[实用新型]鼠笼式异步电动机节电控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于交流电动机降压节电的控制电路。

背景技术

随着现代科技的日新月异，异步电动机作为最重要的动力装置，在当今工业生产和日常生活中得到了广泛的应用，是电能的主要消耗者。单就我国而论，异步电动机广泛应用于各类电力拖动系统中，耗用电能约占全国耗电总量的60%～70%，而且通常有60%的电机都是在60%或以下负荷状况下运行，大马拉小车与低负荷运行的情况相当普遍。在此情况下，电机消耗的电能中相当部分是以发热、铁损、噪音与震动等形式浪费掉，其效率和功率因数较低，造成很大的电能浪费。根据有关研究表明电动机轻载运行时，可以通过降低端电压来降低无功电流，从而降低铜耗和铁耗，从而提高电动机运行效率和功率因数达到节能目的。电动机节能对企业和社会的意义非常重大，带来的经济效益也非常明显，据统计电动机节能率每提高一个百分点，我国每年就能节省电费几十亿元。此前已有很多从优化电机设计工业、合理选型、技术改造等途径节能，但研究电动机起动降耗及节能经济运行至今仍有重要的实际意义。

由于工业生产机械的不断更新和发展，对异步电动机的起动性能提出了越来越高的要求，归纳起来有以下几个方面：1）要求电动机有足够大的，并且能平稳提升的起动转矩，和符合要求的机械特性曲线；2)尽可能小的起动电流；3)起动设备尽可能简单、经济可靠、起动操作方便；4)起动过程中的功率消耗应尽可能的少。

根据以上相互矛盾的要求和电网的实际情况，通常采取的起动方式有两种：一种是在额定电压下直接起动方式，另一种是软起动方式。直接起动是最简单的起动方式，起动时通过闸刀或接触器将电动机直接接到电网上。对于小容量电动机，只要供电网络和变压器的容量足够大（一般要求比电机容量大4倍以上），而供电线路并不太长（起动电流造成的瞬时电压降落低于10%～15%），可以直接通电起动，直接起动的优点是起动设备简单，起动速度快。但是对于容量大的电动机，直接起动的危害很大： 

1）电网冲击：过大的起动电流（空载起动电流可达额定电流的4～7倍，带负载起动是可达8～10倍或更大，见图1中曲线a），会造成电网电压下降，影响其它用电设备的正常运行，甚至使该电机本身根本起动不起来；

2）对电机本身造成机械冲击：过大的冲击电压往往造成电动机转子笼条、端环断裂和定子端部绝缘磨损，导致击穿烧机，转轴扭曲，传动齿轮损伤和皮带撕裂等；

3）对生产机械造成的冲击：起动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损伤，缩短使用寿命，影响传动精度，甚至影响正常的过程控制；

4）过大的起动能量损耗，尤其当频繁起动时更是如此。

为了解决上述问题，必须采取措施来降低其起动电流，常用的方法是降压起动，从而可以避开起动电流冲击的高峰。传统的降压起动方法有：星三角(Y－△)起动、定子串电阻或电抗起动、自耦变压器(又称起动补偿器)降压起动等。它们都是一级降压起动，起动过程中电流有两次冲击，其幅值都比直接起动电流低，而起动过程时间略长。

根据电机学理论异步电机的起动转矩与其端电压平方成正比Mn∝u2，而异步电动机起动电流的平方和电压成正比I²∝u，而功率P1=Mn/957，所以P1∝u2，而降低电压后转速n=60f/p不变（由于电网频率f和电机绕组的极对数P不变），这样随着电压u的下降，P1也下降，同时根据电机理论电机产生的感应电动势E=4.44fWф0≈u,当u降低时，由于电网频率f和电机绕组的匝数W不能变，导致主磁通ф0下降，由于主磁通ф0与励磁电流I成正比，所以励磁电流I降低，励磁电流I降低后，电机的铁耗、铜耗、整个供电线路线损下降，电机的效率提高了，而且铁耗是感性的，有利于功率因数的提高，从而达到节能的目的。

随着电力电子技术的不断发展，电力电子器件性能的改善和提高，相应价格不断下降，以及微处理器性能的提高、体积的缩小和工业应用的日益广泛，使得高性能的电力电子器件和微处理器相结合，使用一套装置同时对电动机的起动和制动进行智能控制有了实现的可能，且智能化控制更能适应现代工业自动控制的要求。目前多数电动机控制器都只是解决软起动问题，不是解决正常工作后的节能问题，在一些特殊负载情况下，电机空载工作时间较长，例如（压铸机、注塑机和抽油机等设备）。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种对于不需要调节速度的鼠笼式异步电动机，在负载经常变化和时常轻载状态下的电机，可以达到节能的效果。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的鼠笼式异步电动机节电控制电路，