智能电动机保护控制器的功能与应用.doc
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1、智能电动机保护控制器的功能与应用摘要:介绍了应用电子技术研制出的电动机起动和保护用的控制电器,其中有软起动器、电子式热继电器和控制与保护开关电器。分析了这些新型电器的原理和主要用途,并对各自的特点、技术性能和功能进行了比较研究。关键词:软起动器;电子式热继电器;控制与保护引言三相异步电动机结构简单、使用维护方便、运行可靠、制造成本低,因而广泛应用于工农业生产和其他国民经济部门,作为驱动各种机械的动力。随着生产自动化、制造技术和工艺日新月异的发展,原有的电动机起动和保护的控制电器已难以满足要求,为了适应发展,需要研制和生产出一些应用电子技术的新型产品,进而提高电动机的起动和保护水平。1 软起动器
2、三相异步电动机直接全压起动时电流很大(47倍),传统的方法采用如Y一转换、自耦变压器及定子回路串电抗等降压起动方法来减小起动电流,起动设备的起动参数一般无法调整,使其负载的适应性较差。电机软起动的方式具备无冲击电流、起动参数可调、软起动、软停止、智能制动,以及过载、峰值过流、欠电流、过电压、欠电压、断相、短路、同步和相序保护、轻载节能等优点而逐渐被广泛应用。各起动方式对电网的影响示意图如图1所示。图1不同起动方式对电网的影响1.1 软起动器原理软起动器是采用微处理器和晶闸管变流技术全数字控制的,实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机,而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的各种参数,如
3、限流值、起动时间等。使电机输人电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,再赋予电机全电压。一般采用晶闸管调压起动方式,起动时具有良好的静、动态性能,即使在低速情况下也能随意调节电动机转矩,能以恒转矩起动电动机,起动电流可以限制在额定电流以下。智能软起动时由于转矩是按电压比的二次方减小,因此起动转矩很小。软起动器有电流反馈,也可采用恒流起动,即在起动过程中保持起动电流不变,直到电动机接近同步转速。某三相电机函数关系曲线如图2所示。图2 三相电机函数关系曲线从图2中可看到,在电机起动过程中,电机的功率因数角0变化非常大:电机由静止状态开始,随着电机转速的上升,0角逐渐减小,当电机转速上升到额定
4、转速时,0角达到小值,如图2中1段曲线所示;当电机处于轻载运行状态下时,其转速可以进一步提升,此时,功率因数角0又随转速n的上升而变大,如图中第2段曲线所示。根据晶闸管调压电路的工作原理,额外的不可忽视的影响晶闸管输出电压的因素是电机的续流作用,而电机续流角的变化规律决定于其功率因数角,且该续流角便于实际测量。考虑晶闸管调压型软起动控制器的一相电路,其工作电压示意图如图3所示。图3工作电压示意图其中为检测过零后设定的触发角,为功率因数角,为实际导通角。所以:=-+,晶闸管的输出电压有效值为在电机软起动过程中,电机的端口电压是逐渐提高的,其电压大小取决于晶闸管的实际导通角,而又取决于和的大小,而
5、由图2知在起动过程中0又随着电机的转速不断变化。1.2 起动方式研究软起动一般有下面几种起动方式:(1)斜坡升压软起动。该起动方式简单,不具备电流闭环控制,仅调整晶闸管导通角,使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是:由于不限流,在电机起动过程中,有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏,对电网影响较大,实际很少应用。(2)斜坡恒流软起动。该起动方式在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加,当电流达到预先所设定的值后保持恒定,直至起动完毕。起动过程中,电流上升变化的速率可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大,则起动转矩大,起动时间短。该起动方式是应用的起动方式,尤其适用于风机、泵类负载的起动。(3
6、)阶跃起动。开机即以变大短时间使起动电流迅速达到设定值,即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值,可以达到快速起动效果。(4)脉冲冲击起动。在起动开始阶段,让晶闸管在短时间内,以较大电流导通一段时间后回落,再按原设定值线性上升,连人恒流起动。该起动方法,在一般负载中较少应用,适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。(5)电压双斜坡起动。在起动过程中,电机的输出力矩随电压增加,在起动时提供一个可调的初始起动电压,当调到起动力矩大于负载静摩擦力矩,使负载开始转动。这时输出电压从开始按可调的斜率上升,电机不断加速。当输出电压达到达速电压时,电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测达速电压,当
7、电机达到额定转速时,使输出电压达到额定电压。(6)限流起动,就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长,直到输出电流达到预先设定的电流限值,然后保持输出电流。这种起动方式的优点是起动电流小,且可按需要调整。对电网影响小,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。采用软起动器,可以控制电动机电压在起动过程中逐渐升高,从而控制起动电流,使电动机平稳起动,机械和电应力降至小。因此软起动器在市场上得到广泛应用,并且软起动器所附带的软停车功能有效避免了水泵停止时所产生的“水锤效应”。1.3 保护性能研究大多数软起动器在晶闸管两侧有旁路接触器触
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- 智能 电动机 保护 控制器 功能 应用
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