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电机启动中的自耦变压和频敏变阻器的应用

  随着新设备的投入,一些洗煤、浮选煤厂需配套各种大规格的三相异步电动机,电动机的大电流起动成为各厂矿考虑的关键问题。由于这些厂矿一般建在偏远山区,使用专用供电设备及线路,在不增大供电设备的前提下,电机的选型及控制成为厂家考虑的重点。本文结合自己的工作经验,对三相异步电动机的起动特性及电机控制在实际工作的应用进行深入探讨。

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  电动机起动的大电流,有以下两个缺点:(1)电动机起动电流虽然很大,但一经起动,转速就迅速上升,电流立即下降,起动过程的时间很短,不致于使电动机过热。但若起动频繁,因热量的积累,也会使电动机过热,导致绕组烧坏,绝缘老化,从而缩短电动机的使用寿命。(2)电动机的起动电流对线路也是有影响的,过大的起动电流会在线路上产生较大的电压降,使线路的端电压降低,影响同一条线路中邻近的电气设备的运行。为了避免大起动电流对电机寿命及电网的不良影响,各厂矿采取了适当的起动方法来降低起动电流,满足起动条件。下面介绍自藕变压器及频敏变阻器的一些实际应用。

  1、控制系统中自藕变压器的应用

  降压起动是指在电动机起动时降低加在定子绕组上的电压,起动结束时加额定电压,降压起动能减小电动机的起动电流,但也大大减小了电动机的起动转矩,因为电动机的转矩与电压的平方成正比,因此降压起动仅适用于空载或轻载情况。

  在为某浮选厂的泥浆泵电机的选型设计中,根据泥浆泵电机的起动是轻载的特点,为其

  75kW电机设计了自耦降压起动柜,在此自耦变压器的二次侧有2组抽头,其电压分别为一次侧电压的80%、65%,考虑到起动负载不是很大,选用了65%抽头,这样按电机设计参数推出电机起动电压变为247V,起动电流降为320A(直接起动时为2000A左右)。在此柜中利用了时间.电流转换器,在应用前将时间整定值整定在略大于电动机的实际起动时间(电机起动时间大约为3s~4s,整定时间为5s~6s)。起动时,若起动电流在规定时间内仍不能衰减到小于1.5倍额定电流时,时间转换器发生作用,发出转换信号,起到了双保险作用。

  自耦变压器将电源电压降低后加到电动机上,待电动机转速上升后,或经时间控制器起作用,将系统自动转换(也可手动)转向运行状态,电动机就正常运行了。自耦变压器仅在起动阶段使用,起动结束后自动切除,转用正常380V电压供电。

  2、控制系统中频敏变阻器的应用

  转子串联频敏变阻器起动即应用以下原理:转子回路接入并联电阻和电抗,起动过程中电抗值随转子回路的频率变化,转速较低即频率较高时电抗较大,电流大部分流经电阻,随转速升高,电抗逐渐减少,流过电抗的电流逐渐增大,起动结束后,几乎全部转子电流都流过电抗,将并联的电阻隔开,如果参数配合适当,电动机在整个加速过程中产生几乎恒定的转矩。频敏变阻器的三个绕组分别绕在三个铁心柱上,铁心用厚6mm~l2mmCl~J钢板制成,设计时有意使铁心在饱和情况下工作,工作时产生较大的涡流和磁滞损耗。由于铁心较饱和,线圈匝数不多,所以绕组的感抗和直流电阻都很小。

  频敏变阻器通过电刷和滑环与转子绕组相接,起动开始时,电动机转速很低,转子频率很高,频敏变阻器损耗较大,限制了起动电流,增大了起动转矩,随着转速的上升,转子频率不断下降,频敏变阻器的损耗等效电阻随着平滑下降,使电动机平滑起动。

  在为某厂设计185kW真空泵的起动柜时,考虑到平滑起动,选用了185BP频敏变阻器,并设计了相应的控制回路。合上自动开关ZK,按起动按钮QA,接触器1XC接通,频敏变阻器BP投入工作,电动机开始起动,经时间继电器延时5s~6s后,时间继电器接点闭合,接触器2XC接通,频敏变阻器短接(电机转子脱离频敏变阻器),相当于转子线圈短路,电机投入正常运转。在工地现场对此频敏柜的调试中,首先根据带负载泵的电机起动时间将时间,继电器调整为6s。起动时听见电机好象很吃力“嗡…”的拉长声音2s~3s后,造成全厂断电。后经分析:虽然使用了频敏变阻器,起动电流已降为额定电流的2倍多(起动时电流表指针达到了lkA左右),但相对于此电网还是太大,造成供电局的变压器跳了闸。后经供电部门调整了线路容量后,使设备能正常起动,不影响其它设备的运转。
 

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