趙志強(qiáng)

（四會市機(jī)電排灌管理站，廣東 四會 526200）

淺談排灌站電動機(jī)啟動方式的選定

趙志強(qiáng)

（四會市機(jī)電排灌管理站，廣東 四會 526200）

電力排灌站電動機(jī)的起動和保護(hù)是泵站正常運(yùn)行的重要因素。文章針對排灌泵站鼠籠式異步電動機(jī)的起動方式及啟動方式的比較，著重對排灌泵站常用的低壓三相鼠籠式異步電動機(jī)啟動方式的選擇進(jìn)行了探討。

排灌站；電動機(jī)；啟動方式

電動機(jī)的起動有全電壓起動和降壓起動兩種形式。在電力排灌站中，拖動水泵的電動機(jī)多數(shù)為三相鼠籠式異步電動機(jī)，僅有少數(shù)大功率的電動機(jī)采用同步電動機(jī)。三相籠式異步電動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，但它啟動時(shí)會對電網(wǎng)造成較強(qiáng)干擾。尤其是大功率電動機(jī)的重載啟動，可能對其他電氣設(shè)備構(gòu)成嚴(yán)重威脅。三相鼠籠式異步電動機(jī)的傳統(tǒng)啟動方式很多，隨著電機(jī)拖動技術(shù)的發(fā)展，各種新的起停和控制方式也脫穎而出，合理選擇電動機(jī)啟動方式尤為關(guān)鍵。

1 電動機(jī)的啟動方式

三相鼠籠式異步電動機(jī)傳統(tǒng)的啟動方式一般分為直接啟動和降壓啟動，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電動機(jī)軟啟動和變頻啟動先后得以應(yīng)用。①電動機(jī)啟動時(shí)，其端子電壓能保證機(jī)械要求的啟動轉(zhuǎn)矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓波動不應(yīng)妨礙其他用電設(shè)備的工作。②在一般情況下，電動機(jī)頻繁啟動時(shí)，不宜低于額定電壓的90%；電動機(jī)不頻繁啟動時(shí)，不宜低于額定電壓的85%。

1.1 全壓啟動

全壓啟動是最簡單啟動方式，它是將電動機(jī)的定子繞組直接接入額定電壓啟動，因此也稱為直接啟動。全壓啟動的啟動電流大，鼠籠式異步電動機(jī)的啟動電流一般為額定電流的4～7倍，啟動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩1.2～2.0倍。全壓啟動具有啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動時(shí)間短、啟動設(shè)備簡單、操作方便、易于維護(hù)、投資省和設(shè)備故障率低等優(yōu)點(diǎn)。采用全壓啟動，在頻繁啟動的場合，大的啟動電流易使電動機(jī)繞組過熱受損。突變的轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)的軸承及減速齒輪產(chǎn)生沖擊，使其機(jī)械性能下降。對泵類負(fù)載，會使皮帶打滑，泵管道內(nèi)水壓變化大，造成管道破裂。

采用全壓啟動，如果電動機(jī)的功率較大，電動機(jī)的啟動電流將會引起配電系統(tǒng)的電壓顯著下降，導(dǎo)致其他設(shè)備低電壓保護(hù)跳閘，或其他電機(jī)因驅(qū)動轉(zhuǎn)矩下降而堵轉(zhuǎn)。要保證電網(wǎng)電壓正常工作，往往要加大配電變壓器的容量。對于中小型泵站的電機(jī)，允許直接啟動的最大容量，一般不宜超過變壓器容量的35 %。這樣一方面造成設(shè)備投資的增加；另一方面增加了變壓器銅損和鐵損，造成不必要能源損耗，電費(fèi)增加。

1.2 降壓啟動

1.2.1 星—三角降壓啟動

采用星一三角型降壓啟動，電動機(jī)啟動電壓為額定電壓的0.58倍，啟動電流降為三角形接法的啟動電流的0.33倍，啟動轉(zhuǎn)矩也降為三角形接法的啟動電流的0.33倍。此種啟動方式適用于定子繞組額定電壓380 V，正常運(yùn)行時(shí)三角形接法，且啟動過程中負(fù)載轉(zhuǎn)矩一直保持很小的中小型容量的電動機(jī)的啟動。星一三角型降壓啟動設(shè)備簡單，價(jià)格低，維修方便。啟動電流小，啟動轉(zhuǎn)矩也小，可以頻繁啟動。是小型泵站經(jīng)常采用的啟動方式。

1.2.2 延邊三角形降壓啟動

延邊三角形降壓啟動是在星一三角型降壓啟動方法基礎(chǔ)上加以改進(jìn)的一種啟動方法。電動機(jī)啟動時(shí)，定子繞組的一部分接成三角形，一部分接成星型。當(dāng)啟動結(jié)束后，把繞組改成三角形，電動機(jī)就進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。延邊三角形降壓啟動的啟動電壓、啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩因不同的抽頭比例而改變。

此種啟動方式具有自耦變壓器降壓及星一三角型兩種啟動方式的優(yōu)點(diǎn)。啟動電流小，轉(zhuǎn)矩較大，可以頻繁啟動。適用于繞組額定電壓380 V，具有9個(gè)出線頭的電動機(jī)。

1.2.3 電阻降壓啟動

籠形異步電動機(jī)定子回路串電阻啟動，在電動機(jī)啟動時(shí)，三相定子回路中串接對稱三相電阻，由于串聯(lián)了電阻，使加在電動機(jī)繞組上的電壓低于電網(wǎng)電壓，待啟動后，再將電阻短路，電動機(jī)在額定電壓下正常運(yùn)行。定子回路接入對稱電阻的這種啟動方式的啟動電流較大，而啟動轉(zhuǎn)矩較小。如啟動電壓降至額定電壓的80 %，啟動電流為全壓啟動電流的80 %，而啟動轉(zhuǎn)矩僅為全壓啟動轉(zhuǎn)矩的64 %，且啟動過程中消耗的電能較大，如果頻繁啟動，則電阻的溫升很高，對精密的生產(chǎn)機(jī)械有一定的影響。電阻降壓啟動一般適用于輕栽、不頻繁和要求平穩(wěn)啟動的低壓籠形電動機(jī)。從節(jié)能角度考慮，此種啟動方式不適合排灌泵站。

1.2.4 自耦變壓器降壓啟動

自耦變壓器降壓啟動，又稱補(bǔ)償器啟動。采用這種方式啟動電動機(jī)時(shí)，高壓側(cè)接到電網(wǎng)，低壓側(cè)接到電動機(jī)，啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩可以根據(jù)抽頭位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。自耦變壓器均有65 %和80 %額定電壓的兩組抽頭，相應(yīng)的啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩分別為其額定值的43.2 %和64 %?？筛鶕?jù)需要選擇啟動電壓。這種啟動方式，啟動電流較小，啟動轉(zhuǎn)矩較大。啟動設(shè)備體積大、價(jià)格較高，適用于高壓、低壓電動機(jī)的不頻繁啟動，是中小型泵站經(jīng)常采用的啟動方式。

1.2.5 電抗器降壓啟動

電抗器降壓啟動通常應(yīng)用于高壓電動機(jī)，啟動時(shí)將電抗器接入定子回路，待電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速以后，再將電抗器切除。這種啟動方式，啟動電流隨電壓成正比降低，啟動轉(zhuǎn)矩與所加電壓的平方成正比。啟動電流較大，啟動轉(zhuǎn)矩較小。適用于輕載啟動的高壓電動機(jī)。

1.3 軟啟動

軟啟動從原理上講，屬于降壓啟動的范疇。軟啟動裝置也稱電子軟啟動器，是一種先進(jìn)的降壓啟動裝置。電子軟啟動器一般采用16位單片機(jī)智能化控制，能實(shí)現(xiàn)直接與計(jì)算機(jī)通信控制，具有啟動電流小、對電網(wǎng)無沖擊、保護(hù)功能齊全等優(yōu)點(diǎn)，可以對電動機(jī)啟動進(jìn)行自動控制，適合各種大功率電動機(jī)啟動控制使用。該裝置可使輸出的電壓按一定的規(guī)律上升，被控負(fù)載的電壓由設(shè)定值逐漸升到全壓，轉(zhuǎn)速相應(yīng)地由零平穩(wěn)地加速到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動一般應(yīng)用于功率較大的電動機(jī)，最大可控制的電動機(jī)功率可達(dá)1 200 kW。

2 啟動方式的比較

2.1 按對電網(wǎng)的電壓沖擊比較

直接全壓啟動，往往會引起電網(wǎng)電壓下降，導(dǎo)致其他設(shè)備低電壓跳閘，或其他電機(jī)因驅(qū)動轉(zhuǎn)矩下降堵轉(zhuǎn)。

星—三角降壓啟動在切換瞬間會出現(xiàn)很高的電流尖峰，產(chǎn)生破壞性的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，其引起的機(jī)械振動對電動機(jī)轉(zhuǎn)子、軸聯(lián)接器、中間齒輪，以及負(fù)載等都是非常有害的。

星—三角和自耦變壓器這兩種降壓啟動只能起到在電動機(jī)啟動時(shí)降低啟動電流對電網(wǎng)的沖擊作用，能保證電動機(jī)的可靠啟動，但電動機(jī)仍不能平滑啟動和停車，沒有從根本上解決問題。

電子軟啟動器啟動電機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直至晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上。它不僅實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電動機(jī)，而且可根據(jù)電動機(jī)負(fù)載的特性來調(diào)節(jié)啟動過程中的參數(shù)，如限流值、啟動時(shí)間等。電子軟啟動與其他傳統(tǒng)啟動方式相比，具有良好的軟啟動能力，又能降低對電網(wǎng)的沖擊。適合各種大功率電動機(jī)啟動控制使用，是較為理想的降壓啟動方式。

2.2 按負(fù)栽率比較

當(dāng)變壓器的負(fù)載率小于 0.3時(shí)，可采用直接啟動方式；電動機(jī)的負(fù)載率為0.3～0.58時(shí)，選用星—三角啟動和軟啟動；電動機(jī)的負(fù)載率在0.58以上時(shí)，選用自耦變壓器降壓啟動。

2.3 按設(shè)備造價(jià)比較

星—三角啟動器每個(gè)千瓦60元左右，且故障率太高，維修費(fèi)也高。自耦降壓啟動器每千瓦80元左右，器體積較大且故障率和維修費(fèi)比星—三角啟動器低一些；電子軟啟動器每千瓦在100～200元之間，故障率較低，維修費(fèi)也低。

3 結(jié)束語

綜上所述，排灌泵站電動機(jī)啟動方式要與泵站的規(guī)模、工程投資、自動化程度及電動機(jī)的電壓等級、型式、容量等相匹配。合理地選擇泵站電動機(jī)的啟動方式，不僅能降低工程造價(jià)、延長設(shè)備使用壽命，還能節(jié)能降耗。

1 張立軍、趙煥虎.排灌站電動機(jī)啟動方式的選定［J］.農(nóng)村電工，2002（05）

2 李青松、陳永林.小型機(jī)電排灌站電動機(jī)啟動箱的技術(shù)改進(jìn)［J］.江西水利科技，2001（01）

Discussion on the Startup Mode Selection of Motor in the Irrigation and Drainage Station

Zhao Zhiqiang

The startup and protection of motor in the power irrigation and drainage station is an important factor in the normal operation of pumping station.According to the startup mode comparison of squirrel－cage asynchronous motor in the irrigation and drainage pumping station, the article analyzes startup mode selection of low－voltage three－phase squirrel－cage asynchronous motor in the irrigation and drainage pumping station.

irrigation and drainage station; motor; startup mode

TM343

A

1000－8136（2011）06－0040－02