1.起动器的选用
起动器是专门控制异步电动机起动、停止以及控制转向用的电器,起动器分直接起动和减压起动两大类。全压直接起动是在额定电压下直接起动电动机。直接起动时,电动机的起动电流和起动转矩都比较大; 减压起动器是采用各种方法降低起动时的电压,以减少起动电流,待电动机运行正常后,再全压运行。除少数手动直接起动器外,大部分起动器的控制部分由交流接触器、热继电器、减压装置 (自耦变压器、电阻降压器、电抗降压器等)和控制按钮或手柄组成。起动器均具有失压保护和过载保护功能,有的起动器还具有断相保护功能。
交流异步电动机的起动问题是起动器在运行过程中的一个特殊问题。起动方式选择不当,不仅直接影响到被控电动机负载的正常运行,而且会给电网带来不利的冲击。例如,当电动机的起动转矩小于其负载阻力矩时,则电动机无法起动,并会因堵转而烧毁; 对于轻负载,若采用直接起动方式,又常因起动转矩过大而发生机械冲撞,造成设备事故; 当起动大容量电动机或同时起动多台电动机时,若电网容量偏小,则巨大的起动电流将会给电网带来冲击,引起严重的线路压降,使电网中的其他设备无法正常运行,供电容量也无法得到保障。
我国大部分电动机采用直接起动、Y/△控制起动和自耦变压器起动。这些传统起动器价格低廉,通过降低电动机的起动电压来建立起动电流,起动方式采用分步跳跃上升的恒压起动,因此,起动过程中存在二次冲击电流和冲击转矩,而且接触器故障多,电动机冲击电流大,冲击转矩大,冲击力矩大,效率低但现在的Y/△起动器已经具有电动机保护和监控功能,技术水平和外观与以前相比已有很大的改观,可以满足中小容量无特殊要求的空载或轻载起动的控制要求。
所以,正确选用电动机的起动方式十分重要。为了达到合理选用的目的,应从以下几个方面进行考虑:
(1) 必须考虑电动机起动时对电网的影响,可根据被控电动机容量与电网容量(或电源变压器容量) 之比决定起动方式,见表1-110。
表1-110 起动方式与电源容量的关系
| 电动机功率 | 0.35kW以下 | 0.38～0.58kW | 0.58kW以上 |
| 起动方式 | 直接起动 |
用串联电阻、电抗的方式 或用Y/△减压起动 |
用延边三角形变换方式或自 耦减压方式和软起动器起动 |
(2) 根据负载性质与对起动的要求,选用起动方式见表1-111。
表1-111 起动方式与负载的关系
| 负载性质 | 对起动的要求 | 负载举例 | ||
| 限制起动电流 |
减小起动时对 电流的冲击 |
不要求限制起 动电流与减小 对机械的冲击 | ||
|
要求起动转矩 大、转矩增加快 的负载 |
各类机械及农电设备,如 电力排灌、潜水泵、粉碎 机等 | |||
| 无载或轻载起动 |
Y/△减压起动;电 阻或电抗减压起动 |
电动发电机组;带离合器 的工业机械,如卷扬机、 绞盘和带卸料机的破碎 机;车床、钻床、铣床、圆 锯、带锯等 | ||
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负载转矩与转速 成平方关系 |
延边三角形减压起 动;自耦减压起动; 电抗减压起动 | 全压直接起动 |
离心泵、叶轮泵、螺旋泵; 离心式鼓风机和压缩机、 抽流式风扇和压缩机 | |
| 摩擦负载 |
延边三角形减压起 动;电阻或电抗减 压起动 | 电阻减压起动 |
水平传送带、活动台车、 粉碎机、混沙机、压延机、 电动门等 | |
|
阻力矩小的惯性 负载 |
Y/△或延边三角 形减压起动;自耦 减压起动;电抗减 压起动 |
离心式分离机、脱水机、 曲柄式压力机 | ||
| 恒转矩负载 |
延边三角形减压起 动;电阻或电抗减 压起动 |
电阻或电抗减 压起动 |
往复泵和压缩机、罗茨鼓 风机、容积泵、挤压机 | |
| 重力负载 | 电抗减压起动 |
卷扬机、倾斜式传送带类 机械;升降机、自动扶梯 类机械 | ||
| 恒重负载 | 电抗减压起动 |
长距离皮带传输机、链式 传送机、织机、卷纸机、夹 送辊 | ||
(3) 根据起动器不同的起动特性选择起动方式见表1-112。选用时应对各种起动器的特点进行分析与比较,先确定起动器的型号,然后根据被控电动机的功率决定起动器的容量等级,并按电动机的额定电流选择热元件号。
表1-112 各种起动器起动特性及优缺点对比
| 项 目 | 传统起动器 | 软起动器 | |||
| 直接起动 | Y/△起动 |
自耦变压器 起动 | 晶闸管起动 | 变频器起动 | |
| 起动电流 | 5～8Ie | 1.8～2.6Ie | 1.7～4Ie | 0～5Ie | 0～1.5 Ie |
| 起动转矩 | 0.5～1.5Te | 0.5Te | 0.4～0.85Te | 0～1Te | 0～1.5 Te |
| 起动方式 | 恒压起动 | 恒压分步起动 | 恒压分步起动 |
恒流软起动, 线性电压斜坡 起动 |
可以恒转矩起动, 也可配合负载起 动 |
| 起动特性 | 冲击力矩很大 |
分步跳跃上 升,有二次冲 击转矩 |
分步跳跃上 升,有二次冲 击转矩 |
力矩匀速、平 滑上升,无二 次冲击力矩 | 恒转矩 |
| 冲击电流 | 很大,1次 | 2次 | 2次及以上 | 1次 | 1次 |
| 转换方式 | 无 | 开路转换 | 开路转换 | 闭路转换 | 闭路转换 |
| 起动级数 | 1 | 2 | 2,3或4 | 连续无级 | 连续无级 |
| 起动时间 | 45s可调 | 2～200s可调 | 可调 | ||
| 执行单元 | 开关 | 自耦元件 | 晶闸管 | 变频器 | |
| 保护和监控 |
依控制开关的 保护而定 |
有过载、堵转 过流、欠流、缺 相、电机过热 和漏电保护 |
有过载、堵转 过流、欠流、缺 相、电机过热 和漏电保护 |
有过载、堵转 过流、欠流、缺 相、电机过热 和漏电保护 | |
| 适用负载 |
低、中等功率, 可轻载起动 |
可空载或轻载 起动 |
高功率电动 机,可空载或 轻载起动 |
负载范围2.2 ～800 kW,可 带不超过 50%Te的负 载起动 |
负载范围225～ 10000 kW,可带超 过50%Te的负 载起动 |
| 优缺点 |
控制设备简 单,起动过程 会产生高电流 峰值和大压 降,对负载冲 击很大 |
价格便宜, Y/△切换时 会产生电流峰 值和转矩波 动,控制设备 需要维护 |
在电压变化时 会出现大压降 和高电流峰 值,瞬间转矩 波动,控制设 备复杂笨重, 需要维护 |
可独立调节加 减速方式,积 分,有多种制 动电动机,保 护齐全,设备 不需维护 | |
注:Ie为电动机额定电流;Ue为电动机额定电压;Te为额定转矩。
2. 起动器的安装、运行和维护
(1) 安装和运行前应对起动器进行如下检查:
①清扫并检查内部各元件接线是否正确,保护装置定值调整是否正确。
②摇测各部位间的绝缘电阻。
③检查起动器安装情况,各部件是否紧固。
④检查保护接地装置是否已接好。
⑤按起动器内部各元件的检查要求,对各元件进行运行前检查。
(2) 起动器在运行中的维护要求如下:
①起动器应定期进行检查及维修,定期检查可与被控制电机同时进行。
②检查三相触点的同期性及各接触点有无烧损,并及时修复处理。
③检修各运动部件的弹簧。
④检查电磁线圈的绝缘物有无过热、老化痕迹。
⑤检查电磁铁的吸合面,并清扫及调整吸合位置。
⑥手动操作的
/△起动器,应在电动机转速接近运行转速时进行切换;自动转换的起动器应按电动机负荷要求正确调节延时装置。油浸式起动器的油面不得低于标定油面线。
⑦减压抽头在65%～80%额定电压下,应按负荷要求进行调整; 起动时间不得超过自耦减压起动器允许的起动时间。
⑧手动操作的起动器,触头压力应符合产品技术文件规定,操作应灵 活。
⑨起动器均应进行通断检查; 用于重要设备的起动器尚应检查其起动值,并应符合产品技术文件的规定。
⑩变阻式起动器的变阻器安装后,应检查其电阻切换程序、触头压力、灭弧装置及起动值,并应符合设计要求或产品技术文件的规定。