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    電機啟動中的自耦變壓和頻敏變阻器的應用

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    隨著新設備的投入,一些洗煤、浮選煤廠需配套各種大規格的三相異步電動機,電動機的大電流起動成為各廠礦考慮的關鍵問題。由于這些廠礦一般建在偏遠山區,使用專用供電設備及線路,在不增大供電設備的前提下,電機的選型及控制成為廠家考慮的重點。本文結合自己的工作經驗,對三相異步電動機的起動特性及電機控制在實際工作的應用進行深入探討。

    電動機起動的大電流,有以下兩個缺點:(1)電動機起動電流雖然很大,但一經起動,轉速就迅速上升,電流立即下降,起動過程的時間很短,不致于使電動機過熱。但若起動頻繁,因熱量的積累,也會使電動機過熱,導致繞組燒壞,絕緣老化,從而縮短電動機的使用壽命。(2)電動機的起動電流對線路也是有影響的,過大的起動電流會在線路上產生較大的電壓降,使線路的端電壓降低,影響同一條線路中鄰近的電氣設備的運行。為了避免大起動電流對電機壽命及電網的不良影響,各廠礦采取了適當的起動方法來降低起動電流,滿足起動條件。下面介紹自藕變壓器及頻敏變阻器的一些實際應用。

     1、控制系統中自藕變壓器的應用

    降壓起動是指在電動機起動時降低加在定子繞組上的電壓,起動結束時加額定電壓,降壓起動能減小電動機的起動電流,但也大大減小了電動機的起動轉矩,因為電動機的轉矩與電壓的平方成正比,因此降壓起動僅適用于空載或輕載情況。

    在為某浮選廠的泥漿泵電機的選型設計中,根據泥漿泵電機的起動是輕載的特點,為其

    75kW電機設計了自耦降壓起動柜,在此自耦變壓器的二次側有2組抽頭,其電壓分別為一次側電壓的80%、65%,考慮到起動負載不是很大,選用了65%抽頭,這樣按電機設計參數推出電機起動電壓變為247V,起動電流降為320A(直接起動時為2000A左右)。在此柜中利用了時間.電流轉換器,在應用前將時間整定值整定在略大于電動機的實際起動時間(電機起動時間大約為3s~4s,整定時間為5s~6s)。起動時,若起動電流在規定時間內仍不能衰減到小于1.5倍額定電流時,時間轉換器發生作用,發出轉換信號,起到了雙保險作用。

    自耦變壓器將電源電壓降低后加到電動機上,待電動機轉速上升后,或經時間控制器起作用,將系統自動轉換(也可手動)轉向運行狀態,電動機就正常運行了。自耦變壓器僅在起動階段使用,起動結束后自動切除,轉用正常380V電壓供電。

    2、控制系統中頻敏變阻器的應用

    轉子串聯頻敏變阻器起動即應用以下原理:轉子回路接入并聯電阻和電抗,起動過程中電抗值隨轉子回路的頻率變化,轉速較低即頻率較高時電抗較大,電流大部分流經電阻,隨轉速升高,電抗逐漸減少,流過電抗的電流逐漸增大,起動結束后,幾乎全部轉子電流都流過電抗,將并聯的電阻隔開,如果參數配合適當,電動機在整個加速過程中產生幾乎恒定的轉矩。頻敏變阻器的三個繞組分別繞在三個鐵心柱上,鐵心用厚6mm~l2mmCl~J鋼板制成,設計時有意使鐵心在飽和情況下工作,工作時產生較大的渦流和磁滯損耗。由于鐵心較飽和,線圈匝數不多,所以繞組的感抗和直流電阻都很小。

    頻敏變阻器通過電刷和滑環與轉子繞組相接,起動開始時,電動機轉速很低,轉子頻率很高,頻敏變阻器損耗較大,限制了起動電流,增大了起動轉矩,隨著轉速的上升,轉子頻率不斷下降,頻敏變阻器的損耗等效電阻隨著平滑下降,使電動機平滑起動。

    在為某廠設計185kW真空泵的起動柜時,考慮到平滑起動,選用了185BP頻敏變阻器,并設計了相應的控制回路。合上自動開關ZK,按起動按鈕QA,接觸器1XC接通,頻敏變阻器BP投入工作,電動機開始起動,經時間繼電器延時5s~6s后,時間繼電器接點閉合,接觸器2XC接通,頻敏變阻器短接(電機轉子脫離頻敏變阻器),相當于轉子線圈短路,電機投入正常運轉。在工地現場對此頻敏柜的調試中,首先根據帶負載泵的電機起動時間將時間,繼電器調整為6s。起動時聽見電機好象很吃力“嗡…”的拉長聲音2s~3s后,造成全廠斷電。后經分析:雖然使用了頻敏變阻器,起動電流已降為額定電流的2倍多(起動時電流表指針達到了lkA左右),但相對于此電網還是太大,造成供電局的變壓器跳了閘。后經供電部門調整了線路容量后,使設備能正常起動,不影響其它設備的運轉。