制盐工业水泵与风机起动方式的选择(1)

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)自贡市轻工业设计研究院有限责任公司 作者:舒炼

  随着制盐工程生产规模的不断加大,异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点,作为驱动装置在水泵和风机中得到广泛的应用。在供配电设计中,当选择电动机及其起动器时,经常要考虑的问题是:配电母线及电动机的端子电压、电动机的起动转矩及温升等。不恰当地选用起动电器,不仅会增加投资、增大电机的温升,有些起动方式还会对电能质量产生负面影响。另外,如果运行时电动机端电压超过其额定电压则铁损上升,低于额定电压则铜损上升。在停机时,如果拖动系统突然失去转矩,靠系统的摩擦转矩克服系统的惯性滑行停车,也给拖动系统带来诸多问题,比如水泵水锤现象等。现对各种起动方式的特点进行简要分析,以利选择。

1、水泵与风机的全压起动

  全压起动就是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动,因此也称为直接起动。全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。为了能够利用这些优点, 目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。所以,只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩,起动引起的压降不超过允许值,就应该选择全压起动的方式。

  全压起动的缺点是起动电流大, 笼型感应电动机的起动电流一般为额定电流的5~8倍,对于大电机,其起动时的冲击转矩对拖动系统的冲击和起动电流对电网的冲击都很大,对于供电容量不足的场合会造成电网供电电压短时下降,影响到工作在同一电网的其他电动机,对电网的安全运行造成危害。因此在设计规范中,对电动机起动引起配电系统的压降有明确规定。《通用用电设备配电设计规范》中规定:“交流电动机起动时,其端子上的计算电压应符合下列要求:

  (1)电动机频繁起动时,不宜低于额定电压的90%;电动机不频繁起动时,不宜低于额定电压的85%;

  (2)电动机不与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器,且不频繁起动时,不应低于额定电压的80%;

  (3)当电动机由单独的变压器供电时,其允许值应按机械要求的起动转矩确定。

  对于低压电动机, 还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

2、水泵与风机的降压起动

  降压起动是指根据电动机起动电流与其端电压成正比的关系, 采用降低电动机端电压的办法来减小起动电流,从而减小配电系统的压降的起动方式,采用降压起动的条件:①电动机起动时,机械不能承受全压起动的冲击转矩;②电动机起动时,其端电压不能满足规范要求;③电动机起动时,影响其他负荷的正常运行。

  降压起动的方法较多,有传统的串电抗器(电阻器)降压、星三角换接、自耦变压器起动以及更新换代的软起动等。

2.1、串电抗器降压起动

  虽然起动电流有所减小,但其起动转矩小得更多,使起动时间延长,电动机发热更严重。如果被拖动的负载阻转矩较大,甚至会起动不起来,所以这种方法不够好,在低压系统中很少采用。

2.2、星三角换接降压起动

  星三角换接起动是先将电动机的定子绕组接成星形起动, 待电动机转速基本稳定时,再换接成三角形转入正常运行。采用这种方式起动时, 可使每相定子绕组降低到电源电压的58%,起动电流为直接起动时的33%,起动转矩为直接起动时的33%。起动电流小,起动转矩小。

2.3、自耦变压器降压起动

  自耦变压器降压起动是将其原边接供电电源,副边(即原边的一部分)接到电动机定子绕组上, 待电动机起动到转速基本稳定时,再切除自耦变压器,将电动机定子绕组直接接入供电电源,电动机在全电压运转。在起动转矩相同的情况下, 采用自耦变压器降压比电抗器降压更有效的减小了配电线路的电流和压降,而且自耦变压器可以换接抽头来改变其变化,从而可以根据配电系统中的压降限制及负载的转矩要求, 选择自耦变压器与电动机连接的抽头。

2.4、软起动方式

  传统的电动机起动方法只能起到降低电动机启动电流对电网的冲击作用, 只能保证电动机可靠的起动。软起动方式能根据实际需要的起动时间灵活地选择起动转矩和起动电流, 在整个起动过程中施加到电机的电压逐渐增加以达到平稳起动的目的。最新的软起动器采用智能化数字式控制,以单片机为智能中心,可控硅模块为执行元件对电动机进行全自动控制, 它适用各种负载的异步电动机起动。使电动机在任何工况下均能平滑起动、保护拖动系统,减少起动电流对电网的冲击,保证电动机可靠的起动。平滑减速停车,消除拖动系统的反惯性冲击。软起动可减小电动机硬起动(即直接起动)引起的电网电压降, 使之不影响共网其它电气设备的正常运行,可减小电动机的冲击电流,冲击电流会造成电动机局部温升过大,降低电动机寿命,可减小硬起动带来的机械冲力, 冲力加速所传动机械的磨损,减少电磁干扰,冲击电流会以电磁波的形式干扰电气仪表的正常运行。软起动使电动机可以起停自如,减少空转,提高作业率,因而有节能作用。

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