原水廠用電機啟動的幾種方式
| 1 前言 滑雪的人都明白這樣一個道理：突然、急劇的拉動容易使人摔倒。而在工業(yè)應用方面，許多企業(yè)每年都要為他們所使用的電動機(用于驅(qū)動風扇、壓碎機、攪拌器、水泵、傳送帶等等)的這種突然、急劇啟動浪費數(shù)百萬美元，每天都有數(shù)不盡的交流電動機在不必要的處于重荷之下。 交流電動機的這種突然而劇烈的啟動主要會造成以下幾個方面的損失： (1)直接在線啟動或星－三角啟動產(chǎn)生的電壓和電流瞬變?nèi)菀讓е码姎夤收稀ｋ妷汉碗娏鞯乃沧儸F(xiàn)象可能導致當?shù)氐碾娋W(wǎng)過荷，從而引起不良的電壓變化，并最終影響到同電網(wǎng)中的其它電氣設備。 (2)導致從電動機到啟動設備及到強應力等這一整個驅(qū)動鏈的機械故障。 (3)運行故障：例如使管路系統(tǒng)產(chǎn)生壓力振動，對傳送帶上的產(chǎn)品造成損壞，以及使電梯乘坐不舒適。 此外，經(jīng)濟效益問題也是很明顯的：每一個技術問題，每一次的故障，都會因維修甚至暫停生產(chǎn)而導致經(jīng)濟損失。在工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)中，這就會導致預算外生產(chǎn)成本的增加。 2 軟啟動器的開發(fā)歷程 交流電動機的啟動問題由來已久，人們一直在試圖找出一種能夠徹底解決問題的辦法，在此過程中，先后主要研究開發(fā)了下面幾種啟動方式。 2.1 星－三角啟動器 星－三角啟動器是一個較早的解決辦法。在啟動過程中，電網(wǎng)的相位接頭和中性接頭之間，電動機定子繞組與啟動器進行星型連接，從而可以降低電動機電壓，及至降低電流大約(圖1);一旦克服主慣量之后，電動機定子繞組在電網(wǎng)相位接頭之間的連接就呈三角形，以獲得滿電壓和功率。然而，這種啟動器不能從根本上消除機械和電氣瞬變現(xiàn)象，只能使其稍微減弱，使他們穿過時間軸上的兩個點——從隨后的星－三角切換至原點。 星－三角啟動法只適用于正常工況，在其它工況下，從星形到三角形之間的切換有時候比直接在線啟動情況還要糟糕。 因此，星－三角啟動器對于該問題來說只能算是一個粗淺而有限的解決辦法。 2.2 滑環(huán)電動機 另一個早期的解決辦法就是滑環(huán)電動機，該電動機由一個經(jīng)滑環(huán)與轉(zhuǎn)子電路連接的啟動變阻器啟動。采用這種方法，雖然電動機的扭矩仍能維持在足以啟動負荷的必要水平，但啟動電流已經(jīng)降低了。 在啟動過程中，電動機獲得速度，轉(zhuǎn)子電阻逐漸降低，一旦啟動變阻器完全脫離電路，電動機就可達到其******轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組也在該點短路，因此，電動機由此點開始作為普通的鼠籠式電動機運行。 滑環(huán)電動機的優(yōu)點是扭矩較高而啟動電流受到限制，主要適用于啟動負荷較高的電動機，如壓碎機和磨坊用電動機；而其不利之處就在于它的機械和電氣結(jié)構(gòu)過于復雜，且電刷、滑環(huán)、電阻器和接頭的使用又使成本(包括維護成本)增加，可靠性降低。 2.3 頻率轉(zhuǎn)換器 頻率轉(zhuǎn)換器從技術來說要優(yōu)于上述兩種解決方法：因為它可以在電動機從啟動到正常運行再到停機的每一次運行循環(huán)中，對轉(zhuǎn)速、扭矩和功率等所有相對變量進行精確控制；另一個重要的優(yōu)點就是其控制設備為靜態(tài)，即沒有移動部件。其可靠性因而也提高了，維護工作量很小。 然而，頻率轉(zhuǎn)換器的缺點是前期投資成本相對過大，這一點限制了其在很多領域的應用，尤其在那些正常運行中實際上并不要求定時控制的設備中的應用。 不過，隨著技術的不斷更新以及價格的下降，頻率轉(zhuǎn)換器已經(jīng)贏得了很大的市場。今天，它已在實際應用中取代了滑環(huán)電動機。 2.4 軟啟動器 軟啟動器于20世紀70年代末到80年代初投入市場，它與頻率轉(zhuǎn)換器相似，同樣以電子和可控硅為基礎?？梢赃@樣說，它填補了星－三角啟動器和頻率轉(zhuǎn)換器在功能實用性和價格之間的鴻溝。采用軟啟動器，可以控制電動機的電壓，使其在啟動過程中逐漸地升高，很自然地限制啟動電流(圖1)。這就意味著電動機可以平穩(wěn)地啟動，機械和電應力也降至最?。辉撗b置還有一種附帶的功能，即可用來“軟”停機。 由于該啟動器采用電子式電路，可以相對比較容易地通過安全和事故指示燈增強其基本功能，改善電動機的保護，簡化故障查找，如失相、過電流和超高溫保護，以及正常運行、電動機滿電壓和某些故障指示。象斜坡電壓和初始電壓等所有設定值都可以很容易地在啟動器面板上設定。 另外，軟啟動器除了完全能夠滿足電動機平穩(wěn)啟動這一基本要求外，還具有很多優(yōu)點，比如可靠性高、維護量小、電動機保護良好以及參數(shù)設置簡單。 然而軟啟動器仍有一個缺陷，那就是不能長時間用于啟動扭矩要求很高的電動機驅(qū)動裝置上。這種局限性主要因為，軟啟動器實際上是靠將自身電壓斜坡式抬升至******值(而在停機過程中又逐漸下降至設定的關機水平)來完成工作。由于扭矩與電壓平方成正比，連接電動機不能從一開始就達到******扭矩，因此，軟啟動器更適合于水泵、風扇、傳送帶、電梯等輕型易啟動的設備。 |
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