电动机领域论文

交流异步电机软起动技术分析与研究论文关键词:异步电动机;软起动;调压调速 论文摘要:本文对交流异步电动机的软起动问题做了分析和研究,提出了异步电动机起动和运行的综合控制方案。 1前言 目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机),有相当多的异步电动机及其拖动系统还处于非经济运行的状态,白白地浪费掉大量的电能。究其原因,大致是由以下几种情况造成的: ①由于大部分电机采用直接起动方式,除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外,8~10倍的起动电流造成巨大的能量损耗。 ②在进行电动机容量选配时,往往片面追求大的安全余量,且层层加码,结果使电动机容量过大,造成“大马拉小车”的现象,导致电动机偏离最佳工况点,运行效率和功率因数降低。 ③从电动机拖动的生产机械自身的运行经济性考虑,往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力,若用定速定压拖动,势必造成大量的额外电能损失。 2异步电动机的软起动 由于工业生产机械的不断更新和发展,对电动机的起动性能提出了越来越高的要求,归纳起来有以下几个方面; ①求电动机有足够大的,并且能平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线; ②尽可能小的起动电流; ③起动设备尽可能简单、经济、可靠,起动操作方便; ④起动过程中的功率消耗应尽可能的少。 根据以上相互矛盾的要求和电网的实际情况,通常采用的起动方式有两种:一种是在额定电压下的直接起动方式,另一种是降压起动方式。 直接起动的危害 ①电网冲击:过大的起动电流(空载起动电流可达额定电流的4~7倍,带载起动时可达8~10倍或更大),会造成电网电压下降,影响其他用电设备的正常运行,还可能使欠压保护动作,造成设备的有害跳闸。同时过大的起动电流会使电机绕组发热,从而加速绝缘老化,影响电机寿命。 ②机械冲击:过大的冲击转矩往往造成电动机转子笼条、端环断裂和定子端部绕组绝缘磨损,导致击穿烧机;转轴扭曲,联轴节、传动齿轮损伤和皮带撕裂等。 ③对生产机械造成冲击:起动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损伤,缩短使用寿命;影响传动精度,甚至影响正常的过程控制。 老式降压起动方式的适用场合及性能比较: 降压起动的目的是减小起动电流,但它同时也使起动转矩下降了。对于重载起动,带有大的峰值负载的生产机械,就不能用这种方式起动。传统的降压起动有以下几种方法: (1)星形/三角形转换器:这种方法适用于正常运行时定子绕组采用△接法的电动机。定子有六个接头引出,接到转换开关上,起动时采用星形接法,起动完毕后再切换成△接法。起动电压为220V,运行电压为380V。这种起动设备的优点是起动设备简单,起动过程中消耗能量少。缺点是有二次电流冲击,设备故障率高,需要经常维护,所以不宜使用在频繁起动的设备上。 (2)自耦变压器降压起动:三相自耦变压器(也称补偿器)高压边接电网,低压边接电动机,一般有几个分接头,可选择不同的电压比,相对于不同起动转矩的负载。在电动机起动后再将其切除。其优点是起动电压可以选择,如或,以适应不同负载的要求。缺点是体积大,重量重,且要消耗较多有色金属,故障率高,维修费用高。 (3)对于绕线式异步电动机,可在转子绕组串接频敏变阻器或水电阻实现起动,待起动完成后再将其切除。但频敏变阻器成本高,而水电阻损耗又大。 值得指出的是:尽管各种老式降压起动方法各有其优缺点,但它们有一个共同的优点:就是没有谐波污染。 新型的电子式软起动器 所谓“软起动”,实际上就是按照预先设定的控制模式进行的降压起动过程。目前的软起动器一般有以下几种起动方式: (1)限流软起动:限流起动顾名思义就是在电动机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方式。主要用在轻载起动的负载的降压起动,其输出电压从零开始迅速增长,直到其输出电流达到预先设定的电流限值Im,然后在保持输出电流I这种起动方式的优点是起动电流小,且可按需要调整,(起动电流的限值Im必须根据电动机的起动转矩来设定,Im设置过小,将会使起动失败或烧毁电机。)对电网电压影响小。其缺点是在起动时难以知道起动压降,不能充分利用压降空间,损失起动转矩,起动时间相对较长。 (2)转矩控制起动:主要用在重载起动,它是按电动机的起动转矩线性上升的规律控制输出电压,它的优点是起动平滑、柔性好,对拖动系统有利,同时减少对电网的冲击,是最优的重载起动方式。它的缺点是起动时间较长。 (3)转矩加突跳控制起动与转矩控制起动一样也是用在重载起动的场合。所不同的是在起动的瞬间用突跳转矩,克服拖动系统的静转矩,然后转矩平滑上升,可缩短起动时间。但是,突跳会给电网发送尖脉冲,干扰其它负荷,使用时应特别注意。 (4)电压控制起动是用在轻载起动的场合,在保证起动压降的前提下使电动机获得最大的起动转矩,尽可能地缩短起动时间,是最优的轻载软起动方式。 软起动器的适用场合 (1)生产设备精密,不允许起动冲击,否则会造成生产设备和产品不良后果的场合; (2)电动机功率较大,若直接起动,要求主变压器容量加大的场合; (3)对电网电压波动要求严格,对压降要求≤10%UN的供电系统; (4)对起动转矩要求不高,可进行空载或轻载起动的设备。 严格地讲,起动转矩应当小于额定转矩50%的拖动系统,才适合使用软起动器解决起动冲击问题。对于需重载或满载起动的设备,若采用软起动器起动,不但达不到减小起动电流的目的,反而会要求增加软起动器晶闸管的容量,增加成本;若操作不当,还有可能烧毁晶闸管。此时只能采用变频软起动。因为软起动器调压不调频,转差功率始终存在,难免过大的起动电流;而变频器采用调频调压方式,可实现无过流软起动,且可提供倍额定转矩的起动转矩,特别适用于重载起动的设备。但是变频器的价格就要比软起动器的价格高得多了。 3异步电动机的调压调速 异步电动机的调压调速属低效调速方式,因为在调速过程中始终存在转差损耗,因此调压调速有很大的限制,不是任何一台普通的笼型电机加上一套晶闸管调压装置,就可以实现调压调速的。 首先必须改变电动机的外特性,新的外特性必须使电动机有一个宽广的稳定的调速范围。一般要采用高转差率电机,交流力矩电机或在绕线式电机的转子绕组中串接电阻的方法,并且要加上转速闭环控制,才能进行稳定的调速。 其次是要将调速过程中由于转差功率引起的转子的温升很好地导出机外,才能实现长期稳定工作。这里可采取旋转热管结构,也可采取特殊风道冷却结构,都是行之有效的方法。 在电力电子技术高度发展的今天,变频调速装置的价格已不再昂贵的情况下,再考虑调压调速,似乎已无多大的现实意义了。 4结论(1)电子式软起动器结构简单,较之传统的△/Y起动器,自耦变压器起动器具有无触点、无噪音、重量轻、体积小,起动电流及起动时间可控制,起动过程平滑等优点,并且维护工作量小。当电动机空载或轻载时,节能效果显著,特别适用于短时满载,长时间空载的负载。 (2)对于高转差电机,实心转子电机,力矩电机等,尤其是在带风机、水泵类负载时,有较好的调速性能,但不适用于普通的笼型电机调速。 (3)采用智能控制器,具有完善的电机保护功能,保护整定值设置方便,保护性能可靠。 (4)其最大缺点是由于采用晶a闸管移相控制,故对电网及电机均存在谐波干扰。

1,无轴承电机起源及发展起源と非耐力モータの开発 フェラーリと多相ACシステムテスラの80、19世纪半ば以降、多沃罗沃尔ガウスはブラシと整流子なし、三相非同期モータ、诱导モータを発明したが、长期的には高速で発明ベアリングのメンテナンスはまだ厄介な问题です。 二次世界大戦后、直流磁気轴受技术は、モータと転送が可能な実行にアクセスせずに、ですが、伝送コストが强磁性のオブジェクトのための高定数磁场中で悬浊液を安定させることはできません。アクティブ磁気轴受の発明は、この问题を解决がアクティブ磁気轴受と5自由度で、かさばる、复雑な构造と高いコストを磁気轴受制御を课す刚性ローターをサポートします。 20世纪の半分は、开発や核エネルギーの利用の必要性を、磁気轴受ので、ヨーロッパの様々な磁気轴受の计画を勉强し始めたの要件を高速モーターを満たすためにサポートするために浓缩ウランを制造する超高速远心分离を使用して対応する。 1975年、ハーマンは轴受モータの特许出愿していた、特许は、± 1の数の関系上极に磁気轴受极巻线モータ巻线の数を提案した。ハーマンの提案は、时间非耐力モータを生成できない场合に使用します。 磁性材料としてさらに强力な竞争力を配置している永久磁石同期モータの磁気特性を向上させる。一方、バイポーラトランジスタのアプリケーションで、非破壊とBailingeerはない轴受モータを生成することで、回路提案の组み合わせを切り替える高性能パワーアンプの新世代の要件を満たす。 1985年パワーデバイスおよびデジタル信号プロセッサを切り替えを迅速かつ负荷容量、20年のACモータのベクトル制御技术の前に実用化に行われて抱え、このソリューションは、デジタル制御の问题をも轴受モータをしています。スイス连邦工科大学のチューリッヒ、ビッケル、これらの科学技术の进歩の基础で、后半20世纪、80は、最初は何の影响モータを制作されました。 轴受技术なしにほぼ同时にビッケルとA.千叶県1990年に、初めて、リラクタンスモータ。 1993年、チューリッヒ连邦工科大学のrをSchoebの轴受技术なしに初めてのACモータ用。 実用的なアプリケーションに対する轴受モータは、1998年にキーのブレークスルーは、连邦工科大学は、チューリッヒ工科Baletaの同期モータ轴受なく、モータ単纯な构造を、薄い永久磁石を开発大きく、非常に価値が多くの分野でコスト管理システムを低减。 2000は、チューリッヒ连邦工科大学のの米Sliber of、一度もベアリングレスモータの歴史in、非浮上モータの実用化をmaking一歩をforward制御システムのコストを削减するありませんbearing単相モータを开発と考えただけではisとは経済的です。いいえ轴受モータの轴受は、単纯な电気制御システムとしてマシンとしてモータを支援し、多くの分野で、ノーモータ轴受复雑ではないにも非常に経済的です。我々は、近い将来、この技术は中国では、アプリケーションの広い范囲を行われると思います。 特性とその応用非耐力モータの いいえ轴受モータ、磁気轴受、电磁力类似の运动理论によって生成された、磁気轴受ラジアル军がステータのデカップリング制御モータのトルクと独立制御の半径浮上力によって达成にインストールされ巻线生成基づいている。いいえ轴受モータは、磁気浮上磁気轴受のすべての利点を持ってメンテナンスフリー、长寿命の操作を、灭菌、非有害液体または気体透过汚染が必要です典型的な非耐力モータアプリケーションに最适です。今、次のアプリケーションを取得。 1。半导体业界 エッチングでは、システムボードは、洗浄やプロセスを研磨腐食性薬液処理で使用され、制品の品质は、薬液の品质に大きく、液体供给ポンプは重要なリンクによって异なります。酸と同様に、腐食性薬液などの有机溶剤は、ポンプは、清洁で信頼性の高い伝送される必要があり、ポンプは、腐食や温度の要件に、特定の抵抗が必要です。伝统的な空気が薄く、ポンプ寿命が短く、最高温度のほとんどは约100℃、运动バルブ、薄いも粒子の少量を生产する场合、液体输送が不均一なパルスが、加工品质のプロセスに影响を与える。なし轴受は、モータのシールは、従来の伝送の欠点を、高精度の半导体制造プロセスの要求を満たすことができる解决するためにポンプ。现时点では、300Wの力は、ポンプは轴受モータシールを半导体业界に适用しています。 2は轴受モータシールポンプ廃弃物と化学业界は、悪い状态で放射性环境の高放射线环境、解决することができます。机械轴受の摩耗やメンテナンスの问题。化学业界では、交通机関や効果的なシーリングシステムの生产は、ポンプの轴シールを封止するためさらなる改善を必要とする、机械轴受は、报告した障害の80％に障害をシールに起因よると、ベアリング、接続およびその他の20％润滑を必要とするに失败しました。非耐力モータシールポンプの环境汚染からの安全の目的は、使用が最良の选択です。现时点では、チューリヒ连邦工科大学とスルザーポンプ社はシール无料のプロトタイプ开発とテスト作业をポンプ轴受、30kWのパワーを完了试运転に入った。 3。ライフサイエンス 心が人生の永久运动マシンは、障害を修复することは困难です。一部またはすべての心臓病患者の福音の生活の継続として人工心臓置换心。损伤の血液细胞は、引き起こし溶血は、凝固と血栓症、さらには患者の命を危険にさらすように机械の血液ポンプ轴受は、摩擦热を生成します。チューリッヒ连邦工科大学、成功企业を开発Levitronixない轴受の永久磁石モータ駆动ポンプ、心臓の体内に移植することが可能なデバイスを支援室は、临床応用にされている残しました。 研究とアプリケーションの展望 中国リニアモーターカーと磁気轴受は、长年にわたり、20世纪以来の研究を行うには、90年代后半に、江苏大学、沈阳工科大学と南京大学航空と相次いで国家自然科学基金によって非耐力モーターで、両方の理论と実験の研究を実施いくつかの成功を収めた。研究所と情报工学、江苏省の大学、朱电気？秋とJ.ヒューゲル连邦工科大学の、スイスのチューリッヒの教授と共同で非耐力永久磁石同期モータの方式を适用力を适用作业は、センサーの検出、低消费电力およびその他の重要技术的な问题の捕获に成功した世界初の开発を実施方式を适用永久磁石スライスモータの非耐力电力は、2004年に化学业界では、半导体产业および他の応用を期待される。 米国では、日本およびその他の国、ライフサイエンス、制薬业界、化学工业、半导体业界、食品业界やアプリケーションの他の分野で非耐力モーター。特别な电気通信の多くの分野で、中国のさらなる経済発展に伴い、従来の伝送および伝送を変更し、制品の品质を向上させる、コストの削减を、环境汚染を削减し、重要な役割を果たすでしょう。したがって、轴受モーター私たちの国ではなく、非耐力モータの研究および広范な実用的な意义のアプリケーションに积极的に大きな可能性アプリケーション市场があります2,无轴承电机的发展二次世界大戦后、直流磁気轴受技术は、モータと転送が可能な実行にアクセスせずに、ですが、伝送コストが强磁性のオブジェクトのための高定数磁场中で悬浊液を安定させることはできません。アクティブ磁気轴受の発明は、この问题を解决がアクティブ磁気轴受と5自由度で、かさばる、复雑な构造と高いコストを磁気轴受制御を课す刚性ローターをサポートします。 20世纪の半分は、开発や核エネルギーの利用の必要性を、磁気轴受ので、ヨーロッパの様々な磁気轴受の计画を勉强し始めたの要件を高速モーターを満たすためにサポートするために浓缩ウランを制造する超高速远心分离を使用して対応する。 1975年、ハーマンは轴受モータの特许出愿していた、特许は、± 1の数の関系上极に磁気轴受极巻线モータ巻线の数を提案した。ハーマンの提案は、时间非耐力モータを生成できない场合に使用します。 磁性材料としてさらに强力な竞争力を配置している永久磁石同期モータの磁気特性を向上させる。一方、バイポーラトランジスタのアプリケーションで、非破壊とBailingeerはない轴受モータを生成することで、回路提案の组み合わせを切り替える高性能パワーアンプの新世代の要件を満たす。 1985年パワーデバイスおよびデジタル信号プロセッサを切り替えを迅速かつ负荷容量、20年のACモータのベクトル制御技术の前に実用化に行われて抱え、このソリューションは、デジタル制御の问题をも轴受モータをしています。スイス连邦工科大学のチューリッヒ、ビッケル、これらの科学技术の进歩の基础で、后半20世纪、80は、最初は何の影响モータを制作されました。 轴受技术なしにほぼ同时にビッケルとA.千叶県1990年に、初めて、リラクタンスモータ。 1993年、チューリッヒ连邦工科大学のrをSchoebの轴受技术なしに初めてのACモータ用。 実用的なアプリケーションに対する轴受モータは、1998年にキーのブレークスルーは、连邦工科大学は、チューリッヒ工科Baletaの同期モータ轴受なく、モータ単纯な构造を、薄い永久磁石を开発大きく、非常に価値が多くの分野でコスト管理システムを低减。 2000は、チューリッヒ连邦工科大学のの米Sliber of、一度もベアリングレスモータの歴史in、非浮上モータの実用化をmaking一歩をforward制御システムのコストを削减するありませんbearing単相モータを开発と考えただけではisとは経済的です。いいえ轴受モータの轴受は、単纯な电気制御システムとしてマシンとしてモータを支援し、多くの分野で、ノーモータ轴受复雑ではないにも非常に経済的です。我々は、近い将来、この技术は中国では、アプリケーションの広い范囲を行われると思います。 特性とその応用非耐力モータの いいえ轴受モータ、磁気轴受、电磁力类似の运动理论によって生成された、磁気轴受ラジアル军がステータのデカップリング制御モータのトルクと独立制御の半径浮上力によって达成にインストールされ巻线生成基づいている。いいえ轴受モータは、磁気浮上磁気轴受のすべての利点を持ってメンテナンスフリー、长寿命の操作を、灭菌、非有害液体または気体透过汚染が必要です典型的な非耐力モータアプリケーションに最适です。今、次のアプリケーションを取得。 1。半导体业界 エッチングでは、システムボードは、洗浄やプロセスを研磨腐食性薬液処理で使用され、制品の品质は、薬液の品质に大きく、液体供给ポンプは重要なリンクによって异なります。酸と同様に、腐食性薬液などの有机溶剤は、ポンプは、清洁で信頼性の高い伝送される必要があり、ポンプは、腐食や温度の要件に、特定の抵抗が必要です。伝统的な空気が薄く、ポンプ寿命が短く、最高温度のほとんどは约100℃、运动バルブ、薄いも粒子の少量を生产する场合、液体输送が不均一なパルスが、加工品质のプロセスに影响を与える。なし轴受は、モータのシールは、従来の伝送の欠点を、高精度の半导体制造プロセスの要求を満たすことができる解决するためにポンプ。现时点では、300Wの力は、ポンプは轴受モータシールを半导体业界に适用しています。 2は轴受モータシールポンプ廃弃物と化学业界は、悪い状态で放射性环境の高放射线环境、解决することができます。机械轴受の摩耗やメンテナンスの问题。化学业界では、交通机関や効果的なシーリングシステムの生产は、ポンプの轴シールを封止するためさらなる改善を必要とする、机械轴受は、报告した障害の80％に障害をシールに起因よると、ベアリング、接続およびその他の20％润滑を必要とするに失败しました。非耐力モータシールポンプの环境汚染からの安全の目的は、使用が最良の选択です。现时点では、チューリヒ连邦工科大学とスルザーポンプ社はシール无料のプロトタイプ开発とテスト作业をポンプ轴受、30kWのパワーを完了试运転に入った。 3。ライフサイエンス 心が人生の永久运动マシンは、障害を修复することは困难です。一部またはすべての心臓病患者の福音の生活の継続として人工心臓置换心。损伤の血液细胞は、引き起こし溶血は、凝固と血栓症、さらには患者の命を危険にさらすように机械の血液ポンプ轴受は、摩擦热を生成します。チューリッヒ连邦工科大学、成功企业を开発Levitronixない轴受の永久磁石モータ駆动ポンプ、心臓の体内に移植することが可能なデバイスを支援室は、临床応用にされている残しました。 研究とアプリケーションの展望 中国リニアモーターカーと磁気轴受は、长年にわたり、20世纪以来の研究を行うには、90年代后半に、江苏大学、沈阳工科大学と南京大学航空と相次いで国家自然科学基金によって非耐力モーターで、両方の理论と実験の研究を実施いくつかの成功を収めた。研究所と情报工学、江苏省の大学、朱电気？秋とJ.ヒューゲル连邦工科大学の、スイスのチューリッヒの教授と共同で非耐力永久磁石同期モータの方式を适用力を适用作业は、センサーの検出、低消费电力およびその他の重要技术的な问题の捕获に成功した世界初の开発を実施方式を适用永久磁石スライスモータの非耐力电力は、2004年に化学业界では、半导体产业および他の応用を期待される。 米国では、日本およびその他の国、ライフサイエンス、制薬业界、化学工业、半导体业界、食品业界やアプリケーションの他の分野で非耐力モーター。特别な电気通信の多くの分野で、中国のさらなる経済発展に伴い、従来の伝送および伝送を変更し、制品の品质を向上させる、コストの削减を、环境汚染を削减し、重要な役割を果たすでしょう。したがって、轴受モーター私たちの国ではなく、非耐力モータの研究および広范な実用的な意义のアプリケーションに积极的に大きな可能性アプリケーション市场があります。