Artículo de análisis e investigación sobre la tecnología de arranque suave de motores asíncronos de CA Palabras clave: motor asíncrono; arranque suave; regulación de voltaje y regulación de velocidad
Resumen del artículo: este artículo estudia el problema del arranque suave de Motores asíncronos de CA Después del análisis y la investigación, se propuso un esquema de control integral para el arranque y operación de motores asíncronos. 1 Prefacio
Actualmente, en empresas industriales y mineras se utiliza una gran cantidad de motores asíncronos de CA (incluidos motores de bajo voltaje de 380 V/660 V y motores de voltaje medio de 3 KV/6 KV), y bastantes motores asíncronos. y sus sistemas de conducción todavía se encuentran en el estado de funcionamiento no económico, se desperdicia una gran cantidad de energía eléctrica. Las razones se deben aproximadamente a las siguientes situaciones:
① Dado que la mayoría de los motores adoptan el método de arranque directo, además de causar impactos y accidentes en la red eléctrica y el sistema de conducción, de 8 a 10 veces la corriente de arranque causa enormes pérdida de energía.
② Al seleccionar la capacidad del motor, a menudo buscamos un gran margen de seguridad unilateralmente y agregamos más peso capa por capa. Como resultado, la capacidad del motor es demasiado grande, lo que resulta en el fenómeno del "caballo grande". y carro pequeño", provocando que el motor se desvíe. En el punto de funcionamiento óptimo, la eficiencia operativa y el factor de potencia se reducen.
③ Teniendo en cuenta la economía operativa de la maquinaria de producción impulsada por el motor eléctrico, a menudo se requiere que el sistema de accionamiento eléctrico tenga capacidades de ajuste de voltaje y velocidad variables si se utiliza arrastre de velocidad fija y voltaje constante. , inevitablemente causará muchos costos adicionales.
2 Arranque suave de motores asíncronos
Debido a la continua actualización y desarrollo de la maquinaria de producción industrial, se han planteado requisitos cada vez mayores para el rendimiento de arranque de los motores eléctricos. arriba, los siguientes son Aspectos;
① El motor debe tener un par de arranque que sea lo suficientemente grande y pueda aumentarse suavemente y una curva característica mecánica que cumpla con los requisitos
② El la corriente de arranque debe ser lo más pequeña posible;
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③El equipo de arranque debe ser lo más simple, económico y confiable posible, y la operación de arranque debe ser conveniente
④El consumo de energía durante el proceso de arranque debe ser lo más pequeño posible.
Según los requisitos contradictorios anteriores y la situación real de la red eléctrica, existen dos métodos de arranque comúnmente utilizados: uno es el método de arranque directo a voltaje nominal y el otro es el método de arranque de voltaje reducido.
2.1 Peligros del arranque directo
①Impacto en la red eléctrica: corriente de arranque excesiva (la corriente de arranque sin carga puede alcanzar de 4 a 7 veces la corriente nominal, y al arrancar con carga, puede alcanzar 8 veces ~10 veces o más), causará que el voltaje de la red caiga, afectando el funcionamiento normal de otros equipos eléctricos, y también puede causar que se active la protección contra bajo voltaje, causando disparos dañinos del equipo. Al mismo tiempo, una corriente de arranque excesiva hará que los devanados del motor se calienten, acelerando así el envejecimiento del aislamiento y afectando la vida útil del motor.
② Impacto mecánico: el par de impacto excesivo a menudo hace que las barras de la jaula del rotor del motor y los anillos finales se rompan y el aislamiento del devanado del extremo del estator se desgaste, lo que provoca roturas y quemaduras en el eje giratorio, el acoplamiento, y el engranaje de transmisión Lesiones y desgarros de correas, etc.
③ Impacto en la maquinaria de producción: los cambios repentinos de presión durante el proceso de arranque a menudo causan daños a las tuberías y válvulas del sistema de bomba, acortan la vida útil, afectan la precisión de la transmisión e incluso afectan el control normal del proceso.
2.2 Ocasiones aplicables y comparación de rendimiento del antiguo método de arranque de voltaje reducido:
El propósito del arranque de voltaje reducido es reducir la corriente de arranque, pero también reduce el par de arranque. . Para arranques con cargas pesadas, la maquinaria de producción con grandes picos de carga no se puede arrancar de esta manera. Existen varios métodos tradicionales para reducir el voltaje de arranque:
(1) Convertidor estrella/triángulo: este método es adecuado para motores cuyos devanados del estator adoptan el método de conexión △ durante el funcionamiento normal. El estator tiene seis juntas, que están conectadas al interruptor de transferencia. Al arrancar, se utiliza la conexión en estrella y, después del arranque, se cambia a la conexión △. El voltaje de arranque es de 220 V y el voltaje de funcionamiento es de 380 V. La ventaja de este tipo de equipo de arranque es que es simple y consume menos energía durante el proceso de arranque. La desventaja es que hay un impacto de corriente secundaria, la tasa de fallas del equipo es alta y se requiere un mantenimiento frecuente, por lo que no es adecuado para su uso en equipos que se ponen en marcha con frecuencia.
(2) Arranque reductor del autotransformador: el lado de alto voltaje del autotransformador trifásico (también llamado compensador) está conectado a la red eléctrica y el lado de bajo voltaje está conectado al motor. Generalmente, hay varias tomas y se pueden seleccionar diferentes tensiones, en relación con cargas con diferentes pares de arranque. Retírelo después de arrancar el motor. La ventaja es que se puede seleccionar el voltaje de arranque, como 0.65.0.8 o 0.9UN, para adaptarse a los requisitos de diferentes cargas.
Las desventajas son el gran tamaño, el peso elevado, el consumo de más metales no ferrosos, la alta tasa de fallos y los elevados costes de mantenimiento.
(3) Para motores asíncronos de tipo bobinado, se puede conectar un reóstato sensible a la frecuencia o una resistencia de agua en serie al devanado del rotor para lograr el arranque y luego retirarse una vez completado el arranque. Sin embargo, el costo del reóstato sensible a la frecuencia es alto y la pérdida de resistencia al agua es grande.
Vale la pena señalar que, aunque varios métodos antiguos de arranque con inversión tienen sus propias ventajas y desventajas, tienen la misma ventaja: no hay contaminación armónica. 2.3 Nuevo arrancador suave electrónico
El llamado "arranque suave" es en realidad un proceso de arranque por reducción de tensión según un modo de control preestablecido. Los arrancadores suaves actuales generalmente tienen los siguientes métodos de arranque: (1) Arranque suave con limitación de corriente: como sugiere el nombre, el arranque con limitación de corriente es un método de arranque suave que limita la corriente de arranque del motor para que no exceda un cierto valor establecido (Im ) durante el proceso de arranque. Se utiliza principalmente para el arranque reducido de cargas con arranque de carga ligera. Su voltaje de salida aumenta rápidamente desde cero hasta que su corriente de salida alcanza el límite de corriente preestablecido Im, y luego mantiene la corriente de salida I. La ventaja de este método de arranque es que. La corriente es pequeña y se puede ajustar según sea necesario (el límite de corriente de arranque Im debe configurarse de acuerdo con el par de arranque del motor. Si Im se configura demasiado pequeño, el arranque fallará o el motor se quemará). impacto en la tensión de la red. La desventaja es que es difícil conocer la caída de voltaje de arranque durante el arranque, el espacio de caída de presión no se puede utilizar por completo, se pierde el par de arranque y el tiempo de arranque es relativamente largo.
(2) Arranque con control de par: se utiliza principalmente en arranques con cargas pesadas. Controla el voltaje de salida de acuerdo con el aumento lineal del par de arranque del motor. Sus ventajas son un arranque suave y una buena flexibilidad. Y bueno para arrastrar. Es beneficioso para el sistema de arranque y reduce el impacto en la red eléctrica. Es el mejor método de arranque con carga pesada. Su desventaja es que tarda mucho en empezar.
(3) El arranque con control de torsión más patada, al igual que el arranque con control de torsión, también se utiliza en situaciones de arranque con carga pesada. La diferencia es que el par de arranque se utiliza en el momento del arranque para superar el par estático del sistema de arrastre, y luego el par aumenta suavemente, lo que puede acortar el tiempo de arranque. Sin embargo, los saltos repentinos enviarán pulsos agudos a la red eléctrica e interferirán con otras cargas, por lo que se debe prestar especial atención al usarlos. (4) El arranque controlado por voltaje se utiliza en situaciones de arranque con carga ligera. Permite que el motor obtenga el par de arranque máximo y acorte el tiempo de arranque tanto como sea posible, al tiempo que garantiza la caída de tensión de arranque. Es el arranque suave con carga ligera óptimo. método.
2.4 Ocasiones aplicables del arrancador suave
(1) Ocasiones en las que el equipo de producción es preciso y no se permite el impacto de arranque, de lo contrario causará consecuencias adversas para el equipo de producción y los productos;
(2) La potencia del motor es grande y si se arranca directamente, es necesario aumentar la capacidad del transformador principal.
(3) La fuente de alimentación; con requisitos estrictos sobre la fluctuación de voltaje de la red eléctrica, y el requisito de caída de voltaje es ≤10%Sistema UN
(4) Equipo que no requiere un alto par de arranque y puede arrancar sin carga o; carga ligera.
Estrictamente hablando, un arrancador suave es adecuado para un sistema de accionamiento cuyo par de arranque debe ser inferior al 50% del par nominal para resolver el problema del choque de arranque. Para equipos que necesitan arrancar con carga pesada o carga completa, si se utiliza un arrancador suave para arrancar, no solo no logrará el propósito de reducir la corriente de arranque, sino que requerirá un aumento en la capacidad del arrancador suave. tiristor y aumentar el costo; si no se opera correctamente, puede quemarse. En este momento, sólo se puede utilizar el arranque suave de frecuencia variable. Debido a que el arrancador suave regula el voltaje pero no la frecuencia, siempre existe potencia de deslizamiento y es inevitable una corriente de arranque excesiva. El convertidor de frecuencia adopta regulación de frecuencia y voltaje, lo que puede lograr un arranque suave sin sobrecorriente y puede proporcionar de 1,2 a 2 veces el par de arranque nominal. par, especialmente adecuado para equipos de arranque de carga pesada. Pero el precio del convertidor de frecuencia es mucho más alto que el precio del arrancador suave.
3 Regulación de voltaje y velocidad de motores asíncronos
La regulación de voltaje y velocidad de motores asíncronos es un método de regulación de velocidad ineficiente, porque siempre hay una pérdida por deslizamiento durante el proceso de regulación de velocidad, por lo que la regulación de voltaje y velocidad tiene grandes limitaciones. No cualquier motor de jaula común más un conjunto de dispositivos de regulación de voltaje de tiristores puede lograr la regulación de voltaje y velocidad.
En primer lugar se deben cambiar las características externas del motor. Las nuevas características externas deben permitir que el motor tenga un rango de regulación de velocidad amplio y estable. Generalmente, se debe utilizar un motor de alto deslizamiento, un motor de torsión de CA o una resistencia conectada en serie al devanado del rotor de un motor bobinado, y se debe agregar un control de velocidad de circuito cerrado para lograr una regulación de velocidad estable.
En segundo lugar, el aumento de temperatura del rotor causado por la potencia de deslizamiento durante el proceso de regulación de velocidad debe exportarse bien al exterior de la máquina para lograr un funcionamiento estable a largo plazo.
Aquí se puede adoptar una estructura de tubo de calor giratorio o una estructura de enfriamiento de conducto de aire especial, los cuales son métodos efectivos.
Hoy en día, con el rápido desarrollo de la tecnología electrónica de potencia y el precio de los dispositivos de regulación de velocidad de conversión de frecuencia ya no es caro, parece que tiene poca importancia práctica considerar la regulación de voltaje y la regulación de velocidad.
4 Conclusiones
(1) El arrancador suave electrónico tiene una estructura simple. En comparación con el arrancador tradicional △/Y, el arrancador con autotransformador no tiene contactos ni ruido. ventajas de peso ligero, tamaño pequeño, corriente y tiempo de arranque controlables, proceso de arranque suave y pequeña carga de trabajo de mantenimiento. Cuando el motor está sin carga o con poca carga, el efecto de ahorro de energía es significativo, especialmente adecuado para cargas que están completamente cargadas por un corto tiempo y vacías por un largo tiempo.
(2) Para motores de alto deslizamiento, motores de rotor sólido, motores de torsión, etc., especialmente cuando transportan cargas como ventiladores y bombas de agua, tienen un mejor rendimiento de regulación de velocidad, pero no son adecuados para motores normales. Jaulas. Tipo regulación de velocidad del motor.
(3) Adopta un controlador inteligente con función completa de protección del motor, fácil configuración del valor de configuración de protección y rendimiento de protección confiable.
(4) Su mayor desventaja es que debido al uso del control de cambio de fase por tiristores, se producen interferencias armónicas tanto en la red eléctrica como en el motor.