免費下載!
[!--downpath--]常見的幾種低壓馬達控制方案通常有直接啟動控制,正反轉控制,自耦降糖啟動,星三角降糖啟動,高低速啟動,軟啟動控制,變頻控制等等。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)右圖為這幾種控制方法的一次系統圖。
一次主回路方案
(1)直接啟動
1)直接起動是最常用的起動方法,統稱為全壓起動.它是將電動機的轉子定子直接接入電源,在額定電流下起動,具有起動占空比大、起動時間短的特性,也是最簡單、最經濟和最可靠的起動方法。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)缺點是對電網沖擊大、對斷路器沖擊大、對機械沖擊大。
2)電動機只需滿足下列三個條件中的一個,就可以直接啟動:
①容量7.5KW以下的單相異步電動機;
②電動機在啟動頓時引起電網電流波動大于10%的,對于不時常啟動的電動機可以放寬到15%;假如有專用變壓器S變壓器≥5P馬達,電動機容許直接頻繁啟動;
③滿足經驗經驗公式:Ist/IN
ST:公用變壓器容量,KVA;
PN:電動機額定功率,KW;
Ist/IN:電動機啟動電壓和額定電壓之比。
3)直接啟動主回路通常由斷路器、接觸器、熱熔斷器組成。
直接啟動控制原理圖
(2)正反轉直接啟動
1)馬達要實現正反轉控制,將其電源的缺相中任意兩相對調即可(我們稱為換相),一般是V相不變,將U相與W相對調,為了保證兩個接觸器動作時才能可靠調換電動機的缺相,接線時應使接觸器的上口接線保持一致,(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)在接觸器的下口調相。因為將兩相缺相對調,故須確保二個KM線圈不能同時得電,否則會發生嚴重的相間短路故障,因而必須采取互鎖。
圖中主回路采用兩個接觸器,即正轉接觸器KM1和反轉接觸器KM2。當接觸器KM1的三對主觸頭接通時,單相電源的缺相按U―V―W接入電動機。當接觸器KM1的三對主觸頭斷掉,接觸器KM2的三對主觸頭接通時,單相電源的缺相按W―V―U接入電動機,電動機就向相反方向轉動。
電路要求接觸器KM1和接觸器KM2不能同時接通電源,否則它們的主觸頭將同時閉合,導致U、W兩相電源漏電。因此在KM1和KM2線圈各自大道中互相串聯對方的一對輔助常閉觸頭,以保證接觸器KM1和KM2不會同時接通電源,(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)KM1和KM2的這兩對輔助常閉觸頭在線路中所起的作用稱為互鎖或聯鎖作用,這兩正向啟動過程對輔助常閉觸頭就叫互鎖或聯鎖觸頭。
①正向啟動過程
按下起動按鍵SF1,接觸器KM1線圈通電,與SF1并聯的KM1的輔助常開觸點閉合,以保證KMl線圈持續通電,串聯在電動機回路中的KM1的主觸點持續閉合,電動機連續正向運轉。
②停止過程
按下停止按紐SS,接觸器KMl線圈斷電,與SF1并聯的KM1的輔助觸點斷掉,以保證KMl線圈持續失電,串聯在電動機回路中的KMl的主觸點持續斷掉,切斷電動機轉子電源,電動機停轉。
③反向啟動過程
按下起動按鍵SF2,接觸器KM2線圈通電,與SF2并聯的KM2的輔助常開觸點閉合,以保證KM2線圈持續通電,串聯在電動機回路中的KM2的主觸點持續閉合,電動機連續反向運轉。
(3)自耦降糖啟動
1)自耦變壓器降糖啟動是指電動機啟動時借助自耦變壓器來增加加在電動機轉子定子上的啟動電流。待電動機啟動后,再使電動機與自耦變壓器脫離,因而在全壓下正常運動。這些降糖啟動分為自動控制和手動控制兩種。自耦變壓器的高壓邊投入電網,低壓邊接至電動機,有幾個不同電流比的分接頭供選擇。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)優點是可以按容許的啟動電壓和所需的啟動力矩來選擇自耦變壓器的不同抽頭實現降糖啟動,并且不論電動機的轉子定子采用Y或Δ接法都可以使用。缺點是設備容積大,投資較貴。
自耦降糖啟動控制原理圖
2)控制過程:
①合上空氣開關QF接通單相電源。
②按啟動按鍵SB2交流接觸器KM1線圈通電銜鐵并自鎖,其主觸頭閉合,將自耦變壓器線圈接成星形,與此同時因為KM1輔助常開觸點閉合,致使接觸器KM2線圈通電銜鐵,KM2的主觸頭閉合由自耦變壓器的低壓低壓抽頭(比如65%)將單相電流的65%接入電動。
③KM1輔助常開觸點閉合,使時間熔斷器KT線圈通電,并按已整定好的時間開始計時,當時間抵達后,KT的延時常開觸點閉合,使中間熔斷器KA線圈通電銜鐵并自鎖。
④由于KA線圈通電,其常閉觸點斷掉使KM1線圈斷電直流電機啟動電流過大,KM1常開觸點全部釋放,主觸頭斷掉,使自耦變壓器線圈封星端打開;同時KM2線圈斷電,其主觸頭斷掉,切斷自耦變壓器電源。KA的常閉觸點閉合,通過KM1早已復位的常閉觸點,使KM3線圈得電銜鐵,KM3主觸頭接通電動機在全壓下運行。
⑤KM1的常開觸點斷掉也使時間熔斷器KT線圈斷電,其延時閉合觸點釋放,也保證了在電動機啟動任務完成后,使時間熔斷器KT可處于斷電狀態。
⑥欲停車時,可按SB1則控制回路全部斷電,電動機摘除電源而停轉。
⑦電動機的過載保護由熱熔斷器FR完成。
(3)星三角降糖啟動
1)星三角啟動的原理
①當負載對電動機啟動轉矩無嚴格要求又要限制電動機啟動電壓、電機滿足380V/Δ接線條件、電機正常運行時轉子定子接成三角形時才會采用星三角啟動方式;
②該方式是:在馬達啟動時將馬達接成星型接線,當馬達啟動成功后再將馬達改接成三角型接線(通過雙投開關迅速切換);
④由于馬達啟動電壓與電源電流成反比,而此時電網提供的啟動電壓只有全電流啟動電壓的1/3,因而其啟動轉矩也只有全電流啟動轉矩的1/3;
⑤星三角啟動屬降糖啟動,它是以犧牲功率為代價換取減少啟動電壓來實現的直流電機啟動電流過大,所以不能一概而論以馬達功率的大小來確定是否需采用星三角啟動,還要看是哪些樣的負載。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)通常在啟動時負載輕、運行時負載重的情況下可采用星三角啟動,一般鼠籠型馬達的啟動電壓是運行電壓的5-7倍,而電網對電流要求通常是正負10%,為了使馬達啟動電壓不對電網電流產生過大的沖擊,可以采用星三角啟動。通常要求在鼠籠型馬達的功率超過變壓器額定功率的10%時就要采用星三角啟動;
⑥在實際使用過程中,有時馬達功率為11KW就須要星三角啟動,如額定功率11KW的風機在啟動時電壓為7-9倍(100A左右),按正常配置的熱熔斷器根本啟動不了(關風門也沒用),熱熔斷器配太大又難以起到保護馬達的作用,所以建議采用星三角啟動。
2)星三角啟動的使用條件:
①容量7.5KW以上的單相異步電動機。
②電動機在啟動頓時引起電網電流波動大于10%的,對于不時常啟動的電動機可以放寬到15%;假如有專用變壓器S變壓器≥5P馬達,電動機容許直接頻繁啟動。
③滿足經驗經驗公式:Ist/IN
ST----公用變壓器容量,KVA;
PN-----電動機額定功率,KW;
Ist/IN---電動機啟動電壓和額定電壓之比。
3)接線方式:
星形接U1,V1,W1;把U2,V2,W2短接。三角形,U1-V2,V1-W2,W1-U2分別短接,電源加在產生的三角形接頭上。
星三角降糖啟動控制原理圖
(5)高低速啟動
1)控制原理
雙速風機所配雙速馬達其轉子定子為△/YY(或Y/YY)接法,調速基本原理通過改變馬達繞組定子間的聯接形式,使其改變極數以達到調速目的,低速工作時為△(或Y)形式,高速工作時為YY形式。風機電控箱所配的斷路器、保護裝置及其他家電器件,必須按風機額定容量正確合理選裝。
2)使用場合:
針對高層地下室平常排風與車禍排煙兩種速率的工作狀態,雙速異步電動機尤為適宜。雙速風機由低速轉為高速運行時,同步怠速提升好多,排風量也相應大大提升,此時系統立刻由排風改為排煙狀態。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)并且在設計過程中,又會碰到雙速風機的電氣控制問題,就是說怎么去解決馬達定子從Δ接法到雙Y接法的轉換及互鎖,消防聯動中的手動和自動控制;風機在高速運轉中的保護停機以及怎樣最大限度保障車禍排煙的可靠性,怎么確保電源供電等問題。
3)主回路方案:
高低速控制原理圖
(6)軟啟動控制
1)軟啟動定義:
電流由零漸漸提高到額定電流,這樣馬達在啟動過程中的啟動電壓,就由過去過載沖擊電壓不可控制弄成為可控制。而且可依照須要調節啟動電壓的大小。馬達啟動的全過程都不存在沖擊力矩,而是平滑的啟動運行。這就是軟啟動。
2)軟啟動器工作原理:
軟啟器采用單相反并聯二極管作為調壓器,將其接入電源和電動機轉子之間。這些電路如單相全控橋式檢波電路。使用軟啟動器啟動電動機時,二極管的輸出電流逐步降低,電動機逐步加速,直至二極管全導通,電動機工作在額定電流的機械特點上,實現平滑啟動,增加啟動電壓,防止啟動過流合閘。
待馬達達到額定怠速時,啟動過程結束,軟啟動器手動用旁路接觸器代替已完成任務的二極管,為電動機正常運轉提供額定電流,以減少二極管的熱耗損,延長軟啟動器的使用壽命,增強其工作效率,又使電網防止了紋波污染。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)軟啟動器同時還提供軟停車功能,軟停車與軟啟動過程相反,電流逐步減少,怠速逐步增長到零,防止自由停車造成的扭矩沖擊。
3)軟啟動二次控制方案(以雷諾爾軟啟動器為例):
(7)變頻控制
1)變頻器介紹:
變頻器(-Drive,簡寫:VFD),亦稱為變頻驅動器或驅動控制器,可譯作(和逆變器的英語相同)。變頻器是可調速驅動系統的一種,是應用變頻驅動技術改變交流電動機工作電流的頻度和幅度,來平滑控制交流電動機速率及力矩,最常見的是輸入及輸出都是交流電的交流/交流轉換器。
2)變頻器工作原理:
主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部份,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的混頻是電容。電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路混頻是電感。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)它由三部份構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在晶閘管和逆變器形成的電流脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。
3)變頻器控制原理圖(以ABB變頻器為例):
變頻器控制原理圖
4)變頻器優點:
1.控制馬達的啟動電壓
當馬達通過工頻直接啟動時它將會形成7到8倍的馬達額定電壓,這個電壓值將大大降低馬達定子的電撓度并形成熱量因而增加馬達的壽命,而變頻調速則可以在零速零電流啟動(其實可以適當加力矩提高),一旦頻度和電流的關系構建變頻器就可以根據V/F或矢量控制方法推動負載進行工作。使用變頻調速能充分減少啟動電壓,提升定子承受力,用戶最直接的用處就是馬達的維護成本將進一步增加,馬達的壽命則相應降低。
2.增加電力線路電流波動
在馬達工頻啟動時電壓驟降的同時電流也會大幅度波動,電流升高的幅度將取決于啟動馬達的功率大小和配電網的容量,電流升高將會造成同一供電網路中的電壓敏感設備故障合閘或工作異常,如PC機傳感接近開關和接觸器等均會動作出錯,而采用變頻調速后因為能在零頻零壓時逐漸啟動則能最大程度上去除電流升高。
3.啟動時須要的功率更低
馬達功率與電壓和電流的乘積成反比,這么通過工頻直接啟動的馬達消耗的功率將大大低于變頻啟動所須要的功率,在一些工況下其配電系統早已達到了最高極限,其直接工頻啟動馬達所形成的電涌都會對同網上的其他用戶形成嚴重的影響,因而將遭到電網運行商的警告,甚至罰金假如采用變頻器進行馬達起停,就不會形成類似的問題。
4.可控的加速功能
變頻調速能在零速啟動并根據用戶的須要進行光滑地加速,并且其加速曲線也可以選擇直線加速S形加速或則手動加速,而通過工頻啟動時對馬達或相連的機械部份軸或蝸桿就會形成劇烈的震動,這些震動將進一步激化機械銹蝕和耗損增加機械部件和馬達的壽命,另外變頻啟動能夠應用在類似灌裝線上以避免杯子倒翻或毀壞。
5.可調的運行速率
運用變頻調速能優化工藝過程,并能按照工藝過程迅速改變,能夠通過遠控PLC或其他控制器來實現速率變化。
6.可調的扭矩極限
通過變頻調速后就能設置相應的力矩極限來保護機械不致受損,因而保證工藝過程的連續性和產品的可靠性。目前的變頻技術促使除了力矩極限可調,甚至力矩的控制精度都能達到35左右,在工頻狀態下馬達只能通過測量電壓值或熱保護來進行控制,而未能像在變頻控制一樣設置精確的轉矩值來動作。
7.受控的停止形式
就像可控的加速一樣,在變頻調速中,停止方法可以受控而且有不同的停止方法可以選擇(減速停車自由停車減速停車直流剎車)。(電氣設計在線教學狄老師—樹上鳥教育)同樣它能降低對機械部件和馬達的沖擊,進而使整個系統愈發可靠壽命也會相應降低。
8.節能
離心風機或電機采用變頻器后都能大幅度地減少煤耗。這在十幾年的工程經驗中早已得到彰顯,因為最終的煤耗是與馬達的怠速成立方比,所以采用變頻后,投資回報就更快廠家也愿意接受。
9.可逆運行控制
在變頻器控制中,要實現可逆運行控制無須額外的可逆控制裝置,只須要改變輸出電流的缺相即可,這樣才能增加維護成本和節約安裝空間。
10.降低機械傳動部件
因為目前矢量控制變頻器加上同步馬達才能實現高效的力矩輸出,因而節約蝸桿箱等機械傳動部件,最終構成直接變頻傳動系統,因而能夠減少成本和空間,提升穩定性。