El motor automático sin escobillas supera las deficiencias del motor asíncrono de jaula de ardilla, como la gran corriente de arranque y el pequeño par de arranque; el motor asíncrono de tipo bobinado está equipado con escobillas de carbón, anillos colectores y dispositivos de arranque complejos; El motor de jaula de ardilla conserva las ventajas de una estructura simple y una carga de trabajo de bajo mantenimiento; el motor de bobinado tiene las ventajas de una corriente de arranque pequeña y un par de arranque grande. Su estructura típica se muestra en la Figura 1. El motor automático sin escobillas puede controlar automáticamente el tamaño de la resistencia insertada en el rotor del motor de acuerdo con la velocidad del motor, aumentando así el par de arranque del motor, reduciendo la corriente de arranque del motor y logrando un funcionamiento eléctrico asíncrono sin escobillas del bobinado. No solo puede reducir la corriente de arranque del motor asíncrono de 5-7Ie a 0,4-1,7Ie, sino que también mantiene sin cambios el par de arranque (0,4--1,6Me) y el tiempo de arranque del motor. También puede hacer que el motor funcione. arranca al par máximo (1,6 --3,1Me). Puede reemplazar el motor de jaula de ardilla y su dispositivo de arranque; el anillo colector, la escobilla de carbón y su dispositivo de arranque del motor bobinado. Se puede obtener utilizando un motor asíncrono de bobinado normal, quitando el anillo colector, la escobilla de carbón y el dispositivo de arranque, y reemplazándolo con un arrancador de motor automático sin escobillas.
2. El daño causado por una corriente de arranque demasiado grande y un par de arranque demasiado pequeño
La corriente de arranque de los motores asíncronos ordinarios alcanza de 5 a 7 veces la corriente nominal, y solo el par de arranque 0,4-1,6 veces el par nominal. Se puede arrancar directamente cuando las condiciones de la red (la caída de tensión de la red cuando el motor arranca es inferior al 10%) y las condiciones del proceso (se cumple el par de arranque) lo permiten. Sin embargo, una corriente de arranque excesiva, un par de arranque demasiado pequeño y un tiempo de arranque demasiado largo han causado grandes daños al motor y a la red eléctrica.
Cuando la corriente de arranque del motor alcanza 6-7 veces la corriente nominal, el calor generado por la bobina es 36-49 veces mayor que el del motor durante el funcionamiento normal, y la fuerza electromagnética generada también alcanza 36 -49 veces. Una temperatura demasiado alta, una velocidad de calentamiento demasiado rápida, un gradiente de temperatura demasiado grande y una fuerza electromagnética producen una gran fuerza destructiva, acortando la bobina del estator y la tira de cobre del rotor (especialmente el rotor a menudo utiliza el fenómeno del efecto piel para reducir la corriente de arranque, cuando la barra de cobre del rotor se inicia, la temperatura de la superficie alcanza más de 350 ℃) la vida útil. Por ejemplo, los motores de ventilador principales de la planta de sinterización de 29 m2 de Liuzhou Iron and Steel Company son dos motores de jaula de ardilla de 1000 KW, que se arrancan directamente a pleno voltaje. En 1997, los motores se quemaron seis veces en un año. Después de la introducción del voltaje reducido a partir de 1998, en 2002, había estado funcionando durante 4 años sin un solo accidente por quemado del motor. Debido a esto, las estadísticas relevantes muestran que el tiempo de arranque directo del motor es menos del 0,1% del tiempo de funcionamiento del motor, pero la tasa de falla representa más del 30% de la tasa total de falla del motor.
El dispositivo de alimentación del motor generalmente se selecciona de acuerdo con la corriente nominal del motor. Una corriente de arranque excesiva a menudo hace que los contactos del dispositivo de alimentación se calienten y el aislamiento alrededor de los contactos envejezca. que también es una causa importante de daños al dispositivo de suministro de energía. Por ejemplo, la unidad de propano de la refinería de Nanyang tiene una capacidad de transformador de suministro de energía de 800 kvA, pero la capacidad máxima del motor es de solo 130 kw. Está totalmente calificada para el arranque directo del motor. Sin embargo, la corriente de arranque excesiva provocó cortocircuitos en la baja potencia. gabinete de distribución de voltaje tres veces en 2001 y el equipo de producción tres veces. El cierre por mantenimiento causó grandes pérdidas económicas a la fábrica.
Debido a las razones anteriores, los motores de gran capacidad a menudo toman medidas para reducir la corriente de arranque cuando se cumplen las condiciones de la red eléctrica y del proceso, con el fin de mejorar la confiabilidad del suministro de energía y reducir la tasa de falla del motor. Sin embargo, el alto precio del dispositivo de arranque (especialmente el precio de los motores de media y alta tensión, el dispositivo de arranque suave + armario de distribución de arranque, etc. es más de 1,5 veces el precio del motor) y la estructura compleja no solo aumentan la rentabilidad del usuario. Coste y reduzca el coste de la fiabilidad del sistema de accionamiento eléctrico. Al mismo tiempo, el par de arranque del motor es proporcional al cuadrado de la corriente de arranque. Cuando se reduce el voltaje del estator para arrancar, por ejemplo, cuando la corriente de arranque se reduce de 6Ie a 3Ie, el par de arranque del motor. se reducirá 4 veces y el tiempo de arranque del motor aumentará más de 5 veces. Debido a esto, para motores que requieren un par de arranque relativamente grande y un tiempo de arranque relativamente corto, los motores de bobinado sólo se pueden usar en lugar de motores de jaula de ardilla.
Debido a que el motor bobinado tiene escobillas de carbón, anillos colectores y un sistema de control de arranque, no se puede utilizar en situaciones donde la confiabilidad y la naturaleza libre de mantenimiento del sistema de arrastre son relativamente altas.
Por ejemplo, las unidades de bombeo ampliamente utilizadas en campos petroleros requieren motores de gran par de arranque, pero debido a que todas están instaladas en el campo, el número es muy grande (el campo petrolífero de Henan, con una producción anual de petróleo crudo de 180.000 toneladas, tiene más de 2.000 unidades de bombeo). motores en el campo petrolífero de Daqing (más de 50.000 unidades), para mejorar la confiabilidad del accionamiento del motor, se deben utilizar motores de jaula de ardilla, al mismo tiempo, para aumentar el par de arranque, se debe aumentar la capacidad del motor. Esto hace que la tasa de carga promedio del motor de la unidad de bombeo sea inferior al 30% de la potencia nominal del motor. No sólo aumenta el coste del sistema de propulsión eléctrica, sino que también reduce la eficiencia inherente del motor y desperdicia mucha energía.
Para ilustrar las ventajas de los motores automáticos sin escobillas, a 1400KW, ne =1488r/min, 6KV, Ie =154.A, Ist/Ie=6,38, Mmax/Me=2,3; El motor acciona un ventilador principal y un motor de bobinado de 1400 KW para impulsar la misma carga, y ambos están equipados con arrancadores suaves resistentes al agua (el precio de los arrancadores resistentes al agua es solo el de los arrancadores controlados por silicio y los reactores de saturación magnética) Tome la mitad del arrancador suave como ejemplo para ilustrar su método de diseño, rendimiento de arranque y costo del sistema de arrastre.
3. Motor de jaula de ardilla y su sistema de arrastre
La composición del sistema de arrastre se muestra en la Figura 2. Generalmente consta de un armario de distribución de alta tensión en funcionamiento DL1 y un arrancador. gabinete de distribución de alto voltaje DL2, gabinete del interruptor de aislamiento K, resistencia de agua R y su dispositivo de control, etc. La resistencia al agua R y su dispositivo de control son dos electrodos insertados en un recipiente lleno de líquido conductor, como agua salada, para formar una resistencia. La resistencia es proporcional a la distancia entre los electrodos. Al ajustar la distancia entre las placas de los electrodos, la resistencia se puede ajustar para ajustar la corriente del estator. Si dicha resistencia variable se conecta en serie al circuito del estator del motor, el motor se puede arrancar sin problemas.
Después de conectar la resistencia simétrica trifásica en serie a la bobina del estator del motor:
Arranque el motor después de que la válvula de entrada del ventilador esté completamente cerrada y suponga que el par de aceleración cuando el arranque del motor es el 10 % de la potencia del motor. El par se puede convertir en una tabla (valor estándar) 1:
Deslizamiento 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,05 0,02 Promedio
Velocidad 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 0,95 0,98
Par a plena tensión 1,17 1,21 1,25 1,30 1,35 1,40 1,42 1,53 1,75 2,34 .67 1.27 1.47
Corriente a plena tensión 6,38 6,3 0 6,21 6,10 5,96 5,80 5,61 5,38 5,09 4,53 2,57 1,70 5,14
Par en vacío del ventilador 0,11 0,09 0,08 0,08 0,08 0,10 0,12 0,15 0,18 0,23 0,26 0,31 0,15
Corriente de arranque suave 2,70 2,49 2,35 2,2 8 2,19 2,17 2,17 2,16 2,04 1,70 1,19 0,96 2,03
Tensión del motor 0,42 0,40 0,38 0,37 0,37 0,38 0,39 0,40 0,40 0,38 6 0,56 0,41
Caída de voltaje a través de la resistencia 0,89 0,89 0,88 0,88 0,88 0,87 0 ,86 0,85 0,82 0,75 0,64 0,44 0,80
Par de salida del motor 0,21 0,19 0,18 0,18 0,18 0,20 0,21 0,25 0,28 0,33 0,36 0,25
Potencia de resistencia al agua 2,40 2,20 2,08 2,00 1,92 1,89 1,87 1,83 1 ,68 1,28 0,77 0,43 1,70
En este estado, el tiempo de arranque del motor es de 69 segundos, la energía eléctrica consumida promedio es de 2300 kw y la energía eléctrica consumida es de aproximadamente 44 kwh (puede elevar 475 kg de agua). de 20 ℃ a 100 ℃). Después de arrancar el motor, el operador (o el relé de tiempo) debe cerrar el interruptor de alto voltaje en funcionamiento DL1 y desconectar los interruptores de arranque DL2 y K antes de que se pueda abrir la válvula de carga del ventilador. De lo contrario, el funcionamiento seguro del motor y el arranque. El dispositivo se verá amenazado.
El motor del sistema de arrastre cuesta alrededor de 170.000 yuanes, el gabinete de arranque y el gabinete de interruptores de aislamiento cuestan alrededor de 120.000 yuanes y el reóstato trifásico cuesta alrededor de 120.000 yuanes. Agregue tres cables más, cada uno basado en 30; metros Incluyendo 6 cabezales de cable, cuesta alrededor de 45.000 yuanes Excluyendo el costo de la infraestructura [el volumen del reóstato + gabinete de interruptores de arranque y aislamiento es aproximadamente: (1,7 + 1,2) × 1,2 × 2,8 m3], el costo total seguirá siendo. puede llegar a 455.000 yuanes (excluyendo el motor, es 285.000 yuanes).
4. Motor de bobinado y su sistema de arrastre
El sistema de arrastre del motor de bobinado se muestra en la Figura 3: Cuando el motor arranca, se conecta una resistencia R al circuito del rotor después del arranque. , cortocircuite la resistencia del rotor en serie. El principio de cambio de la resistencia al agua del motor bobinado es el mismo que el del motor de jaula de ardilla. La diferencia es que la resistencia al agua está conectada en serie al circuito del rotor del motor. Reduce la corriente de arranque del motor y aumenta la. par de arranque del motor. Después de conectar la resistencia simétrica trifásica en serie al rotor del motor bobinado: la mayor diferencia entre la fórmula anterior y el motor de jaula de ardilla es que la resistencia de arranque del motor de jaula de ardilla solo aumenta el denominador del par de arranque, es decir, reduce la corriente de arranque del motor. El par de arranque del motor se reduce, además, el motor es una carga inductiva durante el proceso de arranque y todo el voltaje de la fuente de alimentación se aplica a la resistencia de arranque; consumo de energía de la resistencia de arranque. El motor bobinado supera las deficiencias anteriores.
Cuando Rst》(x1+x2), el par del motor es inversamente proporcional a Rst/S, y la corriente es inversamente proporcional a Rst/S; el voltaje de salida del rotor es proporcional a la tasa de deslizamiento S. Según esta relación, sobre la base del par de resistencia de arranque del ventilador, más el par nominal del motor, el motor acelera para arrancar al 100% del par nominal, y la velocidad, el par, la corriente y la potencia de resistencia del motor pueden calcularse.
Tasa de deslizamiento 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,05 0,02 Velocidad media
Velocidad 0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80. 90 0,95 0,98
Corriente del motor 1,11 1,09 1,08 1,08 1,08 1,10 1,12 1,15 1,18 1,23 1,26 1,31 1,15
Caída de tensión en la resistencia 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30. 20 0 ,10 0,05 0,02 0,46
Motor par de salida 1,11 1,09 1,08 1,08 1,08 1,10 1,12 1,15 1,18 1,23 1,26 1,31 1,15 Potencia de resistencia al agua 1,11 0,98 0,86 0,76 0,65 0,55 0,45 0,34 0,24 0. 12 0,06 0,03 0,51
Se ve claramente de la Tabla 2 resulta que cuando la corriente de arranque de un motor bobinado es casi 1/2 veces menor que la de un motor de jaula de ardilla, el par de arranque aumenta más de 4 veces, el tiempo de arranque se reduce a 1 /10 veces (6,9 segundos), y se consume la resistencia de arranque. La energía eléctrica se reduce aproximadamente 33 veces (1,3 Kw) (solo se calientan 14,4 kg de agua de 20 ℃ a 100 ℃).
El sistema de arrastre: el motor de bobinado cuesta alrededor de 230.000 yuanes, el reóstato trifásico + armario de distribución de cortocircuito cuesta alrededor de 100.000 yuanes, es necesario agregar tres cables de bajo voltaje de 3 × 240 mm2 como rotor; Cables conductores actuales, cada uno con una longitud de 30 metros, más 6 cabezales de cable, cuesta alrededor de 25.000 yuanes, excluyendo los costos de infraestructura, el costo total alcanzará los 355.000 yuanes.
5. Motor automático sin escobillas y su método de implementación
El sistema de accionamiento del motor automático sin escobillas se muestra en la Figura 4. No requiere la adición de un gabinete de control de arranque ni dispositivos de control complejos. Para lograr un arranque suave del motor se necesita un armario de distribución. Su rendimiento eléctrico principal es equivalente al de un motor asíncrono bobinado equipado con un arrancador suave con resistencia de agua. La diferencia es que durante el proceso de arranque del motor, la resistencia de arranque insertada en serie en el rotor aumenta a medida que aumenta la velocidad del motor. disminuye automáticamente de acuerdo con la ley del cuadrado de la velocidad del motor, y cuando la velocidad del motor alcanza aproximadamente el 90% de la velocidad nominal, la resistencia de arranque cae a cero. Garantiza que el dispositivo de arranque esté completamente sincronizado con el proceso de arranque del motor y supera los peligros causados por el complicado dispositivo de arranque y el costo excesivo de los anillos colectores y escobillas de carbón enrollados del motor y los motores de jaula de ardilla.