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电动机的启动方式选择及比较
发布时间:2024-11-25

从目前的技术来看,电动机启动方式主要有以下几种:直接启动(DOL)、自耦降压启动、星三角Y-Δ启动、软启动器(SoftStarter)启动、变频器(VFD, Variable Frequency Drive)启动。。。

1,直接启动(DOL):

将电动机直接接到电源上,一般通过接触器来控制电动机的启停。这种方式所需的启动设备简单,启动时间短,方式简单可靠,但启动电流过大,启动瞬间电流可达到额定电流的十几倍,可能会对电网和电机造成冲击,一般仅适用于小容量的电机启动。从节约电能的角度考虑,通常情况下>11kw的电动机不宜用此方法。

是否能直接启动,主要取决于电机功率与变压器容量之比。在有独立变压器,电机欲频繁启动,电动机的功率一般要小于变压器容量的20%。如果不用频繁启动,该值可为30%。另可观察两个方面:第一,电网可不可以承受得了启动时电流的冲击;第二,负载机械是不是可以承受电机启动时的冲击力。然而,在国标中,一台电动机启动时的容量往往是要低于变压器容量的30%以上,这样一来,电网冲击就能接受了。还有就是负载机械是不是可以承受启动时的冲击力,通常水泵、风机这些全部都是可以的。

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直接启动(DOL)典型原理图

2,自耦降压启动:

利用自耦变压器来降低电动机的启动电压,从而减小启动电流。利用自耦变压器的多抽头减压,既能适应不同负载起动的需要,又能得到更大的起动转矩,是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。它的最大优点是起动转矩较大,当其绕组抽头在80%处时,起动转矩可达直接起动时的64%,并且可以通过抽头调节起动转矩。自耦变压器次级设有多个抽头,可输出不同的电压。一般自耦变压器次级电压是初级的40%、65%、80%等,可根据启动转矩需要选用。

自耦减压启动经常被用来启动较大容量鼠笼式异步电机,虽然自耦减压启动是一种老式的启动设备,但利用自耦变压器的多抽头减压,既能适应多种负载启动的需要,又能得到更大的启动转矩,加之还因装设有热继电器和低电压脱扣器而具有完善的过载和失压保护而被广泛应用。

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自耦降压启动典型原理图

3,星三角Y-Δ启动:

将电动机的定子绕组接成Y形,启动时先将电动机接成Δ形,待启动后再切换回Y形。这种方式可以降低启动电流,减轻对电网的冲击。利用Y型接线使线电压下降根号3倍,启动电流只是原来按三角形接法直接启动时的1/3。如果直接启动时的启动电流以6~7Ie 计,则在星三角启动时,启动电流才2~2.3倍。这就是说采用星三角启动时,启动转矩也降为原来按三角形接法直接启动时的1/3。

适用于无载或者轻载启动的场合,并且同任何别的减压启动器相比较,其结构最简单,价格也便宜。除此之外,星三角启动方式还有一个优点,即当负载较轻时,可以让电机在星形接法下运行。此时,额定转矩与负载可以匹配,这样能使电机的效率有所提高,并因之节约了电力消耗。由于星三角启动时需要由星形接线转换为三角形接线,在转换时需要断开电源,因此该种启动方式具有短暂的很大的冲击电流。我国标准规定,4KW及以上额定电压为380V的电动机,绕组接线方法为△,故大于等于4KW的符合GB标准的380V低压电动机均能够采用星三角启动。

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星三角Y-Δ启动典型原理图

4,软启动器(SoftStarter)启动:

利用可控硅(SCR)的移相调压原理来实现电动机的调压启动。主要构成是串接在电源与电机之间的三相反并联闸管(SCR)及其电子控制电路。采用软启动时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电机逐渐加速,当晶闸管完全导通,电机及进入额定工作状态。软启动具有启动平稳、启动电流低的特点。在完成启动时,可以用旁路接触器把晶闸管切除,通常质量较好的软启动器使用寿命的非常久的。当然,因使用了可控硅元件,可控硅工作时谐波干扰较大,对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通,特别是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高,因为涉及到电力电子技术,因此对维护技术人员的要求也较高。软启动器启动效果好,但成本较高。

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软起动器(SoftStarter)启动典型原理图

5,变频器(VFD, Variable Frequency Drive)启动:

通过变频器调节电动机的供电频率,实现电动机的软启动,可以改变电机转速。变频器是现代电机控制领域技术含量最高,控制功能最全、控制效果zuihao的电机控制装置,它通过改变电网的频率来调节电机的转速和转矩。变频器一般应用于需要调速的场合,变频器输出不仅改变电压而且同时改变频率。变频器通过改变频率启动电机,可以带负载启动,不会有冲击电流。采用变频调速,可实现可观的节能。变频器通常是几种启动方式中成本最高的,通常需要复杂的编程和配置,对调试及维护技术人员的要求较高。此外,VFD可能会产生谐波和电磁干扰,需要采取相应的抑制措施。因此主要用在需要调速并且对速度控制要求高的领域。

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变频器(VFD)启动典型原理图


软启动与传统减压启动方式的不同之处是:①无冲击电流:软启动器在启动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机启动电流从零线性上升至设定值。对电机无冲击,提高了供电可靠性,平稳启动,减少对负载机械的冲击转矩,延长机器使用寿命。②有软停车功能,即平滑减速,逐渐停机,它可以克服瞬间断电停机的弊病,减轻对重载机械的冲击,避免高程供水系统的水锤效应,减少设备损坏。③启动参数可调,根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至zuijia的启动电流。注意:软启动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方,其输出不但改变电压而且同时改变频率;软启动器实际上是个调压器,用于电机启动时,输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软启动器功能,但它的价格比软启动器贵得多,结构也复杂得多。软启动、变频器、减压启动综合分析1. 价格问题自然是变频器最贵,Y-Δ、自耦减压启动相对便宜。对于投入较小的项目,经济性就会成为shouxuan;2. 可控问题Y-Δ、自耦减压启动简单,但仅仅只是启动。但在自动化程度高的场合,估计就会使用得较少,甚至软起也少。而通过变频器调控电机,包括转速、电压等就远不是减压启动、软启动所能比拟的。所以变频器在大型或自动化程度高的生产线就是shouxuan了。


3. 组网通讯

变频器本身可以通过自身集成的或扩展的通讯口实现网络监控。软起还能做一些监控,但要实现电机的实时监控,也是减压启动、软启动所不能比拟的。


4. 维护方面由于Y-Δ、自耦减压启动本身就比较简单,自然维护起来也最简单。我其实很反对使用软起,如果不选择变频器,肯定会直接选择Y-Δ或自耦减压启动。5. 变频器能完成实现电机的软起软停,所以在相对负载较大的场合,Y-Δ、自耦减压启动或软启动都比不上变频器。请注意,选择哪种启动方式取决于具体的电机类型、电网条件、负载特性等因素。在实际应用中,需要综合考虑各种因素来选择合适的启动方式。


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