【异步电动机电容补偿启动研究】 电容启动异步电动机

　　摘 要 异步电动机的作用是拖动负载工作，是一种将电能转换为机械能的动力设备，能带动生产机械工作，也是厂矿企业使用最广泛的动力机。那么关于它的起动问题就是我们关心的重点。本文首先对异步电动机的启动进行了概述，并此基础上分析了电容补偿启动方法的优势，最后对电容启动时电容器补偿容量的计算以及注意事项进行了系统的分析与概述。
　　关键词 异步电动机；启动；电容补偿；研究
　　中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)021-0105-01
　　
　　1 异步电动机启动概述
　　1）异步电动机启动概述。异步电动机具有结构简单，价格低廉，工作可靠，维护方便等优点，被厂矿企业广泛采用。电动机从接通电源开始，转速由零增加到稳定转速的过程称为起动过程。异步电机的起动要满足生产机械对异步电动机起动性能的要求起动转矩要大，以保证生产机械的正常起动。缩小起动时间；起动电流要小。以减小对电网的冲击。
　　2）异步电动机起动性能。通过总结，可以发现异步电动机起动性能主要包括：启动要有足够大的起动转矩倍数Tst/TN，以缩短起动时间；尽可能小的起动电流倍数Ist/IN，以减小对电网的冲击；并且起动时间短，能符合生产技术要求；起动时绕组中消耗的能量和绕组的发热少；对于起动设备的要求：简单、经济、可靠也必不可少；当然其中最主要的是起动转矩和起动电流的倍数。可以通过分析，了解到起动电流较大的原因是由于异步电动机启动时的及时等效电路，如图1。
　　图1
　　据等效电路可求得定子起动电流为：
　　起动时，旋转磁场以较大的相对速度切割转子绕组，在转子绕组上感应有较大的电势，产生较大的转子电流，据磁势平衡方程式，从而定子绕组也有较大电流。而鼠笼式一部电机的起动电流较大，竟能到达约为额定电流的4~7倍。起动转矩不大，仅为1到2倍额定转矩。故不难发现异步电动机的起动性能较差。
　　2 异步电动机电容补偿启动的优势
　　通过研究发现影响异步电机起动方法的因素有：供电系统容量、负载性质、起动频繁程度等，而补偿装置的容量不足，企业用电设备所消耗的功率主要靠发电机供给，致使输变电设备的功率消耗量大。采用电容补偿启动方法对于异步电动机具有一定的意义所在。
　　为满足负荷端异步电动机电压及经济启动的要求，必须在电力网内和负荷端设置无功电源。异步电动机属于电感性用电设备，如果其配套不合适或者不合理，造成用电设备长期轻载或者空载运行，使无功功率的消耗量增大，会使供电系统的功率因数过低，从而给电力系统带来下列不良影响。而电容器是一种能储存电荷的设备，采用将电容器串联在异步电动机线路中间，可以用来补偿线路电抗，改变线路参数，从而通过改变电压和调压来使得异步电动机启动的作用。
　　3 异步电动机电容补偿启动的计算及注意事项
　　工矿企业大量应用三项异步电动机，由于该种电机的特性，其额定功率因数不超过0.89，且随着负载的降低，电动机的功率因数也随之下降。一般工矿企业的功率因数为0.65-0.84。这样就有大量的无功功率在企业内部电网中流动，造成的有功损耗是非常大的，也增加了电网、变压器的负荷。所以应采取措施，将电容器与异步电动机并联，改善企业中异步电动机的功率因数，节约电能，使得异步电动机能够正常地启动。
　　并联电容器补偿容量的计算，根据图2，可以得出：在选择电容器单个容量时，应考虑到由于实际运行电压可能与电容器的额定电压不同，使电容器实际补偿的无功容量Qc1不同于额定容量QNc。
　　图2
　　为了提高异步电动机使用技术人员、管理人员在日常工作中对异步电动机设备、设施的认识、使用，使得其对于补偿电容维护与管理到达规定的水平。在对电容补偿启动时，应注意以下几点。
　　1）补偿电容器的接线时的注意事项。对于并联电容器的接线时，应当注意：当单相电容器的异步电动机额定电压相同时，三相电容器组应采用三角形接线。而当单相电容器的额定电压与低于异步电动机的额定电压时，应采用星型接线，或几个电容器串联后，使每补偿电容器组的额定电压高于或等于异步电动机的额定电压，再接成三角形接线。
　　2）异步电动机操作的注意事项。若按异步电动机负荷状态下补偿到1，则异步电动机断电后不能马上停下来，电容器对异步电动机放电，就相当于励磁电流继续供给异步电动机，使仍在转动的异步电动机变成感应发电机，因而使异步电动机端电压超过额定电压许多倍，对电机绝缘特别是电容器绝缘非常不利，对此，在异步电动机进行电容补偿启动时，不能断电后不能马上停下来。
　　3）补偿电容器的安装要求。对于异步电动机安装补偿电容时，对安装环境有着一定要求：安装补偿电容的海拔一般不超过1 000 m，并且非湿热带地区、周围环境不含有对金属和绝缘有害的腐蚀性气体和蒸汽。当然，对即将将要安装的补偿电容器也有着一定的要求，如：补偿电容应当经过外观检查和试验，达到补偿电容器的质量合格，铭牌符合设计要求；并且补偿电容器分层安装时，一般不超过三层，层间不加设隔板，补偿电容器母线对上层构架的垂直距离不小于200 mm，下层补偿电容器的底部距地面应大于300 mm。
　　电网中的电力负荷如异步电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装补偿电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。
　　参考文献
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　　[2]周孝信.电力系统可控串联电容补偿[M].北京:科学出版社,2009.
　　[3]周志敏,周纪海,纪爱华.无功补偿电容器配置、运行、维护[M].北京:电子工业出版社,2009.

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