電機啟動(dòng)中的自耦變壓和頻敏變阻器的應用

隨著(zhù)新設備的投入，一些洗煤、浮選煤廠(chǎng)需配套各種大規格的三相異步電動(dòng)機，電動(dòng)機的大電流起動(dòng)成為各廠(chǎng)礦考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。由于這些廠(chǎng)礦一般建在偏遠山區，使用專(zhuān)用供電設備及線(xiàn)路，在不增大供電設備的前提下，電機的選型及控制成為廠(chǎng)家考慮的。本文結合自己的工作經(jīng)驗，對三相異步電動(dòng)機的起動(dòng)特性及電機控制在實(shí)際工作的應用進(jìn)行深入探討。

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

　1、控制系統中自藕變壓器的應用

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

在為某浮選廠(chǎng)的泥漿泵電機的選型設計中，根據泥漿泵電機的起動(dòng)是輕載的特點(diǎn)，為其

75kW電機設計了自耦降壓起動(dòng)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(dòng)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(dòng)電壓變?yōu)?47V，起動(dòng)電流降為320A(直接起動(dòng)時(shí)為2000A左右)。在此柜中利用了時(shí)間．電流轉換器，在應用前將時(shí)間整定值整定在略大于電動(dòng)機的實(shí)際起動(dòng)時(shí)間(電機起動(dòng)時(shí)間大約為3s~4s，整定時(shí)間為5s~6s)。起動(dòng)時(shí)，若起動(dòng)電流在規定時(shí)間內仍不能衰減到小于1．5倍額定電流時(shí)，時(shí)間轉換器發(fā)生作用，發(fā)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(dòng)機上，待電動(dòng)機轉速上升后，或經(jīng)時(shí)間控制器起作用，將系統自動(dòng)轉換(也可手動(dòng))轉向運行狀態(tài)，電動(dòng)機就正常運行了。自耦變壓器僅在起動(dòng)階段使用，起動(dòng)結束后自動(dòng)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(lián)頻敏變阻器起動(dòng)即應用以下原理：轉子回路接入并聯(lián)電阻和電抗，起動(dòng)過(guò)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(shí)電抗較大，電流大部分流經(jīng)電阻，隨轉速升高，電抗逐漸減少，流過(guò)電抗的電流逐漸增大，起動(dòng)結束后，幾乎全部轉子電流都流過(guò)電抗，將并聯(lián)的電阻隔開(kāi)，如果參數配合適當，電動(dòng)機在整個(gè)加速過(guò)程中產(chǎn)生幾乎恒定的轉矩。頻敏變阻器的三個(gè)繞組分別繞在三個(gè)鐵心柱上，鐵心用厚6mm~l2mmCl~J鋼板制成，設計時(shí)有意使鐵心在飽和情況下工作，工作時(shí)產(chǎn)生較大的渦流和磁滯損耗。由于鐵心較飽和，線(xiàn)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(guò)電刷和滑環(huán)與轉子繞組相接，起動(dòng)開(kāi)始時(shí)，電動(dòng)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(dòng)電流，增大了起動(dòng)轉矩，隨著(zhù)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(zhù)平滑下降，使電動(dòng)機平滑起動(dòng)。

在為某廠(chǎng)設計185kW真空泵的起動(dòng)柜時(shí)，考慮到平滑起動(dòng)，選用了185BP頻敏變阻器，并設計了相應的控制回路。合上自動(dòng)開(kāi)關(guān)ZK，按起動(dòng)按鈕QA，接觸器1XC接通，頻敏變阻器BP投入工作，電動(dòng)機開(kāi)始起動(dòng)，經(jīng)時(shí)間繼電器延時(shí)5s~6s后，時(shí)間繼電器接點(diǎn)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(xiàn)圈短路，電機投入正常運轉。在工地現場(chǎng)對此頻敏柜的調試中，首先根據帶負載泵的電機起動(dòng)時(shí)間將時(shí)間，繼電器調整為6s。起動(dòng)時(shí)聽(tīng)見(jiàn)電機好象很吃力“嗡…”的拉長(cháng)聲音2s~3s后，造成全廠(chǎng)斷電。后經(jīng)分析：雖然使用了頻敏變阻器，起動(dòng)電流已降為額定電流的2倍多(起動(dòng)時(shí)電流表指針達到了lkA左右)，但相對于此電網(wǎng)還是太大，造成供電局的變壓器跳了閘。后經(jīng)供電部門(mén)調整了線(xiàn)路容量后，使設備能正常起動(dòng)，不影響其它設備的運轉。