2隔爆型繞線電機實現無刷自啟動的方法與原理
繞線電機實現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構簡單、維護工作量小和繞線電機啟動電流小、啟動轉矩大的優(yōu)點。
3隔爆型繞線電機實現無刷自啟動的可能性
隔爆型繞線電機實現無刷自啟動的過程是將一種無刷自啟動器接人了轉子回路,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子的頻率下降而自動減小。因此不需要經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,水槽兩邊設銅質極板,一端為定極板,一端為動極板,通過外設動力驅動動極板,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動機構設定的,電阻的切換時間利用驅動執(zhí)行機構及其執(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辦法:
1)液體電阻的實現辦法
利用電動機轉子旋轉所產生的離心力實現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,隨著電機轉速的逐漸攀升實現由大到小的變化。
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,能夠實現電阻的自動調節(jié),達到增大轉矩遏制電流的作用,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)頻敏變阻器的實現方法
將頻敏變阻器通過特殊設計,直接移動到電機的旋轉軸上并配上特制的離心開關完全能夠實現自啟動。
具體辦法:啟動過程中頻敏變阻器直接接入轉子中進行啟動,啟動結束后根據電機轉速,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)干式電阻器的實現方法
將干式等值電阻器等值分列成三相若干組串聯固定在圓盤上,圓盤固定在旋轉軸上,中間每組間均抽頭形成觸點排,利用離心開關在轉速的上升過程中進行逐級切除,實現電機的有級啟動。
由于不同電阻器的類型不同,在實現旋轉過程中的關鍵技術和側重點也各不相同。
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)絕緣結構、發(fā)熱與散熱、載流能力等問題;
干式電阻器要解決旋轉狀態(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)內得以實現。