[发明专利]进相节能起动方法及其起动设备

说明书

本发明涉及一种应用于电动机的起动方法及适用该方法的起动设备。

目前，无论国外国内，工矿企业中，大量使用交流电动机(马达)以作动力拖动。其形式可分为鼠笼式和绕线式两种类型。现行使用的马达大多数为鼠笼式。

马达起动时，由于转子处于静止状态，滞后于定子旋转磁场50周波，相当于短路状态。因而定子起动电流很大，通常为额定电流的4-8倍(例如，一台100千瓦的马达，起动电流高达1500安培)。

大的起动电流，若起动时间稍长，则会烧毁马达及相关开关设备。为保护马达及相关设备的安全，人们千方百计抑制马达起动电流，研制各种起动器，最普通的起动器是降压起动器；也即降低输入电压，由于马达阻抗是固定的，降低输入电压自然降低起动电流。通常7.5千瓦以上的马达均采用降压起动器起动。

但降压起动存在固有的缺陷；虽然降低电源电压能抑制起动电流，但却以降低转矩为代价，且起动电流还很大，由于起动转矩不足，导致马达起动时间过长，大电流长时间通过线路，反而使马达发热更严重，常发生电器烧毁。常用的降压起动器(例如：星三角起动器和自耦降压起动器)，为安全要求降低电源电压与机械负载要求有较大的起动力矩相互矛盾，尤其是对于重载起动，常感力矩不足，使起动时间过长，马达严重发热烧毁。该类降压起动器导致马达起动转矩仅为原转矩的33％。

而绕线式电动机，定子接入全电压，转子绕组则串接电阻起动。起动时，转子绕组不再是短路状态，因而能抑制起动电流，提高转矩；但这种方式并非具有真正意义上的全压起动，而且绕线式马达起动设备操作复杂，经常发生操作错误，造成转子绕组短路而定子绕组电流激增，开关跳闸及短路环、滑环、串联电阻烧毁等故障。另一缺点是绕线式马达及其起动设备价格都很昂贵，因此非特殊重载起动场所，一般不于采用。况且，绕线式电动机力矩虽能比鼠笼式电动机大，但造价高昂，起动器价格也比降压起动器贵得多复杂得多，操作常常失当，引发事故频生。

同时，马达在起动过程中，其起动电流80％是感性无功电流，而正常运行时，感性无功电流也占总电流30％；虽然各功率各型号电动机的无功电流分量稍有不同，但总体而言，其无功电流平均值与上列数值相差无几。

本发明的目的，是提供一种通过使马达感性电流进相的方式代替现有的在马达起动及运行时降低电源电压或在转子回路中串入电阻起动的方式，达到大幅下降起动电流及节能的目的。

本发明是这样实现的：在起动设备中提供一种相角超前于马达总电流相角的容性无功电流，使该容性无功电流与马达总电流并联于起动设备的线路总电流中。

一种适用于上述方法的起动设备，包括主接触器、过流保护装置、涌流限制器、微电脑控制组合开关、残压释放装置、群电容库、过压保护器。主接触器的输出端与过流保护装置的输入端连接，过流保护装置的输出端与涌流限制器的输入端、电动机接线端并接，涌流限制器的输出端与微电脑控制组合开关的输入端连接，微电脑控制组合开关的输出端连接有群电容库，过压保护装置、残压继电装置分别并接到微电脑控制组合开关的输出端以及群电容库的接线端。

本发明具有下列特点：

(1)全压起动，力矩倍增而电流大幅下降。

在马达起动及运行时无需降低电源电压或在转子回路中串入电阻起动，只要同步适时提供恰当的容性无功电流，使滞后于电压相位的马达感性电流进相，则一方面可提高力率，达到大幅节能的目的；而另一方面可削去电路中占80％感性无功循环起动电流，使起动电流大幅下降。

由于全压起动及电动机力率徒增，马达力矩猛增，加速起动，起动时间极短，与通常起动器相比，起动电流在减压起动器降电流基础上还要下降50％以上。

(2)在起动和运行中大幅节能

通常的马达起动器，只有起动功能，起动完毕后，就只有发热耗能了，并且年年折旧，最终报废，不能收回成本。而本发明起动器不但在起动时，削去占总电流80％的感性无功电流，达到大幅节能目的，而且在起动后正常运行时也能大幅度节能，电源利用率提高30％，电损减少，节省无功电费，经济效益是普通起动器望尘莫及的。

本起动器造价成本低廉，基于其可观的经济效益，通常两个月可收回成本。

(3)可替代绕线式交流电动机

本进相节能起动器与鼠笼式电动机配伍，大大发挥鼠笼电动机优势，不但能全压起动，大幅抑制电流，转矩倍增；而且造价低廉，操作简便安全。故能在重载起动场所替代绕线式交流电动机。

(4)起动及运行时电压平稳，马达转矩均衡