倪偉 汪輝
摘 要:隨著制冷制熱應(yīng)用領(lǐng)域的不斷增長,壓縮機的應(yīng)用場合正逐步擴大。傳統(tǒng)家用空調(diào)壓縮機也常被使用在不同環(huán)境、不同電源形式的場合。其中也遇到了一些技術(shù)性問題。如何保證不同于家用使用環(huán)境下空調(diào)運行的可靠性,壓縮機及其控制保護是關(guān)鍵之一。本文主要從單相定速壓縮機應(yīng)用于小型發(fā)電機組的使用環(huán)境,從改善壓縮機啟動特性角度,用最經(jīng)濟性的方法提出解決方案。
關(guān)鍵詞:單相感應(yīng)電動機;發(fā)電機;功率;PTC
隨著制冷制熱需求的快速增長,壓縮機的應(yīng)用領(lǐng)域正逐步擴大。而傳統(tǒng)家用空調(diào)壓縮機也常被使用在不同環(huán)境、不同電源形式的場合。其中也遇到了一些問題及技術(shù)隱患。如何保證壓縮機能適應(yīng)不同于家用空調(diào)的運行條件,并保證其可靠性是關(guān)鍵。
由于受發(fā)電機組供電容量的限制,傳統(tǒng)定速壓縮機啟動時對電網(wǎng)功率要求較高,小功率機組往往會跳閘保護。因此減小電機啟動電流,縮短啟動時間,是解決該問題的重要技術(shù)手段。
1定速空調(diào)運行特點介紹
感應(yīng)電機啟動時有其自身特點,即啟動電流非常大,除了造成很大的能源損失外,這也是制約其應(yīng)用于小功率發(fā)電機組場合的重要因素。在電機啟動瞬間,電流回路里阻抗僅為定子繞組組抗,阻值很小,因此瞬間啟動電流很大,往往是其正常運行電流的4~7倍。啟動過程中,由于電磁感應(yīng)作用,回路中電抗逐步增加,電流逐步減小,直至趨于穩(wěn)定值。采用軟件仿真其啟動特性,結(jié)果如圖1。
圖1單相感應(yīng)電動機啟動電流圖形
從電流啟動計算結(jié)果分析,啟動瞬間電流峰值接近穩(wěn)定運行電流約6倍。
表1是普通民用某型號5KW柴油發(fā)電機組規(guī)格值。
2 改善定速空調(diào)啟動電流的幾種方式
2.1 應(yīng)用軟啟動方式
運用串接于電源和壓縮機電機之間的軟啟動器,控制其內(nèi)部晶閘管導(dǎo)通角,使電機輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐步上升,直至啟動結(jié)束賦予全電壓。由于軟啟動器成本相對較高,控制器選配及設(shè)計有一定難度,目前使用此類降低啟動電流方式在定速空調(diào)上應(yīng)用很少。
表1發(fā)電機組主要參數(shù)
2.2 應(yīng)用電機沖片調(diào)整改善
為了改善籠型異步電機啟動,可以從轉(zhuǎn)子槽型著手,設(shè)法利用“集膚效應(yīng)”使啟動時轉(zhuǎn)子電阻增大,以增加啟動轉(zhuǎn)矩并減少啟動電流。深槽和雙籠型槽均是比較常用的方式。此變更屬于顛覆性結(jié)構(gòu)設(shè)計,投資較大。
2.3 應(yīng)用PTC熱敏電阻
該方式在副繞組定子回路并連電阻器,啟動結(jié)束后自動斷開。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、啟動平穩(wěn)、運行可靠,啟動階段功率因素影響小。通過副繞組電容兩端并聯(lián)PTC,增加了電機等效回路的總電抗,改善啟動效果。此外,為進一步減小啟動電流,可以在主線圈繞組串聯(lián)電感,起到增加回路總電抗效果,效果與并聯(lián)PTC相當。
圖2 簡易控制電路圖
3 PTC在某定速1.5HP壓縮機應(yīng)用實例
3.1 PTC應(yīng)用于壓縮機啟動簡介
啟動瞬間,電流同時經(jīng)過低阻態(tài)的PTC,時間延時t后,電流通過PTC”切換”到高阻態(tài)。通過PTC電阻及運行電容Cr值的選配,可以改善提高電容充電時間。從而縮短電機的啟動速度。當壓縮機停機后,PTC在很短的時間內(nèi)恢復(fù)至初始低阻態(tài),為下次壓縮機啟動提供輔助扭矩。
3.2 被測定速壓縮機啟動性能實測
測試壓縮機啟動方式為電容啟動及運行,標準運行電容為35uF。通過主繞線串電感、副繞組電容端并聯(lián)PTC,分別測試其啟動時間改善情況。
圖3 啟動時間隨電壓變化圖 圖4 啟動電流隨電壓變化圖
由圖3可知,采用副繞組電容端并聯(lián)PTC,啟動所需時間有較明顯減少,可以起到加快啟動穩(wěn)定所需時間的作用。主繞線組串聯(lián)電感對縮短啟動時間沒有幫助。
由圖4知,通過電容端并聯(lián)PTC電阻,對降低啟動電流值沒有明顯差異。而通過主繞組串聯(lián)電感,對降低啟動電流有一定效果。
通過PTC與電感的疊加應(yīng)用,啟動要求及保護器允許范圍內(nèi)達到最優(yōu)化的啟動能力。
3.3 改善后效果
圖5啟動電流隨電壓變化圖 圖6啟動時間隨電壓變化圖
從圖5、圖6可知道,通過電感及PTC的共同使用,將壓縮機額定電源下啟動電流下降約23%,啟動時間則縮短約10%??梢跃徑庑」β拾l(fā)電機供電的電網(wǎng)壓力。基本滿足使用條件。
4 結(jié)語
采用主繞組串聯(lián)電感,副繞組電容端并聯(lián)PTC,可以達到降低啟動電流縮短啟動時間的作用。通過合理的選擇電感及PTC電阻值,可以滿足原有壓縮機可靠的啟動,且不影響啟動后的各項性能。因電感及PTC為外接器件,電路維修及安裝均比較方便。成本也相對便宜,此方式較使用與臨時性發(fā)電機供電的場合。
參考文獻:
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