制鹽工業水泵與風機起動方式的選擇
隨著制鹽工程生產規模的不斷加大,異步電動機以其優良的性能及無需維護的特點,作為驅動裝置在水泵和風機中得到廣泛的應用。在供配電設計中,當選擇電動機及其起動器時,經常要考慮的問題是:配電母線及電動機的端子電壓、電動機的起動轉矩及溫升等。不恰當地選用起動電器,不僅會增加投資、增大電機的溫升,有些起動方式還會對電能質量產生負面影響。另外,如果運行時電動機端電壓超過其額定電壓則鐵損上升,低于額定電壓則銅損上升。在停機時,如果拖動系統突然失去轉矩,靠系統的摩擦轉矩克服系統的慣性滑行停車,也給拖動系統帶來諸多問題,比如水泵的水錘現象等,F對各種起動方式的特點進行簡要分析,以利選擇。
1、水泵與風機的全壓起動
全壓起動就是將電動機的定子繞組直接接入額定電壓起動,因此也稱為直接起動。全壓起動具有起動轉矩大、起動時間短、起動設備簡單、操作方便、易于維護、投資省、設備故障率低等優點。為了能夠利用這些優點, 目前設計制造的籠型感應電動機都按全壓起動時的沖擊力矩與發熱條件來考慮其機械強度與熱穩定性。所以,只要被拖動的設備能夠承受全壓起動的沖擊力矩,起動引起的壓降不超過允許值,就應該選擇全壓起動的方式。
全壓起動的缺點是起動電流大, 籠型感應電動機的起動電流一般為額定電流的5~8倍,對于大電機,其起動時的沖擊轉矩對拖動系統的沖擊和起動電流對電網的沖擊都很大,對于供電容量不足的場合會造成電網供電電壓短時下降,影響到工作在同一電網的其他電動機,對電網的安全運行造成危害。因此在設計規范中,對電動機起動引起配電系統的壓降有明確規定!通用用電設備配電設計規范》中規定:“交流電動機起動時,其端子上的計算電壓應符合下列要求:
(1)電動機頻繁起動時,不宜低于額定電壓的90%;電動機不頻繁起動時,不宜低于額定電壓的85%;
(2)電動機不與照明或其他對電壓波動敏感的負荷合用變壓器,且不頻繁起動時,不應低于額定電壓的80%;
(3)當電動機由單獨的變壓器供電時,其允許值應按機械要求的起動轉矩確定。
對于低壓電動機, 還應保證接觸器線圈的電壓不低于釋放電壓。
2、水泵與風機的降壓起動
降壓起動是指根據電動機起動電流與其端電壓成正比的關系, 采用降低電動機端電壓的辦法來減小起動電流,從而減小配電系統的壓降的起動方式,采用降壓起動的條件:①電動機起動時,機械不能承受全壓起動的沖擊轉矩;②電動機起動時,其端電壓不能滿足規范要求;③電動機起動時,影響其他負荷的正常運行。
降壓起動的方法較多,有傳統的串電抗器(電阻器)降壓、星三角換接、自耦變壓器起動以及更新換代的軟起動等。
2.1、串電抗器降壓起動
雖然起動電流有所減小,但其起動轉矩小得更多,使起動時間延長,電動機發熱更嚴重。如果被拖動的負載阻轉矩較大,甚至會起動不起來,所以這種方法不夠好,在低壓系統中很少采用。
2.2、星三角換接降壓起動
星三角換接起動是先將電動機的定子繞組接成星形起動, 待電動機轉速基本穩定時,再換接成三角形轉入正常運行。采用這種方式起動時, 可使每相定子繞組降低到電源電壓的58%,起動電流為直接起動時的33%,起動轉矩為直接起動時的33%。起動電流小,起動轉矩小。
2.3、自耦變壓器降壓起動
自耦變壓器降壓起動是將其原邊接供電電源,副邊(即原邊的一部分)接到電動機定子繞組上, 待電動機起動到轉速基本穩定時,再切除自耦變壓器,將電動機定子繞組直接接入供電電源,電動機在全電壓運轉。在起動轉矩相同的情況下, 采用自耦變壓器降壓比電抗器降壓更有效的減小了配電線路的電流和壓降,而且自耦變壓器可以換接抽頭來改變其變化,從而可以根據配電系統中的壓降限制及負載的轉矩要求, 選擇自耦變壓器與電動機連接的抽頭。
2.4、軟起動方式
傳統的電動機起動方法只能起到降低電動機啟動電流對電網的沖擊作用, 只能保證電動機可靠的起動。軟起動方式能根據實際需要的起動時間靈活地選擇起動轉矩和起動電流, 在整個起動過程中施加到電機的電壓逐漸增加以達到平穩起動的目的。最新的軟起動器采用智能化數字式控制,以單片機為智能中心,可控硅模塊為執行元件對電動機進行全自動控制, 它適用各種負載的異步電動機起動。使電動機在任何工況下均能平滑起動、保護拖動系統,減少起動電流對電網的沖擊,保證電動機可靠的起動。平滑減速停車,消除拖動系統的反慣性沖擊。軟起動可減小電動機硬起動(即直接起動)引起的電網電壓降, 使之不影響共網其它電氣設備的正常運行,可減小電動機的沖擊電流,沖擊電流會造成電動機局部溫升過大,降低電動機壽命,可減小硬起動帶來的機械沖力, 沖力加速所傳動機械的磨損,減少電磁干擾,沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。軟起動使電動機可以起停自如,減少空轉,提高作業率,因而有節能作用。