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電機的五種啟動方式原理對比,你應該知道!

時間:2020-07-07 來源:機器人在線 閱讀:5421

機器人電動機是工業機器人啟動的引擎,電動機在啟動的時候方式各種各樣,有直接啟動,自耦減壓啟動,Y-Δ 降壓啟動,軟啟動器啟動,變頻器啟動等等方式。那么他們的原理是什么?有什么不同呢?


1、全壓直接啟動


在電網容量和負載兩方面都允許全壓直接啟動的情況下,可以考慮采用全壓直接啟動。


優點是操縱控制方便,維護簡單,而且比較經濟。主要用于小功率電動機的啟動,從節約電能的角度考慮,大于11kW 的電動機不宜用此方法。


2、自耦減壓啟動


利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應不同負載啟動的需要,又能得到更大的啟動轉矩,是一種經常被用來啟動較大容量電動機的減壓啟動方式。


它的最大優點是啟動轉矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,啟動轉矩可達直接啟動時的64%。并且可以通過抽頭調節啟動轉矩。至今仍被廣泛應用。



3、Y-Δ啟動


對于正常運行的定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動機來說,如果在啟動時將定子繞組接成星形,待啟動完畢后再接成三角形,就可以降低啟動電流,減輕它對電網的沖擊。這樣的啟動方式稱為星三角減壓啟動,或簡稱為星三角啟動(Y-Δ 啟動)。


采用星三角啟動時,啟動電流只是原來按三角形接法直接啟動時的1/3。如果直接啟動時的啟動電流以6~7Ie 計,則在星三角啟動時,啟動電流才2~2.3 倍。這就是說采用星三角啟動時,啟動轉矩也降為原來按三角形接法直接啟動時的1/3。


適用于無載或者輕載啟動的場合。并且同任何別的減壓啟動器相比較,其結構最簡單,價格也最便宜。除此之外,星三角啟動方式還有一個優點,即當負載較輕時,可以讓電動機在星形接法下運行。此時,額定轉矩與負載可以匹配,這樣能使電動機的效率有所提高,并因之節約了電力消耗。


4、軟啟動器


這是利用了可控硅的移相調壓原理來實現電動機的調壓啟動,主要用于電動機的啟動控制,啟動效果好但成本較高。因使用了可控硅元件,可控硅工作時諧波干擾較大,對電網有一定的影響。


另外,電網的波動也會影響可控硅元件的導通,特別是同一電網中有多臺可控硅設備時。因此可控硅元件的故障率較高,因為涉及到電力電子技術,因此對維護技術人員的要求也較高。


5、變頻器


變頻器是現代電動機控制領域技術含量最高,控制功能最全、控制效果最好的電機控制裝置,它通過改變電網的頻率來調節電動機的轉速和轉矩。因為涉及到電力電子技術,微機技術,因此成本高,對維護技術人員的要求也高,因此主要用在需要調速并且對速度控制要求高的領域。


減壓啟動、軟啟動、變頻啟動的優缺點對比


減壓啟動,常見的是星-三角啟動,缺點是啟動力矩小,僅適用于無載或輕載啟動。優點是價格便宜。


軟啟動,可以設置啟動時間和啟動初始力矩對設備實現軟啟動與軟停止,并能限制啟動電流,價格適中。


變頻啟動,能根據設定時間平滑啟動,并讓設備運行在設定頻率,價格較高。



減壓啟動、軟啟動、變頻啟動性能原理對比


1、軟啟動器是晶閘管交流調壓技術與功率因數控制技術的結合,是通過晶閘管調壓實現電機軟啟動、軟停車,不具備調速功能。


2、變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電機控制(調速)裝置。通過變頻控制電機運行(電壓也隨頻率變化,如v/f恒定),是真正的高效調速方式,效率很高。變頻器能夠實現真正的軟啟動、軟停止和高效調速。


3、減壓啟動一般常見的方式是自耦減壓起動和Y-Δ 起動兩種,自耦減壓起動它的最大優點是啟動轉矩較大,當其繞組抽頭在80%處時,起動轉矩可達直接啟動時的64%。并且可以通過抽頭調節啟動轉矩。至今仍被廣泛應用。


Y-Δ適用于無載或者輕載啟動的場合。并且同任何別的減壓啟動器相比較,其結構最簡單,價格也最便宜。除此之外,星三角啟動方式還有一個優點,即當負載較輕時,可以讓電動機在星形接法下運行。此時,額定轉矩與負載可以匹配,這樣能使電動機的效率有所提高,并因之節約了電力消耗。


減壓啟動、軟啟動、變頻啟動綜合分析


1、價格問題


自然是變頻器最貴,Y-Δ、自耦減壓啟動相對便宜。對于投入較小的項目,經濟性就會成為首選。


2、可控問題


Y-Δ、自耦減壓啟動簡單,但僅僅只是啟動。但在自動化程度高的場合,估計就會使用得較少,甚至軟啟也少。而通過變頻器調控電機,包括轉速、電壓等就遠不是減壓啟動、軟啟動所能比擬的。所以變頻器在大型或自動化程度高的生產線就是首選了。


3、組網通訊


變頻器本身可以通過自身集成的或擴展的通訊口實現網絡監控。軟啟還能做一些監控,但要實現電機的實時監控,也是減壓啟動、軟啟動所不能比擬的。


4、維護方面


由于Y-Δ、自耦減壓啟動本身就比較簡單,自然維護起來也最簡單。我其實很反對使用軟啟,如果不選擇變頻器,肯定會直接選擇Y-Δ或自耦減壓啟動。


變頻器能完成實現電機的軟啟軟停,所以在相對負載較大的場合,Y-Δ、自耦減壓啟動或軟啟動都比不上變頻器。



補充知識對比


  1. 軟啟動器和變頻器


變頻器和軟啟動設備都屬于降壓啟動范疇,變頻器雖然降頻后大部分會降壓,但是,恒轉矩是全壓。


軟啟動是通過改變晶閘管的導通角來達到由電壓0到全電壓的啟動過程。


變頻器是全程控制,而且可以由儀表信號來控制任何時段的電機轉速,軟啟動器只能在電機啟動和停止時起到降壓的目的。


2.電機啟動方式大類比


電動機啟動常用方法:全壓直接啟動、自耦減壓啟動、Y-Δ啟動、軟啟動、變頻啟動等。


在電網和負載兩方面都允許的情況下,電動機以直接啟動為宜,因為操縱控制方便,而且比較經濟。


自耦減壓啟動經常被用來啟動較大容量鼠籠式異步電動機,雖然自耦減壓啟動是一種老式的起動設備,但利用自耦變壓器的多抽頭減壓,既能適應多種負載起動的需要,又能得到更大的啟動轉矩,加之還因裝設有熱繼電器和低電壓脫扣器而具有完善的過載和失壓保護而被廣泛應用。


星三角啟動方式電流特性很好,而轉矩特性差,故只適應于無載或輕載啟動的場合,但這種方式結構最簡單,價格最便宜,在輕載運行中可以節約電力消耗。


以上這些啟動方式都屬于有級減壓啟動,存在明顯缺點,即啟動過程中出現二次沖擊電流。


3.軟啟動與傳統減壓啟動方式對比


①無沖擊電流


軟啟動器在啟動電機時,通過逐漸增大晶閘管導通角,使電機啟動電流從零線性上升至設定值。對電機無沖擊,提高了供電可靠性,平穩啟動,減少對負載機械的沖擊轉矩,延長機器使用壽命。


②有軟停車功能


即平滑減速,逐漸停機,它可以克服瞬間斷電停機的弊病,減輕對重載機械的沖擊,避免高程供水系統的水錘效應,減少設備損壞。


③啟動參數可調


根據負載情況及電網繼電保護特性選擇,可自由地無級調整至最佳的啟動電流。


軟啟動器和變頻器是兩種完全不同用途的產品,變頻器是用于需要調速的地方,其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率;軟啟動器實際上是個調壓器,用于電機啟動時,輸出只改變電壓并沒有改變頻率。


變頻器具備所有軟啟動器功能,但它的價格比軟啟動器貴得多,結構也復雜得多。

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