自动电液起动变阻器的试制与应用0青岛
金乐五金网 2022-08-13 06:03:12
自动电液起动变阻器的试制与应用
自动电液起动变阻器的试制与应用 2011年12月09日 来源: 大型绕线式异步电动机在水泥厂应用广泛。这种电机起动时要求在转子回路中串入起动变阻设备。起动变阻设备是决定电机及机组起动特性的重要因素。 国内原来采用的变阻器主要有两类: 1.多级电阻器。通电后随着转速的提高以手动或自动将其分段切除。手动的为油冷,体积较小,但只用于500千瓦以下的电机。自动的为电阻片式,空气冷却,可以得到大功率,但无定型产品供应,用户只得以非标准件自行设计制造。 多级电阻器能很方便地控制起动时间。但因分级切除,便带来以下缺点: (1)在分段切除的每一瞬间,都产生一次较强的电流冲击和机械应力冲击,对整个机组和电源变压器的运行极为不利。 (2)对空气冷却的分段电阻而言,级数多、体积大,需要多个继电器和接触器。因此线路复杂、运行可靠性差、维修不便,造价也高。 2.频敏变阻器。这是目前大量采用的起动设备,起动过程中转子回路电频率逐渐降低,铁芯内涡流随之减小,当量电阻也逐渐减小,最后以接触器切除。 理论上,这个过程是自动进行的,起动过程应该是平稳的。又因不需多级切除,还应有结构简单维护方便的优点。但实际使用中频敏变阻器也有相当大的缺点。主要是: (1)转子回路cosψ2很低,起动力矩也低,不适于大功率电机的重载起动。 (2)起动时间短促,且不易调整。加之cosψ2低,便造成起动电流大,有时竞达额定电流的3.5~4倍。 (3)短路前的转速远达不到额定值,因此它也规定分级切除。这使它应具有的“结构简单、起动平稳”无法实现。 (4)起动电流大,线路电压降也大。电机的端电压因此降低,其程度取决于变压器的容量和线路截面,严重时无法起动。 为了改善大型绕线电机的起动特性,并解决我厂水泥磨用电机的起动问题,我们自行研制了新型变阻设备——自动电液变阻器。投产使用近两年,效果良好,已于1988年底通过了技术鉴定。 1 电液起动变阻器的构造及牲能特点(见图1) 电液变阻器是利用导电液体的电阻来起动电机的。它分两部分:变阻器柜和控制柜。 变阻器柜是设备的主体。内有装液体的绝缘箱、固定电极和活动电极。通过传动装置驱使活动极运动,完成减阻。为了工作可靠,其中还装有温度及液位检测元件。 图 1 控制箱内集中了各种电器,其任务在于控制变阻箱内活动电极的运动。电机主回路通电之后,活动电极随之动作,电阻逐渐减小至0,接触器动作,将液体变阻器切除,同时控制活动电极反向运动复位,为下次起动作好准备。控制箱内还有温度仪表,除指示温度外,还与电液变阻箱内的液位元件、限位元件一起,在各自不正常的情况下发出禁止起动信号并阻止起动,以确保安全。 减阻过程是由机电装置自动完成的。按电阻定律 L R=ρ ── (1) F
式中:R──液体电阻; ρ──液体比电阻; L──导电距离; F──导电面积。 减小导电距离L便可减小R。最后L=0、R=0,即可完成减阻过程。 从以上所述,可知电液起动变阻器有以下特点: 1.容易通过合理地设计L、F、ρ来满足对本同初始电阻R0的需要。 2.可按需要得到要求的起动时间,而不象频敏变阻器那样难以调整。 3.电阻R随L逐渐减小,不存在突变,起动过程可达到接近理想状态──恒转矩起动,克服了频敏变阻器和多级电阻器的应力冲击。 4.它没有线圈,不存在电感作用而造成的cosψ2降低。相反,其电极间形成了电容器结构,能提高cosψ2。这使电机的起动转矩明显增大,便于解决大功率电机的重载起动问题。 2 自动电液变阻器的起动过程及起始相电阻R0的确定 用自动电液变阻器时电机的起动过程如图2所示。其中曲线1和2分别代表转子内不串外电阻(即外电阻R=0)时电机的固有特性曲线和通电前转子内串有外电阻R0的人工特性曲线。可以想象,在曲线1、2之间存在无限多条通过n0的曲线束,起动过程的每一瞬间对应其中一条。起动开始,n=0,电机状态处于a点。起动过程为aKj折线。K点为外电阻完全切除那一瞬间的运行状态。随着电机加速,沿曲线1至j点达到稳定运行为止。 图 2 从图2可见,起始外电阻R0必须使电机的起始转矩Mq介于额定转矩Me和最大转矩Mmax之间,即 Me<Mq<Mmax (2) 而Mmax=λMM。 λM为电机的最大转矩倍数,可由电机样本或随机文件查得,一般为1.8~2.5。 由电力拖动理论知,在a点和K点之间有如下关系: r2 Sk ── = ── (3)R Sa
式中:R=R0+r2 R0──电液变阻器的初始电阻; r2──转子内阻。可从电
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