关于电机“星 / 三角启动”过程的问题 点击:6175 | 回复:276



wanggq

    
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发表于:2012-05-24 16:19:57
楼主

 

  电动机的“星 /  三角启动”过程,有的电工同行有这样的认识:电机绕组“星接”阶段是电机的“启动过程”;电机绕组“角接”阶段是电机的“运行过程”。

 

  请网友们考虑:以上的观点是否正确?要讲出理论根据来。

 



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wanggq

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发表于:2012-06-06 19:26:44
221楼

 

  从这个函数曲线可以看出,我们用“星 / 三角启动”方法所启动的电机不是“过度的欠载”,而是带有合理负荷的拖动电机。

 

  这种为设备合理配置的动力,在采用“星 / 三角启动”时,其启动的全过程包涵“星接阶段”和“角接阶段”两个部分。当电机转到“额定转速”时,其对应的电流就是电机的额定电流,在这个电流水准上电机平稳的过渡到“运行阶段”没有明显的时刻标志。(请某些人不要纠结这电机运行中电流时不时的发生在“标称额定电流”的上下浮动算不算是运行!)

 

 

wanggq

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发表于:2012-06-06 20:26:29
222楼

引用 刘志斌 的:

1、为什么不谈你的A、B两点论?“永动机论”?“接力启动”论?

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

1、下来我讨论一下wanggq的A、B点的问题:

1)举例说全压机械特性曲线的最大转矩是60Nm,负载的额定转矩是20Nm;

2)而Y接降压1/√3,所以机械特性曲线的最大转矩下降1/3,为20Nm; 
3)“星 / 三角启动”只适宜空载或轻载启动,设负载为轻载转矩为5Nm;



  我今天就来回复你的逼问,谈这个A、B点的问题:

 

  我在前面28楼已经说过:电动机过度欠载,没有合理的给设备配置动力。从经济的角度看,电机过度欠载是不合理的。所以我想把它们撇开不讨论!

 

  我还给这个“过度欠载”作过具体的量化(指 等于小于额定负荷的三分之一)。而刘志斌却硬生生的要用一个更加严重欠载的情况来跟我指的“额定负荷”情况相搅和!

 

  刘志斌提出的用额定转矩为20Nm 的电机来为只需 5Nm 转矩的负荷配置动力!负荷需求只有配置动力的25%,这是多么严重的欠载啊!这种严重的“大马拉小车”,从经济的角度看,刘志斌的这种配置是严重的“不合理”!

 

 

wanggq

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发表于:2012-06-06 20:44:56
223楼

 

    既然你刘志斌用58%幅度的电压就能完成这个在额定转速处只需5Nm 转矩的设备完全的启动过程使之进入“稳定运行区”,你干嘛还要把这电压幅度再提高√3倍呢?!多此一举!!

  我们曾经对泥浆池搅拌机进行节能改造,就用过58%幅度的电压来对已经降至低于1/3额定负荷的电机作运行电压。动力提供与负荷需求的关系近似于“所供即所需”,在此前提下,电机用58%幅度之电压长时间运行其节能效果非常显著!

 

wanggq

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发表于:2012-06-06 21:30:28
224楼

 

  

  我们假设刘志斌的举例中,“转矩-转速”曲线上的“额定转速”为2910转/分。根据“功率”正比于“转矩”与“转速”之积,我们可以计算出在“额定转速”(2910转/分)处,星形接法及角形接法分别对应的电磁功率。 

 

  星形接法对应较低幅度的一条曲线,该曲线上A点的电磁功率为

 

   5(N·m)×2910(r/min)×1.047/100001.5 (KW) 

 

 

  角形接法对应全额幅度的一条曲线,该曲线上B点的电磁功率为:

 

   20(N·m)×2910(r/min)×1.047/100006.1 (KW)

 

  既然用1.5KW 的动力就可以把设备拉到“稳定运行区”,又何必要给设备配置 6 KW 的动力呢?!这不是极大的浪费吗?!

  

wanggq

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发表于:2012-06-06 21:36:50
225楼

 

  我的观点与刘志斌不同。我认为:给设备配置动力应该讲究一个“合理性”。设备动力的提供要根据负荷的性质和负荷的需求,应尽可能的做到“所供即所需”。在这个讨论的前段时候,我还专门指出:不讨论电机“过度欠载”的情况,因为从经济的角度看“大马拉小”是不合理的!

 

  根据同一个转矩对转速的函数图象,我把它用于比较合理一些的动力配置的例子上,你看这58%幅度之电压所对应的33%幅度转矩曲线上A点动力功率能够抵得上实际负荷功率需求选配的B点动力功率吗?!  

AB两点对应额定转速为:1480  r / min

 

设B点的转矩(也是负荷在该点对应所需的转矩)为:580 N·m

 

则A点的转矩为:580÷3193 N·m 

 

  先计算电机在 B 点的动力功率  (KW)

(这也就是我们为设备配置动力时考虑的设备运行在“额定1480 r / min所需要的平均功率):

 

P=(2π÷60000n·M1.047^(-4) ×1480×580

 89.89   (KW)

 

我们选择:额定功率为 90 KW、4极的电机为该设备配置动力。这种配置是合理的配置,并不是<电工九段>说的,或刘志斌提倡的“大马”小车”!

 

再计算额定角接电机工作在星接电压对应曲线上点的动力功率 (也就是用额定电压3 分之1 幅度所对应额定转速的功率

 

P’ 2π÷60000n·M1.047^(-4) ×1480×193

    29.9 (KW

 

难道这个仅约30 KW 的动力,能够满足该设备在1480 r / min速度上运行时负荷所需 89.89 KW 功率的需求吗?!

 

  星接、角接分别对应的两条转矩-转速曲线与过额定转速的垂线分别交于A、B两点,A、B两点分别对应的功率大小是13的关系可刘志斌却愣要说这两点是趋于一点,而不是两个”。刘志斌愣要指鹿为马,那也是没办法!

 

 

点击查看原图

 

wanggq

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发表于:2012-06-06 21:38:48
226楼

 

 

  通用异步电动机允许满压或降压启动,要根据电源容量。静负荷大小和电机大小区别对待。一般情况下,15KW以上电机都应该降压启动。

 

  降压启动方法其中投资最少、实施最简便的就算“星 / 三角启动”

 

  “动负荷”与“静负荷”不同,有些条件下当转速较低时机械设备对其拖动电机所呈现出的“反抗转矩”比较小,而当转速提高时机械设备开始呈现较大的“反抗转矩”,这是因为机械设备出现了所谓的“动态阻力”。

 

我们知道有这样一条规定:给电机轴承内填入润滑脂(对468极电机)只填其内外圈之间空腔的2/3 ;(对2极电机)只填其内外圈之间空腔的1/2

 

这一规定就是考虑了润滑脂在电机高速转动时所呈现出来的“动态阻力”。填入过满时,润滑脂会在轴承内被高速碾轧而产生高热使电机轴承发烫;高温下轴承内的油脂也会溢流到轴承外。

 

wanggq

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发表于:2012-06-06 21:44:57
227楼

  

  当电源频率偏离额定值1%或电压偏离额定值5%时,电机不能保证输出额定功率。电机若在此条件下运转,极有可能过热烧毁。连续工作的电机,不允许过载或闷车。

  

wanggq

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发表于:2012-06-06 22:33:59
228楼

 

  异步电机不宜长时间处于“启动过程”中,所以我们希望电机的启动过程短一点。全压启动最快,在电机不大,负载的“静负荷”比较接近满载,且电源容量充裕的情况下我们选择“全压启动”;当电机较大,且“静负荷”比额定负荷小许多时,我们考虑简便的(星/三角)降压启动即便设备的“动负荷”比较大,但其“静负荷”比较小我们也可以考虑星/三角启动这是电机使用说明书说的“通用异步电机允许全压启动和降压启动”。

wanggq

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发表于:2012-06-06 22:40:20
229楼

 

  我们是综合考虑大电流对电力线路压降影响,以及对电机发热影响的前提下争取缩短大电机启动过程的时间。

 

  启动过程中把星形接法与角形接法相互合理搭配的目的就是为了既使线路上压降最小、热损耗最少,电机温升最小,同时又不至于“大马拉小车”。

 

  

刘志斌

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发表于:2012-06-06 22:50:22
230楼

引用 想想看 的回复内容:

……我认为减压起动时电机要加速到额定转速的80%以上,才可转到全压起动。对他的其它一些观点基本不赞成。技术讨论变成了口水战,……


 

wanggq

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发表于:2012-06-06 23:04:00
231楼

 

  大功率异步电机启动时,我们尽量采取各种各样的有效措施降低电机启动时的负荷。但是,设备上有些负荷是无法减掉的。譬如:冲床、剪板机之类的设备,它们的储能飞轮是不可能在启动阶段与拖动电机脱开的。好在储能飞轮的“静负荷”较轻,但它们的“动负荷”却很重。比设备在正常冲、剪时的负荷还要重!而异步电机在工频市电下又不允许其用很长的时间对储能飞轮慢慢加速,只能在不太长的时间内把飞轮转速提高到额定转速,对电机才是安全的。否则电机会在启动过程中烧毁!

刘志斌

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发表于:2012-06-07 21:30:43
232楼

引用 wanggq 的回复内容:   ……好在储能飞轮的“静负荷”较轻,但它们的“动负荷”却很重。……


1、“静负荷”、“动负荷”是个人的一种理解;

2、学习一下牛顿三定律,用大家知道的物理概念来描述运动控制的参数;

3、个人的理解往往有主观上的错误和偏差,失去和大家交流的共同语言或基础!

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:20:11
233楼

 

电机在“直接启动”方式下的“转矩-速度”曲线是一条“全额转矩”曲线。这种在全额电压下的直接启动,因为是不加节制的一次就将全额的电压施加到异步电机绕组上(不论额定角接或额定星接),所以要产生(且只产生)一次电流冲击。

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:23:29
234楼

 

电机在“星 / 三角启动”方式下的“转矩-速度”曲线由“33%转矩”曲线和“全额转矩”曲线这两条曲线组合而成。星接阶段对应“33%转矩”;角接阶段对应“全额转矩”。

 

因此,星 / 三角启动方式是一种两阶电压的启动方式。两阶电压启动方式就会有两次电流冲击,但比起不加节制的直接启动来说这两次的电流冲击都比较小!也就是说:二阶电压的启动方式比直接启动(可看成:一阶电压启动)方式对冲击电流有节制。

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:26:31
235楼

 

为了更进一步的节制启动电流的冲击幅度,人们设想在启动过程中用一种逐渐提高幅度的电压(可以看成:多阶电压。当阶数很多时,相邻两阶之间的电压幅度就相差甚微,“多阶电压”就渐变成了“斜坡电压”)来替代“二阶电压”,从而把电流冲击(电涌)节制到很小的程度。

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:27:08
236楼

 

随着电力电子技术的进步,一种“多阶电压(即俗称的:斜坡电压)启动”方式出现了,这就是“软启动方式”。

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:28:11
237楼

 

“多阶电压启动(软启动)”方式下的“转矩-速度”曲线由一系列的(或者说由无数连续增长幅度的)不同电压所对应的一族“转矩-速度”曲线上相关诸“点”连接而成。

 

(插入ABB公司软启动曲线图片:)

 

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:28:50
238楼

 

一提到“软启动”我便记起刘志斌曾经抨击“软启动”是一个“骗局”!我无心要与刘志斌争论这“软启动”是否为一个“骗局”,因为已经有很多高手与刘志斌争论过了!我不想插嘴再多说!但是,在我们的实践中“软启动”确实是一个比较好用的启动方法!我们在20吨球磨机上用,比起“两阶电压启动”的电流冲击又要小得多!(请网友们注意:我们球磨机的动力配置并不是刘志斌及“九段电工”说的必然是“大马拉小车”!因为该球磨机在正常运行磨制泥浆的早期阶段至少还是满负荷的!(有一点点超过额定电流)就更不用说启动过程中动力要为球磨机提供合理“角加速度”的超常负荷转矩了!

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:29:37
239楼

 

当然,“软启动”方法也是有缺点的,“软启动器”的半导体电力元件的“非线性”给电力线路中制造了比较严重的高次谐波污染。

 

wanggq

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发表于:2012-06-08 14:31:28
240楼

 

对于有转动惯量成分较大的球磨机负载,用“多阶电压启动”仍然存在启动电流较大的问题。所以我们对更重的30吨、40吨的球磨机的启动采用 “变频启动”方式慢慢的对球磨机加速。起动过程中电机是很轻松的启动起来的。轻松的原因就是“用相对较小的功率对含有很大转动惯量成分的设备慢慢的加速”。这一点只有在改变电压频率的前提下,异步电机才不至于产生过大的启动电流。对于采用工频市电的“星 / 三角启动”是不宜“慢慢加速”的,因为异步电机有“转差率”管着,电源频率固定时,电机输出转速(相对同步转速)愈慢,其对应电流愈大。所以异步电机不宜在工频市电下长时间处于“启动过程”中!否则,电动机会热得冒烟!

 


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