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        淺析電機軟啟動器的應(yīng)用研究

        2014-12-31 00:00:00郭慶華

        【摘 要】軟起動器廣泛應(yīng)用于供水、油田、冶金、鋼鐵等各個領(lǐng)域,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,用電質(zhì)量要求越來越高,而傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備由于固有的弱點,已無法滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要,所以選擇電機軟起動設(shè)備,是必然的發(fā)展趨勢。

        【關(guān)鍵詞】危害;適用;起動;應(yīng)用

        0.概述

        異步電機以其優(yōu)良的性能及尤需維護的特點,在各行業(yè)中得以廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動時要產(chǎn)生較大沖擊電流,同時由于起動應(yīng)力較大,使負載設(shè)備的使用壽命降低國家標準規(guī)定電機起動時的電網(wǎng)壓降不能超過15%。一般解決辦法有兩種:增大變壓器容量或采用限制電機起電流的起動設(shè)備。如果僅僅為起動電機而增大變壓器容量,從經(jīng)濟角度上來說顯然是不可取的。為此,往往需要配備限制電機起動電流的起動方式,過去人們多采用Y起動,自藕減壓起動,電磁起動等降壓方式來實現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用,但沒有從根本上解決問題。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,電機軟起動器得到廣泛應(yīng)用。電機軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能及多種保護于一體的新型電機控制裝置。它不僅實現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊平滑的起動電機,而且可根據(jù)電機負載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù),如限流值、起動時間等。此外,它還具有多種電機保護功能,這就從根本上解決了傳統(tǒng)的起動設(shè)備的諸多弊端。

        1.直接起動的危害

        直接起動是最簡單的起動方式,起動時通過空開或接觸器將電機直接接到電網(wǎng)上。具有起動設(shè)備簡單,起動速快的優(yōu)點,但其危害很大:(1)電網(wǎng)沖擊大。過大的起動電流(空載起動電流可達到額定電流的4-7倍,帶載可達到8—10倍或更大),會造成電網(wǎng)壓降,影響其他用電設(shè)備的正常進行。還不可能使欠壓保護動作,造成用電設(shè)備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱,從而加速絕緣老化,影響電機壽命。(2)機械沖擊嚴重,過大的沖擊力矩容量造成電機轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損,導(dǎo)致絕緣擊穿燒毀電機,轉(zhuǎn)軸扭曲,聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷,縮短使用壽命,影響傳動精度,甚至影響正常的過程控制。所有這些都給設(shè)備的安全可靠運行帶來威脅,同時也造成過人的起動能量損耗,尤其當(dāng)頻繁起停時更加嚴重。

        2.傳統(tǒng)降壓起動方式的性能比較及適用場合

        傳統(tǒng)的降壓起動主要有以下幾種方法:(1)y/△A起動;這種方法適用于正常運行時錠子繞組采用△接法的電機。定子有六個接頭引出端,接到轉(zhuǎn)換開關(guān)上,起動時采用Y接法,起動完畢后再切換成△接法。起動電壓為220V,運行電壓為380V這種起動設(shè)備的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單,起動過程中消耗能量少。缺點是有—:次電流沖擊,設(shè)備故障率高,需要經(jīng)常維護,所以不宜使用在頻繁起停的設(shè)備上。(2)白藕變壓器減壓起動;三相自藕變壓器高壓邊接電網(wǎng),低壓邊接電機。一般,有幾個中心抽頭,可選擇不同的電壓比,以適應(yīng)不同起動轉(zhuǎn)矩的負載,在電機起動完畢斤將其切除。其優(yōu)點是起動電壓nr以選擇,如0.65、0.8或0.9Ue(Ue為額定電壓),以適應(yīng)不同負載的要求 缺點是體積大,重量重,且要消耗較多的有色金屬,故障率高,維修費剛高。(3)磁控軟起動器:磁控軟起動器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理,在電機起動過程中電壓可由一個較低值平滑地上升到全壓,使電機軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加,起動特性變軟,并可實現(xiàn)軟停車。但其起動電壓在200V左右,用戶不可調(diào)整,會有較大的電流沖擊,且體積較大。

        3.電機軟起動器的原理及起動方式

        三相交流異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩自接與所加電壓的二次方有關(guān),也就是說,只要降低電機接線端子卜的電壓就會影響這些值。電機軟起動器的主回路—般都采用晶閘管調(diào)壓電路,調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反并聯(lián)組成,串接于電機的—:相供電線路上。當(dāng)起動器的微機控制系統(tǒng)接到起動指令后,便進行有關(guān)的計算,輸出晶閘管的觸發(fā)信號,通過控制晶閘管的導(dǎo)通角β、使起動器按所設(shè)計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓,以控制電機的起動過程。當(dāng)起動過程完成后,一般起動器將旁路接觸器吸合,短路掉所有的晶閘管,使電機直接投入電網(wǎng)運行,以避免不必要的電能損耗。

        電機軟起動器—殷有以下幾種起動方式:(1)限流起動:就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長,直到輸出電流達到預(yù)先設(shè)定的電流限值,然后保持輸出電流小于電流限值的條件下逐漸升高電壓,直到額定電壓。使電機轉(zhuǎn)速逐漸升高,直到額定轉(zhuǎn)速。這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小,可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)電壓影響小。其缺點是在起動時難以知道起動壓降,不能充分利用壓降空間,損失起動轉(zhuǎn)矩,起動時間相對較長。(2)電壓斜坡起動:輸出電壓由小到大斜坡線性上升,將傳統(tǒng)的降壓起動變有級為無級,主要用在重載起動。其缺點是起動轉(zhuǎn)矩小,且轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對起動不利,起動時間長,對電機不利。改進的方法是采用雙斜坡起動,起動過程中,電機的輸出力矩隨電壓增加,在減壓起動時提供—個初始的起動電壓,起動電壓主根據(jù)負載可調(diào),將其調(diào)到大于負載摩擦力矩,使負載能立即開始轉(zhuǎn)動。這時輸出電壓從起動電壓開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào)),電機不斷加速。當(dāng)輸出電壓達到達速電壓時,電機也基本達到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓,當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速時,使輸出電壓達到額定電壓。這種起動方式的特點是起動電流相對較大,但起動時間相對較短,適用于重負載起動。(3)轉(zhuǎn)矩控制起動:主要用在重載起動,按電機的起動轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓。它的優(yōu)點是起動平滑、柔性好,對拖動系統(tǒng)有利,同時減小了對電網(wǎng)的沖擊,最優(yōu)的重載起動方式。缺點是起動時間長。(4)突跳起動:在啟動開始階段,讓晶閘管在極短的時間性內(nèi)全導(dǎo)通后回 ,落,再按調(diào)定的值線上升,進入恒流起動??煽s短起動時間,該方法適:用于重負載并需較大起動轉(zhuǎn)矩的場合。但是,突跳會給電網(wǎng)帶來尖峰脈沖,干擾其它負荷,使用時應(yīng)注意。(6)電壓控制起動:用在輕載起動的場合,在保證起動壓降的前提下使電機獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩,盡可能地縮短起動時間,是最優(yōu)的輕載軟起動方式。停車方式有三種:一是自由停車,二是軟停車,三是制動停車:軟起動器帶來的最大好處是軟停車和制動停車,軟停車消除了拖動系統(tǒng)的反慣性沖擊,對于水泵就是“水錘”效應(yīng);制動停車則在一定場合代替了反接制動停車功能。

        5.軟起動運行特點及應(yīng)用的場合

        軟起動的特點:(1)能使電機起動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升,起動電流/j、,對電網(wǎng)無沖擊電流,減小負載的機械沖擊。(2)起動電壓上升斜率可調(diào),保證了起動過程的平滑陛,起動電壓可依據(jù)不同的負載在30%-70%Ue(Ue為額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。(3)可根據(jù)不同的負載設(shè)定起動時間。(4)軟起動器還具有可控硅短路、缺相、過壓、欠壓、過流、過熱等保護。

        6.軟起動設(shè)備

        軟起動控制設(shè)備—般由以下幾部分組成:輸入端斷路器;軟起動器;軟起動器旁路接觸器; 二次控制電路組成。若采用PLC作控制核心還可以實現(xiàn)多種控制功能。如用于樓宇生活消防系統(tǒng)中的生活泵、室內(nèi)外消防泵、噴淋泵等系統(tǒng),可實現(xiàn)消防泵定時循檢,自動保證消防網(wǎng)壓力,消防信號下自動起動消防泵,自動檢測消防泵是否有故障,故障時自動投入備用泵。

        7.結(jié)束語

        軟起動器廣泛應(yīng)用于供水、油田、冶金、鋼鐵等各個領(lǐng)域,隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,用電質(zhì)量要求越來越高,而傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備由于固有的弱點,已無法滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要,所以選擇電機軟起動設(shè)備,是必然的發(fā)展趨勢。

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