电动机直接启动与变压器容量的关系
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电动机直接启动与变压器容量的关系电机直接起动与变压器容量交流电机的关系因其结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉、转子惯量小而得到广泛应用,但其启动电流高达电动机额定电流的5 ~ 10倍,这不仅造成电动机和拖动设备的电气和机械损坏,而且造成电网电压下降,影响同一电网中其他电气设备的运行。
为了保证电动机启动时的端电压要求,避免对同一电网中其他电气设备的运行造成影响,有必要增加电力变压器的容量。
一般来说,需要直接启动的电机功率不超过变压器容量的20%。
不需要频繁直接起动的电机功率不超过变压器容量的30%。
如果直接启动,不仅要增加变压器的一次投资,更重要的是要增加变压器的基本电费(容量电费)。
因此,这种起动方法很少用于大型电动机。
需要降压启动和软启动方法。
验证电机直接启动的经验公式以下经验公式可用于确定电机是否可以直接启动:在公式中:C系数随总供电容量的比值而变化,如下表所示;IQ-电机启动电流,安培;电机的额定电流,安培;总功率容量1电机容量10.750 0.625 0.550 0.500 0.465 0.438 0.417 0.400 0.381 0.375 1.52 2.53 3.54 4.55 5.56案例:设置总功率容量2000千瓦和电机容量910千瓦然后:从表中发现c值为0.625,因此在这种情况下可以直接启动电机三相异步电动机三相异步电动机的启动控制电路具有结构简单、运行可靠、经久耐用、价格低廉、维护方便等一系列优点。
与同等容量的DC电机相比,异步电机还具有体积小、重量轻、转动惯量小的特点因此,异步电动机广泛应用于工矿企业三相异步电动机的控制电路主要由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等带触点的电器组成。
三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和卷绕式异步电动机。
它们的结构和起动方法不同,起动控制电路也大不相同。
1、鼠笼异步电动机全电压起动控制电路在许多工矿企业中,鼠笼异步电动机的数量约占电驱动设备总数的85%在变压器容量允许的情况下,鼠笼式异步电动机应尽可能直接全电压启动,这样不仅可以提高控制电路的可靠性,还可以减少电器的维护工作量。
电机多大才需降压启动
1、电动机功率大于10kW;
2、电动机功率大于50kW;
3、电动机功率大于变压器容量的20%;
4、经常启动的电机,启动时造成的电压降大于10%;
5、偶尔启动的电机,启动时造成的电压降大于15%。
还有好像是个经验公式,通过代入公式计算后来确定是否降压启动,
望知道该公式的朋友补充一下。
对1、2两项,似乎没有根据,现实中上百、数百千瓦的电动机都有全压直接启动的。
对3项,变压器是空载吗?
对4、5项,实际当中又如何掌控?难道是实际测量吗?
实际上采用降压启动的主要目的,就是避免影响其它设备的正常工作。
如果没有其它设备,只有变压器与电动机,那么电动机的功率可以接近变压器的容量,考虑到功率因数、效率等因素,一般电动机功率为变压器容量的80%,都可以直接启动,或者变压器与电动机同时启动。
现实中绝大多数的大电机启动时,变压器或多或少还有其它负荷,那么其它负荷的多少也是要考虑的因素之一。
电动机直接启动与变压器容量的关系交流电动机以其结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜、转子惯量小等特点,得到了最广泛的应用。
但其启动电流高达电机额定电流的5~10倍,不仅对电动机及所拖动的设备造成电气和机械损伤,而且引起电网电压下降,影响同一电网的其他电气设备的运行。
为了保证电动机启动时对端电压的要求和避免对同一电网的其他电气设备的运行的影响,就需要增大电源变压器的容量,一般来说,需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的20%;不需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的30%。
如果采用直接启动方式,不仅需要增大变压器的一次投资,而且更重要的是增大了变压器的基本电费(容量电费)。
因此,这种启动方式,大型电动机已极少采用。
需要采用降压启动和软启动方式。
验证电动机能否直接起动的经验公式电动机能否直接起动,可有下列经验公式来确定:式中:C——系数,随电源总容量的比值而变动,见下表;I Q——电动机的起动电流,安;I——电动机额定电流,安;n电源总容量1 1.52 2.53 3.54 4.5 5 5.5 6电动机容量C 1 0.750 0.625 0.550 0.500 0.465 0.438 0.417 0.400 0.381 0.375例:设电源总容量为2000千瓦,电动机的容量为910千瓦。
则:从表中查出C值为0.625因此,在这种情况下电动机是可以直接起动的。
三相异步电动机的启动控制线路三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,坚固耐用,价格便宜,维修方便等一系列优点。
与同容量的直流电动机相比,异步电动机还具有体积小,重量轻,转动惯量小的特点。
因此,在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。
三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。
三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机,二者的构造不同,启动方法也不同,其启动控制线路差别很大。
一、鼠笼式异步电动机全压启动控制线路在许多工矿企业中,鼠笼式异步电动机的数量占电力拖动设备总数的85%左右。
电动机直接启动其功率不大于变压器的百分之多少?电动机直接启动是其功率不大于变压器的百分之多少?不超过变压器额定容量的30%,均可全压起动。
理论上是30%,不过现实很少,特别是工艺专业有特殊要求时,很多小泵都咬降压启动。
准确地说,用户由专用变压器供电时,电动机的容量小于变压器容量的20% 就可以直接启动,对于不经常启动的电动机可以放宽到30%。
可以计算一下,以电机启动时的电压不低于额定值的95%为计算值,变压器(油变)的Uk%一般在5%左右,电机的起动电流为额定值的7倍。
95%X380=361V400-361=39V变压器额定电流时输出为380V,就是Uk%=5%的电压降为20V,电流为In,那么,压降39V时,变压器的电流是 1.95In。
电机启动电流Iq=7P/(1.732X0.380X0.85X0.89)cosφ=0.85,效率=0.89Iq=7P/0.5=3.5P这样就有1.95In>3.5P的论证公式In是变压器的额定电流,就用变压器容量来直接代入,得1.95S>3.5P0.557S>P得到,变压器容量与直接起动电机功率的关系,最大电机功率是变压器容量的55.7%。
电机的启动方法与配电变压器的选择1.问题的提出:电机启动时的电流一般是电机额定电流的2~7倍,这对电网有较大的影响,国家标准电能质量供电电压允许偏差(GB 12325—90)规定10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。
国家标准GB-T-3811-2008 起重机设计规范7.2.1.2规定电压波动不得超过额定值的±10%,这样,如何选择配电站的降压变压器呢?2.单电动机直接启动场合的降压变压器容量的选择:2.1由于电机采用直接启动的方法电路简单,价格低廉,对于主要运行设备是风机(泵类)的企业,采用直接启动的方案,无疑会减少该企业的综合投资费用。
拖动风机(泵类)的电动机一般都是四极(或二极)鼠笼型电动机,它们的直接启动电流时额定电流的6倍,如果只有一台380V三相鼠笼电机直接启动,电网电压下降15%——已经超过了最大±10%的标准,则电动机启动电流Iq的安培数与降压变压器次级容量S2的KV A数由下式计算可见:S2=√3[380V-15%380V]Iq/1000 cosФ=1.732(380-57) Iq /0.85*1000=1.73*323*Iq /850= 559.436Iq/850=0.66Iq则有:S2= 0.66Iq 式(1)由于变压器的平均功耗为7.5%,则变压器容量S与S2的关系为:S=(100+7.5)% S2=1.075S2则有:S= 1.075S2 式(2)根据上述式(1)、式(2),我们选择电动机直接启动的方案时电动机功率P与变压器容量S配备见下表(1)2.2.数台电动机直接启动场合的降压变压器容量的选择当用户有N台电机同时启动时,则有:S=1.075*N*S2*=N*(1.075*0.66)Iq=0.71*N*Iq, 通常,电动机直接启动时:Iq(A)=12*P(KW),则有:S(Kva)=0.71*N*Iq=0.71*N*12P=8.52*N*P(KW) 式(3)假设,有2台30KW的电动机直接启动,需要配备多大的降压变压器呢?根据式(3)有S(Kva)=8.52*N*P=8.52*2*30=511.2KVa3.单电动机采用变频器启动场合的降压变压器容量的选择:3.1采用变频器启动的鼠笼型电动机,它们的启动电流时额定电流的可以控制在额定电流的2倍,如果只有一台380V三相鼠笼电机用变频器启动,电网电压下降15%——已经超过了最大±10%的标准,则电动机启动电流Iq的安培数与降压变压器次级容量S2的KV A 数由下式计算可见:S2=√3[380V-15%380V]Iq/1000 cosФ=1.732*(380-57)*Iq /0.85*1000=1.73*323*Iq /850= 559.436Iq/850=0.66Iq则有:S2= 0.66Iq 式(1)由于变压器的平均功耗为7.5%,则变压器容量S与S2的关系为:S=(100+7.5)% S2=1.075S2则有:S= 1.075S2 式(2)根据上述式(1)、式(2),我们选择电动机直接启动的方案时电动机功率P与变压器容量S配备见下表(1)3.2.数台电动机用变频器启动场合的降压变压器容量的选择当用户有N台电机同时启动时,则有:S=1.075*N*S2*=N*(1.075*0.66)Iq=0.71*N*Iq, 通常,采用变频器启动时Iq(A)=4*P(KW), 则有:S(Kva)=0.71*N*Iq=0.71*N*4P=2.84*N*P(KW) 式(4)假设,有2台30KW的电动机采用变频器启动,需要配备多大的降压变压器呢?根据式(4)有S(Kva)=2.84*N*P=2.84*2*30=170.4Kva4.投资比较比较直接启动与用变频器启动,我们可以看到,直接启动方案不需变频器,但降压变压器的容量要大些,具体费用比较见表(3)据表(3)分析,同一个企业:4.1采用直接启动电动机,他的变压器采购成本是8.52*N*P,但是变频器的采购成本是零;4.2采用变频器启动电动机,他的变压器采购成本减少了2/3*8.52*N*P,但是增加了1.2N*P 变频器的采购成本;4.3假设目前每千伏安变压器的价格是0.0375万元,每千瓦变频器的价格是0.1万元,,那么,采用直接启动与用变频器启动的价格比较——值得注意的是变频器的实际使用寿命一般是2年——见表(4):5.结论通过分析比较,我们可以看到,在可以采用直接启动的机械,如风机、水泵等,采用直接启动的方法不但控制维护简单可靠,而且3年的综合投资交采用变频器调速的要少。
22kw电动机星角启动与直起的经验普通22kw电机(非Y系列)如果负载侧有减速机且带负载可以直接启动!但必须保证,接触器容量足够大,变压器容量足够大(不得超出变压器容量20%)!,无减速机时须空载启动,因为转速较高,启动电流很大可以达到300安培,,另外,一个重要因素变压器容量足够大就可以直接启动,无论是十几kw还是几百kw!这点很重要。
这时22k 电机45个电流,导线选用10到16个平方(铜线BRV只有10mm和16mm两个规格)根据启动频率,工作时间,压降负载性质等因素选择!我们采用了16个平的!接触器按原则只要大于1.3倍额定电流选择接触器就可,可现在是采用直接启动,需要另外考虑,当然,接触器容量不怕大,越大越好!(越大越贵,但太小了维修频率就上去了,可以自己考虑)这里可以考虑CJX2-9508,或者CJ20-100(价格都在400元左右,当然,我们俩安装电柜为了安全考虑采用了更大一级的CJ20-160价格在600左右,两个就是1200元),还要注意一点,CJX2体形较小,CJ20系列体形较大,,至于断路器,直接启动100A的就足够了!!这样成本就出来了,三根接触器至电机的16mm铜线,加2个160A的接触器外加一个100A的断路器!现有22kw6极Y系列三相异步电动机,额定电流44.5A,转速735r/min,经减速机(或齿轮)启动时带十吨左右负载!!须正反转!现有两种启动方法;直接启动和降压启动,直接启动刚才已经说了,分析:22kw电机直接启动时启动瞬时电流45乘(5-7取6)等于270A 电流,采用星角启动电流降为√3/3但启动转矩也降为1/3,如果电机为普通三相电机,无法带负载启动!转矩不足,但现在是采用Y系列电机,启动转矩是额定转矩的1.5到3倍!!则采用星角启动时电机可以带负载启动!!(星角启动适用于普通非Y系列电机轻载启动),这时采用正反转星角启动电路,须采用5个接触器,CJX2-6511,4个,CJX2-4011,1个。
电机启动电流与配电变压器的选择:电机的启动方法与配电变压器的选择1.问题的提出:电机启动时的电流一般是电机额定电流的2~7倍,这对电网有较大的影响,国家标准电能质量供电电压允许偏差(GB 12325—90)规定10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。
国家标准GB-T-3811-2008 起重机设计规范7.2.1.2规定电压波动不得超过额定值的±10%,这样,如何选择配电站的降压变压器呢?2.单电动机直接启动场合的降压变压器容量的选择:2.1由于电机采用直接启动的方法电路简单,价格低廉,对于主要运行设备是风机(泵类)的企业,采用直接启动的方案,无疑会减少该企业的综合投资费用。
拖动风机(泵类)的电动机一般都是四极(或二极)鼠笼型电动机,它们的直接启动电流时额定电流的6倍,如果只有一台380V三相鼠笼电机直接启动,电网电压下降15%——已经超过了最大±10%的标准,则电动机启动电流Iq的安培数与降压变压器次级容量S2的KV A数由下式计算可见:S2=√3[380V-15%380V]Iq/1000 cosФ=1.732(380-57) Iq /0.85*1000=1.73*323*Iq /850= 559.436Iq/850=0.66Iq则有:S2= 0.66Iq 式(1)由于变压器的平均功耗为7.5%,则变压器容量S与S2的关系为:S=(100+7.5)% S2=1.075S2 则有:S= 1.075S2 式(2)根据上述式(1)、式(2),我们选择电动机直接启动的方案时电动机功率P与变压器容量S配备见下表(1)2.2.数台电动机直接启动场合的降压变压器容量的选择当用户有N台电机同时启动时,则有:S=1.075*N*S2*=N*(1.075*0.66)Iq=0.71*N*Iq, 通常,电动机直接启动时:Iq(A)=12*P(KW), 则有:S(Kva)=0.71*N*Iq=0.71*N*12P=8.52*N*P(KW) 式(3)假设,有2台30KW的电动机直接启动,需要配备多大的降压变压器呢?根据式(3)有S(Kva)=8.52*N*P=8.52*2*30=511.2KVa3.单电动机采用变频器启动场合的降压变压器容量的选择:3.1采用变频器启动的鼠笼型电动机,它们的启动电流时额定电流的可以控制在额定电流的2倍,如果只有一台380V三相鼠笼电机用变频器启动,电网电压下降15%——已经超过了最大±10%的标准,则电动机启动电流Iq的安培数与降压变压器次级容量S2的KV A 数由下式计算可见:S2=√3[380V-15%380V]Iq/1000 cosФ=1.732*(380-57)*Iq /0.85*1000=1.73*323*Iq /850= 559.436Iq/850=0.66Iq则有:S2= 0.66Iq 式(1)由于变压器的平均功耗为7.5%,则变压器容量S与S2的关系为:S=(100+7.5)% S2=1.075S2 则有:S= 1.075S2 式(2)根据上述式(1)、式(2),我们选择电动机直接启动的方案时电动机功率P与变压器容量S配备见下表(1)3.2.数台电动机用变频器启动场合的降压变压器容量的选择当用户有N台电机同时启动时,则有:S=1.075*N*S2*=N*(1.075*0.66)Iq=0.71*N*Iq, 通常,采用变频器启动时Iq(A)=4*P(KW), 则有:S(Kva)=0.71*N*Iq=0.71*N*4P=2.84*N*P(KW) 式(4)假设,有2台30KW的电动机采用变频器启动,需要配备多大的降压变压器呢?根据式(4)有S(Kva)=2.84*N*P=2.84*2*30=170.4Kva4.投资比较比较直接启动与用变频器启动,我们可以看到,直接启动方案不需变频器,但降压变压器的容量要大些,具体费用比较见表(3)据表(3)分析,同一个企业:4.1采用直接启动电动机,他的变压器采购成本是8.52*N*P,但是变频器的采购成本是零;4.2采用变频器启动电动机,他的变压器采购成本减少了2/3*8.52*N*P,但是增加了1.2N*P变频器的采购成本;4.3假设目前每千伏安变压器的价格是0.0375万元,每千瓦变频器的价格是0.1万元,,那么,采用直接启动与用变频器启动的价格比较——值得注意的是变频器的实际使用寿命一般是2年——见表(4):5.结论通过分析比较,我们可以看到,在可以采用直接启动的机械,如风机、水泵等,采用直接启动的方法不但控制维护简单可靠,而且3年的综合投资交采用变频器调速的要少。
多少千瓦电机能直接起动之老阳三干创作鼠笼电机直接启动时,启动电流很大,由于时间短,对电机自己不会造成危害,是允许直接起动的。
因直接启动电流很大,直起时,搞欠好,会造成其他用电设备无法正常工作。
这样,对电机供电的变压器容量提出要求:对不经常启动的电动机的容量(KW 数),一般不宜超出变压器容量(KVA数)的30%;对于经常启动的电动机的容量,则不宜超出变压器容量的20%。
判断低压电网是否允许某电动机直接起动的公式如下:Ist/In<=0.75+Sn/4Pn式中:Ist ——电动机的直接起动时的起动电流,单位为 A In ——电动机的额定电流,单位为 A 0 Sn ——电力变压器的容量Pn ——电动机的容量,单位为kW 电动机起动时对电力变压器发生了冲击,如果电压降低了25%则被认为越过了电网能够承受的极限,此时必须对电动机采取降压起动的措施。
上式为电动机在低压电网中的直接起动判据一般电动机的直接起动电流为额定电流7倍左右,若:Ist/In=6.75则按公式Ist/In<=0.75+Sn/4Pn 得出Pn<=Sn/24,就是允许变压器容量1/24的电动机直起。
假定系统的电力变压器为630kVA,而电动机的功率是22kW,我们来计算:0.75+630/4*22=7.9只要电动机的起动电流与额定电流之比小于此值,则此电机允许直接起动。
假定电动机的功率是55kW,我们再来计算:0.75+630/4*55=3.61若此电机起动时电流之比小于或等于此值,则此电机允许直接起动;若大于此值,则必须采取降压起动措施从上式中可以得出结论:在低压电网中是否允许电动机直接起动是由电网容量或者说由电力变压器的容量来决定的。
电动机起动电流一般为4~8.4倍,这是最新的IEC60947中对断路器呵护电动机的参数设定的依据,而不是过去的5~7倍。
由于大容量电动机起动时电流较大,所以可能会在输送电的电缆阻抗中发生较大的压降,而电动机的起动力矩由于电压的平方成正比,所以如果电动机的接线盒上的电压比额定电压降太多的话,则有可能造成电动机起动时间延长,甚至起动不起来。
多大功率电动机能直接起动?实际工作中经常遇到这样的问题,30kW电动机能直接起动吗?多大功率以上电动机不能直接起动?或者说多大功率以下可以直接起动?下面主要在电压降影响层面探讨这个问题,同时兼顾其他因素影响。
以最常见的笼型电动机为例,全压起动是最简单、最经济、最可靠的起动方式,只要符合规定的条件,就应采用这种起动方式。
主要考虑的条件有两个,即配电母线电压降和额定容量在变压器的占比,别无其他条件。
诸如电动机额定容量超变压器容量3%和多少千瓦以上不能直接起动的说法不够严谨!30kW电动机能直接起动吗?如果是30kV·A的杆架式变压器,显然不能,如果是大厦中2500kV·A的干式变压器,显然可以。
如果是630kV·A的箱式变压器,行不行?如何判断?知识储备一:GB 50055—2011的2.2.2条中交流电动机起动时,配电母线上的电压应符合下列规定:配电母线上接有照明或其他对电压波动较敏感的负荷,电动机频繁起动时,不宜低于额定电压的90%;电动机不频繁起动时,不宜低于额定电压的85%。
配电母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷,不应低于额定电压的80%。
配电母线上未接其他用电设备时,可按保证电动机起动转矩的条件决定;对于低压电动机,尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。
知识储备二:常见机械所需的起动转矩可在额定转矩的12%~150%的大范围变化,相应的笼型电动机端子电压为额定电压的35%~120%。
知识储备三:从过去30kV·A的杆架式变压器,到小区630kV·A 的箱式变压器,直到大厦中2500kV·A的干式变压器,相差近百倍!知识储备四:计算公式为,电动机起动时母线电压降百分数=变压器短路阻抗百分值×(起动电流+起动时刻变压器已有负荷电流)/变压器额定电流。
知识储备五:一般变压器负荷率不宜超过85%,按最不利情况,考虑变压器正常负荷率在80%~85%,当电动机额定容量不超过变压器额定容量2%时,也就是起动容量不超过变压器额定容量的15%的情况下,变压器低压侧电压仍然略高于380V,计算中可按380V计算,结果偏保守。
浅谈大电机启动及对变压器的影响摘要:三相交流电动机自诞生以来,它的起动问题一直是人们不断研究和探讨的问题,并不断地取得新的成果。
笼型三相异步电动机起动方式一般有全压起动(或称直接起动)和降压起动和变频起动三种方式。
降压起动包括星形—三角形起动、自耦变压器降压起动、延边三角形降压起动和软起动等方式。
设计过程中,应根据电动机所接负载性质选择合适的起动方式,尽量降低起动过程压降对其他负荷影响,减少自身大电流起动发热对绕组绝缘的损伤,同时选择合适的变压器容量。
本文就目前常用的几种异步电动机起动方式简要分析。
关键词:电机起动;软启动器;变压器容量全压起动是一种最简单的起动方法,按实际工程经验,当电机额定功率小于22kW时一般可采用直接起动。
起动电流可达电机额定电流的4~8.4倍,轻载负荷起动时间小于10S,,重载起动时间大于10S。
由于起动电流大,会造成变电所母线产生压降,使与电动机接在同一母线上其他设备受到影响,甚至无法正常工作,压降过大也会使电动机本身端子电压降低,无法正常起动。
针对上述情况,一些降压起动方式应运而生。
一、“Y—△”降压起动“Y—△”降压起动具有结构简单,造价低廉的特点,是比较常用的一种起动方式,尤其在消防泵等严禁要求电力电子器件起动的设备应用广泛。
“Y—△”起动接线如图1所示,主回路断路器、接触器和热继电器等组成,控制回路由按钮、时间继电器等组成,利用不同时间电动机3个绕组6个接线端子不同组合方式实现降压起动。
图1 星形——三角形起动接线图起动阶段接触器KM1和KM3闭合,电动机绕组接法为星形接法,每个绕组电压为220V,起动电流为(为每相等效阻抗)。
延时一段时间后接触器KM2闭合,KM3断开,此时电动机绕组为三角形接法,每相绕组电压为线电压380V,运行电流为,此状态为电动机额定运行工况。
由以上分析可知电动机星形接法电流为三角形正常运行时电流的1/3,利用这一点可使电动机顺利启动,变电所母线上电压降幅度较小,但此起动方式电动机转矩降低,同时星三角转换时对电网有二次冲击。
对电动机启动是否采纳软启的条件:
a.机械设备不允许电机直接启动
b.电机的容量大于10%—15%主变压器的容量;
c.启动过程中电压降△U大于15%Un。
之南宫帮珍创作
(原规定30KW)时允许直接启动。
如果功率大于7.5kW,而电源容量较大,满足下式时,电动机也可直接启动:启动电流/电动机额定电流≤[3+电源总容量(kVA)/电动机容量(kVA)]/4。
国家规定7.5KW以上电机都要降压启动(原规定是30KW),你这要分情况;你的变压器是电机额定容量的3倍以上,就可以直接启动
通常,7瓦千以下的异步电动机均可直接启动.而7瓦千以上的电动机不克不及直接启动,需要用其他方法启动,但实际上没有什么严格的规定,而要根据电源的容量大小,启动次数,和允许干扰的程度及电动机的形式等来决定的. 一般来说由变压器供电时不经常起动的电动机容量应不大于变压器容量的30%而经常启动的电动机的容量应不超出变压器的20%....允许直接启动的电动机的最大容量应以启动时造成的电压降落不超出额定电压的5%为原则.....
满足下列条件可以直接启动:1、启动时对电网造成的电压降不超出规定值。
一般需要经常启动的,其压降不得超出10%,偶尔启
动时不超出15%。
在包管生产机械所要求的启动转矩而又不影响其他用电设备的正常工作时,其压降可允许为20%或更大一些。
2、启动功率不超出供电设备和电网的过载能力。
对于变电所供电的,经常启动时,不大于变压器容量的20%,不经常启动时,不大于变压器容量的30%。
对于高压线路供电的,不超出线路短路容量的3%。
对于变压器-电动机组,要求电动机功率不大于变压器容量的80%。
电动机直接启动与变压器容量的关系交流电动机以其结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜、转子惯量小等特点,得到了最广泛的应用。
但其启动电流高达电机额定电流的5~10倍,不仅对电动机及所拖动的设备造成电气和机械损伤,而且引起电网电压下降,影响同一电网的其他电气设备的运行。
为了保证电动机启动时对端电压的要求和避免对同一电网的其他电气设备的运行的影响,就需要增大电源变压器的容量,一般来说,需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的20%;不需要经常直接启动的电动机其功率不大于变压器容量的30%。
如果采用直接启动方式,不仅需要增大变压器的一次投资,而且更重要的是增大了变压器的基本电费(容量电费)。
因此,这种启动方式,大型电动机已极少采用。
需要采用降压启动和软启动方式。
验证电动机能否直接起动的经验公式电动机能否直接起动,可有下列经验公式来确定:式中:C——系数,随电源总容量的比值而变动,见下表;I——电动机的起动电流,安;QI——电动机额定电流,安;n电源总容量1 1.52 2.53 3.54 4.5 5 5.5 6电动机容量C 1 0.750 0.625 0.550 0.500 0.465 0.438 0.417 0.400 0.381 0.375例:设电源总容量为2000千瓦,电动机的容量为910千瓦。
则:从表中查出C值为0.625因此,在这种情况下电动机是可以直接起动的。
三相异步电动机的启动控制线路三相异步电动机具有结构简单,运行可靠,坚固耐用,价格便宜,维修方便等一系列优点。
与同容量的直流电动机相比,异步电动机还具有体积小,重量轻,转动惯量小的特点。
因此,在工矿企业中异步电动机得到了广泛的应用。
三相异步电动机的控制线路大多由接触器、继电器、闸刀开关、按钮等有触点电器组合而成。
三相异步电动机分为鼠笼式异步电动机和绕线式异步电动机,二者的构造不同,启动方法也不同,其启动控制线路差别很大。
一、鼠笼式异步电动机全压启动控制线路在许多工矿企业中,鼠笼式异步电动机的数量占电力拖动设备总数的85%左右。
在变压器容量允许的情况下,鼠笼式异步电动机应该尽可能采用全电压直接起动,既可以提高控制线路的可靠性,又可以减少电器的维修工作量。
电动机单向起动控制线路常用于只需要单方向运转的小功率电动机的控制。
例如小型通风机、水泵以及皮带运输机等机械设备。
图1是电动机单向起动控制线路的电气原理图。
这是一种最常用、最简单的控制线路,能实现对电动机的起动、停止的自动控制、远距离控制、频繁操作等。
图1单向运行电气控制线路在图1中,主电路由隔离开关QS、熔断器FU、接触器KM的常开主触点,热继电器FR的热元件和电动机M组成。
控制电路由起动按钮SB2、停止按钮SB1、接触器KM线圈和常开辅助触点、热继电器FR的常闭触头构成。
控制线路工作原理为:1、起动电动机合上三相隔离开关QS,按起动按钮SB2,按触器KM的吸引线圈得电,3对常开主触点闭合,将电动机M接入电源,电动机开始起动。
同时,与SB2并联的KM的常开辅助触点闭合,即使松手断开SB2,吸引线圈KM通过其辅助触点可以继续保持通电,维持吸合状态。
凡是接触器(或继电器)利用自己的辅助触点来保持其线圈带电的,称之为自锁(自保)。
这个触点称为自锁(自保)触点。
由于KM的自锁作用,当松开SB2后,电动机M仍能继续起动,最后达到稳定运转。
2、停止电动机按停止按钮SB1,接触器KM的线圈失电,其主触点和辅助触点均断开,电动机脱离电源,停止运转。
这时,即使松开停止按钮,由于自锁触点断开,接触器KM线圈不会再通电,电动机不会自行起动。
只有再次按下起动按钮SB2时,电动机方能再次起动运转。
也可以用下述方式描述:合上开关QS起动→KM主触点闭点→电动机M得电起动、运行按下SB2→KM线圈得电—→KM常开辅助触点闭合→实现自保停车→KM主触点复位→电动机M断电停车按下SB1→KM线圈失电—→ KM常开辅助触点复位→自保解除3、线路保护环节(1)短路保护短路时通过熔断器FU的熔体熔断切开主电路。
(2)过载保护通过热继电器FR实现。
由于热继电器的热惯性比较大,即使热元件上流过几倍额定电流的电流,热继电器也不会立即动作。
因此在电动机起动时间不太长的情况下,热继电器经得起电动机起动电流的冲击而不会动作。
只有在电动机长期过载下FR才动作,断开控制电路,接触器KM失电,切断电动机主电路,电动机停转,实现过载保护。
(3)欠压和失压保护当电动机正在运行时,如果电源电压由于某种原因消失,那么在电源电压恢复时,电动机就将自行起动,这就可能造成生产设备的损坏,甚至造成人身事故。
对电网来说,同时有许多电动机及其他用电设备自行起动也会引起不允许的过电流及瞬间网络电压下降。
为了防止电压恢复时电动机自行起动的保护叫失压保护或零压保护。
当电动机正常运转时,电源电压过分地降低将引起一些电器释放,造成控制线路不正常工作,可能产生事故;电源电压过分地降低也会引起电动机转速下降甚至停转。
因此需要在电源电压降到一定允许值以下时将电源切断,这就是欠电压保护。
欠压和失压保护是通过接触器KM的自锁触点来实现的。
在电动机正常运行中,由于某种原因使电网电压消失或降低,当电压低于接触器线圈的释放电压时,接触器释放,自锁触点断开,同时主触点断开,切断电动机电源,电动机停转。
如果电源电压恢复正常,由于自锁解除,电动机不会自行起动,避免了意外事故发生。
只有操作人员再次按下SB2后,电动机才能起动。
控制线路具备了欠压和失压的保护能力以后,有如下三个方面优点:•防止电压严重下降时电动机在重负载情况下的低压运行;•避免电动机同时起动而造成电压的严重下降;•防止电源电压恢复时,电动机突然起动运转,造成设备和人身事故。
二、三相鼠笼式异步电动机降压起动线路鼠笼式异步电动机采用全压直接起动时,控制线路简单,维修工作量较少。
但是,并不是所有异步电动机在任何情况下都可以采用全压起动。
这是因为异步电动机的全压起动电流一般可达额定电流的4-7倍。
过大的起动电流会降低电动机寿命,致使变压器二次电压大幅度下降,减少电动机本身的起动转矩,甚至使电动机根本无法起动,还要影响同一供电网路中其它设备的正常工作。
如何判断一台电动机能否全压起动呢?一般规定,电动机容量在10kW以下者,可直接起动。
10kW以上的异步电动机是否允许直接起动,要根据电动机容量和电源变压器容量的比值来确定。
对于给定容量的电动机,一般用下面的经验公式来估计。
Iq/Ie≤3/4+电源变压器容量(kVA)/[4×电动机容量(kVA)]式中 Iq—电动机全电压起动电流(A);Ie—电动机额定电流(A)。
若计算结果满足上述经验公式,一般可以全压起动,否则不予全压起动,应考虑采用降压起动。
有时,为了限制和减少起动转矩对机械设备的冲击作用,允许全压起动的电动机,也多采用降压起动方式。
鼠笼式异步电动机降压起动的方法有以下几种:定子电路串电阻(或电抗)降压起动、自耦变压器降压起动、Y-△降压起动、△-△降压起动等.使用这些方法都是为了限制起动电流,(一般降低电压后的起动电流为电动机额定电流的2-3倍),减小供电干线的电压降落,保障各个用户的电气设备正常运行。
1、串电阻(或电抗)降压起动控制线路在电动机起动过程中,常在三相定子电路中串接电阻(或电抗)来降低定子绕组上的电压,使电动机在降低了的电压下起动,以达到限制起动电流的目的。
一旦电动机转速接近额定值时,切除串联电阻(或电抗),使电动机进入全电压正常运行。
这种线路的设计思想,通常都是采用时间原则按时切除起动时串入的电阻(或电抗)以完成起动过程。
在具体线路中可采用人工手动控制或时间继电器自动控制来加以实现。
图2定子串电阻降压起动控制线路图2是定子串电阻降压起动控制线路。
电动机起动时在三相定子电路中串接电阻,使电动机定子绕组电压降低,起动后再将电阻短路,电动机仍然在正常电压下运行。
这种起动方式由于不受电动机接线形式的限制,设备简单,因而在中小型机床中也有应用。
机床中也常用这种串接电阻的方法限制点动调整时的起动电流。
图2(A)控制线路的工作过程如下:按SB2 KM1得电(电动机串电阻启动)KT 得电(延时) KM2得电(短接电阻,电动机正常运行)按SB1,KM2断电,其主触点断开,电动机停车。
只要KM2得电就能使电动机正常运行。
但线路图(A)在电动机起动后KM1与KT一直得电动作,这是不必要的。
线路图(B)就解决了这个问题,接触器KM2得电后,其动断触点将KM1及KT断电,KM2自锁。
这样,在电动机起动后,只要KM2得电,电动机便能正常运行。
串电阻起动的优点是控制线路结构简单,成本低,动作可靠,提高了功率因数,有利于保证电网质量。
但是,由于定子串电阻降压起动,起动电流随定子电压成正比下降,而起动转矩则按电压下降比例的平方倍下降。
同时,每次起动都要消耗大量的电能。
因此,三相鼠笼式异步电动机采用电阻降压的起动方法,仅适用于要求起动平稳的中小容量电动机以及起动不频繁的场合。
大容量电动机多采用串电抗降压起动。
2、串自耦变压器降压起动控制线路(1)线路设计思想在自耦变压器降压起动的控制线路中,限制电动机起动电流是依靠自耦变压器的降压作用来实现的。
自耦变压器的初级和电源相接,自耦变压器的次级与电动机相联。
自耦变压器的次级一般有3个抽头,可得到3种数值不等的电压。
使用时,可根据起动电流和起动转矩的要求灵活选择。
电动机起动时,定子绕组得到的电压是自耦变压器的二次电压,一旦起动完毕,自耦变压器便被切除,电动机直接接至电源,即得到自耦变压器的一次电压,电动机进入全电压运行。
通常称这种自耦变压器为起动补偿器。
这一线路的设计思想和串电阻起动线路基本相同,都是按时间原则来完成电动机起动过程的。
图3定子串自耦变压器降压起动控制线路线路工作原理:•闭合开关QS。
•起动按下按钮SB2,KM1和时间继电器KT同时得电,KM1常开主触点闭合,电动机经星形连接的自耦变压器接至电源降压起动。
•时间继电器KT经一定时间到达延时值,其常开延时触点闭合,中间继电器KA得电并自锁,KA的常闭触点断开,使接触器KM1线圈失电,KM1主触点断开,将自耦变压器从电网切除,KM1常开辅助触点断开,KT线圈失电,KM1常闭触点恢复闭合,在KM1失电后,使接触器KM2线圈得电,KM2的主触点闭合,将电动机直接接入电源,使之在全电压下正常运行。
•停止按下按钮SB1,KM2线圈失电,电动机停止转动。
•在自耦变压器降压起动过程中,起动电流与起动转矩的比值按变比平方倍降低。
在获得同样起动转矩的情况下,采用自耦变压器降压起动从电网获取的电流,比采用电阻降压起动要小得多,对电网电流冲击小,功率损耗小。