2隔爆型繞線電機實現(xiàn)無刷自啟動的方法與原理
繞線電機實現(xiàn)無刷自啟動并不是拋開繞線電機自身的機與電的機理,而是將外接電阻和控制回路濃縮設計成一個無刷自啟動器,直接將該啟動器安裝在電動機的轉(zhuǎn)子本體上,取消了集電環(huán)和電刷。
這樣一來,隔爆型無刷自啟動繞線電機就克服了鼠籠異步電動機啟動電流大,啟動轉(zhuǎn)矩小及繞線式異步電動機裝有電刷、集電環(huán)和復雜的啟動裝置的缺點;保留了鼠籠電動機結(jié)構(gòu)簡單、維護工作量小和繞線電機啟動電流小、啟動轉(zhuǎn)矩大的優(yōu)點。
3隔爆型繞線電機實現(xiàn)無刷自啟動的可能性
隔爆型繞線電機實現(xiàn)無刷自啟動的過程是將一種無刷自啟動器接人了轉(zhuǎn)子回路,甩掉了普通繞線電機本身所帶的集電環(huán)、電刷等易損件。隔爆型繞線電機實現(xiàn)無刷自啟動的可能性有多大,電機的可靠性有多高是令人關注的問題。
3.1無刷自啟動器的原理及可行性
隔爆型繞線電機啟動時轉(zhuǎn)子外電路通常串頻敏變阻器、干式鑄鐵電阻、水電阻或其他干式電阻。一般大容量電機多用水電阻,小容量電機多串頻敏變阻器或干式電阻。
下面對頻敏變阻器啟動和啟動變阻器啟動兩種方法進行對比分析:
常規(guī)頻敏變阻器啟動:
我們知道:電感性元件具有“阻交流通直流”的特性,而頻敏變阻器啟動是利用繞線電機啟動時轉(zhuǎn)子頻率由50Hz向下衰減到3~5Hz的特征進行啟動的。頻敏變阻器是一種無觸點電磁元件,相當于一個鐵心損耗特大的三相電抗器。在啟動過程中,頻敏電阻器的電抗值和對應于鐵心渦流損耗的等效電阻值隨著轉(zhuǎn)子的頻率下降而自動減小。因此不需要經(jīng)過切換電阻就可以把電機平穩(wěn)的啟動起來。
常規(guī)變阻器啟動:
使用變阻器法啟動有兩種:
第一種為電阻的有級改變;
第二種為電阻的無級改變。
干式電阻很難實現(xiàn)無級改變,干式電阻的有級改變不再贅述。隨著科技的發(fā)展,水電阻能夠較容易的實現(xiàn)無級改變。無級水電阻啟動的原理是:水電阻是利用一個水槽,將一定配比的堿性液體置于水槽內(nèi),水槽兩邊設銅質(zhì)極板,一端為定極板,一端為動極板,通過外設動力驅(qū)動動極板,改變兩極板間的距離達到改變電阻的目的(電阻的阻值大小與動定極板的間距大小成近似正比關系),該電阻的改變是人為通過驅(qū)動機構(gòu)設定的,電阻的切換時間利用驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)及其執(zhí)行時間來設定的。通過程序控制平穩(wěn)移動動極板,最終達到電機平穩(wěn)無級啟動的目的。
無刷自啟動器是將繞線電機外接的頻敏變阻器、水電阻或其他串入的電阻性(或電感性)元件及電控設備通過特殊濃縮設計達到化零為整,直接移到電機旋轉(zhuǎn)軸上的一種裝置。
該裝置從原理上講,對不同的電阻類型有不同的實現(xiàn)辦法:
1)液體電阻的實現(xiàn)辦法
利用電動機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力實現(xiàn)液體電阻器極板移動,達到改變電阻的目的,并通過彈簧的反向拉力使極板在不同轉(zhuǎn)速下達到不同的平衡點,進而獲得對應的電阻值,使啟動器的阻值在啟動時,隨著電機轉(zhuǎn)速的逐漸攀升實現(xiàn)由大到小的變化。
停機時,由彈簧的反向拉力使動極板移動到極板間距最大處,此時電阻阻值最大。并且,在電機因過載而減速時,能夠?qū)崿F(xiàn)電阻的自動調(diào)節(jié),達到增大轉(zhuǎn)矩遏制電流的作用,電機的過載能力明顯增強。由于水電阻的熱容量較大,能夠應用于較大容量的電機。
2)頻敏變阻器的實現(xiàn)方法
將頻敏變阻器通過特殊設計,直接移動到電機的旋轉(zhuǎn)軸上并配上特制的離心開關完全能夠?qū)崿F(xiàn)自啟動。
具體辦法:啟動過程中頻敏變阻器直接接入轉(zhuǎn)子中進行啟動,啟動結(jié)束后根據(jù)電機轉(zhuǎn)速,利用離心開關將其關掉,避免電機長期運行中的無效發(fā)熱對頻敏變阻器的損壞,但面臨多次重復啟動的發(fā)熱問題。
3)干式電阻器的實現(xiàn)方法
將干式等值電阻器等值分列成三相若干組串聯(lián)固定在圓盤上,圓盤固定在旋轉(zhuǎn)軸上,中間每組間均抽頭形成觸點排,利用離心開關在轉(zhuǎn)速的上升過程中進行逐級切除,實現(xiàn)電機的有級啟動。
由于不同電阻器的類型不同,在實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)過程中的關鍵技術和側(cè)重點也各不相同。
比如:液體電阻要考慮和解決液體的密封、沸騰、腐蝕、加液的問題;
頻敏變阻器要解決動態(tài)絕緣結(jié)構(gòu)、發(fā)熱與散熱、載流能力等問題;
干式電阻器要解決旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,觸點排接觸的問題。
從理論分析及實踐上證明上述方法的啟動器均能在一定載流范圍(即對應于電機的一定功率范圍)內(nèi)得以實現(xiàn)。