究又前進(jìn)了一大步。這種新型軟啟動(dòng)器不僅可以在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中對(duì)電流和電壓實(shí)現(xiàn)超級(jí)電子控制,還增加了幾個(gè)新的設(shè)計(jì)靚點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器