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缓冲启动器

2018-07-26 10:30:47     所属分类:功率电子学
马达缓冲启动器

马达缓冲启动器(motor soft starter)是配合交流电动机使用的设备,在马达启动时可以暂时减少其负载及力矩,也降低启动时的涌浪电流英语Inrush current。因此可以减少启动时马达及轴上的机械应力,也减少配电系统及电缆线上的电磁应力,延长系统的寿命[1]

马达缓冲启动器有机械式的、电子式的,也有混合式的。机械式的马达缓冲启动器包括了离合器以及不同种类,可以传递力矩的联轴器(例如液力耦合器、磁力耦合器或是用金属球等),类似扭矩限制器英语torque limiter。电子式的马达缓冲启动器是可以用降低输入电压或是电流来暂时降低力矩的设备,也可以是暂时性调整马达电路接线方式的设备。

数位的缓冲启动器

感应马达在启动时的突入电流会是额定电流的7至10倍,启动转矩会是额定电流的三倍。增加的力矩会使机械产生突然的应力,会减少设备的寿命。而且高突入电流也会给电源带来应力,可能造成电压骤降,因此会让一些敏感设备的寿命下降[1]

缓冲启动器可以避免这些副作用,已发展出许多不同控制的方式,有些是控制电压,有时则是用像离合器之类的机械设备。缓冲启动器的型录会列出其个自的电流及转矩特性。 若是高突入转矩,会使设备有高机械应力,会增加维修成本及磨损。而高电流及高电流峰值则会提高电费(依电流峰值计算),而且会增加电源及发电机需要提供的电力。

缓冲启动器在马达启动过程中,会持续控制马达的电压。因此,可以调整马达,设法符合机械的特性,可以让机械平顺的加速,可以延长设备寿命、提升运作性能,而且可以让运作比较平顺。电子式的缓冲启动器可以是控制马达电压及电流的固态电子器件设备。缓冲启动器可以串接在电源和马达之间,或是连接到在Δ接马达的Δ回路内,控制每一个绕组的电压。固态电子缓冲启动器可以控制马达的一相或是多相,以达到缓冲启动的效果。一般而言,电压是由反并联连接的硅控整流器(晶闸管),不过在一些三相控制的场合内,控制元件可以改为反并联连接的硅控整流器及二极管[2]

另一种限制启动电流的方式是串联电抗器。若使用无铁心的电抗器作为串联电抗器。可以设计高效且可靠缓冲启动器,可以适合功率/电压从25 kW 415 V到30 MW 11 kV的各种三相马达。在泵、压缩机、风扇等应用中,常常使用无铁心电抗器的缓冲启动器。若需要高启动转矩的应用,会使用其他的方法。

应用

缓冲启动器可以依各应用的需求不同来设置。在泵浦应用中,缓冲启动器可以避免压力的突然增加。输送带系统可以平顺运行,避免驱动元件的应力及加加速度。若是风扇或是其他用皮带驱动的系统,缓冲启动器可以让系统慢慢启动,避免皮带打滑。缓冲启动器也用在电子式的R/C直升机中,让转子叶片以平稳,受控的方式上升,而不是突然激增。在所有的系统中,缓冲启动器都可以限制突入电流,提升电源稳定性,减小会影响其他负载的暂态电压下降[3][4][5]

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Siskind, Charles S. Electrical Control Systems in Industry. New York: McGraw-Hill, Inc. 1963: 150. ISBN 0-07-057746-3. 
  2. ^ Soft starters. machinedesign.com. 
  3. ^ Bartos, Frank J. AC Drives Stay Vital for the 21st Century. Control Engineering (Reed Business Information). 2004-09-01 [2008-03-28]. (原始内容存档于September 17, 2008). 
  4. ^ Eisenbrown, Robert E. AC Drives, Historical and Future Perspective of Innovation and Growth. Keynote Presentation for the 25th Anniversary of The Wisconsin Electric Machines and Power Electronics Consortium (WEMPEC). University of Wisconsin, Madison, WI, USA: WEMPEC: 6–10. 2008-05-18 [2008-03-28]. 
  5. ^ Jahns, Thomas M.; Owen, Edward L. AC Adjustable-Speed Drives at the Millennium: How Did We Get Here?. IEEE Transactions on Power Electronics (IEEE). January 2001, 16 (1): 17–25. doi:10.1109/63.903985. 

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