制鹽工業(yè)水泵與風(fēng)機(jī)起動(dòng)方式的選擇
隨著制鹽工程生產(chǎn)規(guī)模的不斷加大,異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn),作為驅(qū)動(dòng)裝置在水泵和風(fēng)機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。在供配電設(shè)計(jì)中,當(dāng)選擇電動(dòng)機(jī)及其起動(dòng)器時(shí),經(jīng)常要考慮的問(wèn)題是:配電母線(xiàn)及電動(dòng)機(jī)的端子電壓、電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及溫升等。不恰當(dāng)?shù)剡x用起動(dòng)電器,不僅會(huì)增加投資、增大電機(jī)的溫升,有些起動(dòng)方式還會(huì)對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面影響。另外,如果運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)端電壓超過(guò)其額定電壓則鐵損上升,低于額定電壓則銅損上升。在停機(jī)時(shí),如果拖動(dòng)系統(tǒng)突然失去轉(zhuǎn)矩,靠系統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)矩克服系統(tǒng)的慣性滑行停車(chē),也給拖動(dòng)系統(tǒng)帶來(lái)諸多問(wèn)題,比如水泵的水錘現(xiàn)象等。現(xiàn)對(duì)各種起動(dòng)方式的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析,以利選擇。
1、水泵與風(fēng)機(jī)的全壓起動(dòng)
全壓起動(dòng)就是將電動(dòng)機(jī)的定子繞組直接接入額定電壓起動(dòng),因此也稱(chēng)為直接起動(dòng)。全壓起動(dòng)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、起動(dòng)時(shí)間短、起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)、投資省、設(shè)備故障率低等優(yōu)點(diǎn)。為了能夠利用這些優(yōu)點(diǎn), 目前設(shè)計(jì)制造的籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)都按全壓起動(dòng)時(shí)的沖擊力矩與發(fā)熱條件來(lái)考慮其機(jī)械強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性。所以,只要被拖動(dòng)的設(shè)備能夠承受全壓起動(dòng)的沖擊力矩,起動(dòng)引起的壓降不超過(guò)允許值,就應(yīng)該選擇全壓起動(dòng)的方式。
全壓起動(dòng)的缺點(diǎn)是起動(dòng)電流大, 籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流一般為額定電流的5~8倍,對(duì)于大電機(jī),其起動(dòng)時(shí)的沖擊轉(zhuǎn)矩對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)的沖擊和起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊都很大,對(duì)于供電容量不足的場(chǎng)合會(huì)造成電網(wǎng)供電電壓短時(shí)下降,影響到工作在同一電網(wǎng)的其他電動(dòng)機(jī),對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行造成危害。因此在設(shè)計(jì)規(guī)范中,對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)引起配電系統(tǒng)的壓降有明確規(guī)定。《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定:“交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),其端子上的計(jì)算電壓應(yīng)符合下列要求:
(1)電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)時(shí),不宜低于額定電壓的90%;電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)時(shí),不宜低于額定電壓的85%;
(2)電動(dòng)機(jī)不與照明或其他對(duì)電壓波動(dòng)敏感的負(fù)荷合用變壓器,且不頻繁起動(dòng)時(shí),不應(yīng)低于額定電壓的80%;
(3)當(dāng)電動(dòng)機(jī)由單獨(dú)的變壓器供電時(shí),其允許值應(yīng)按機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩確定。
對(duì)于低壓電動(dòng)機(jī), 還應(yīng)保證接觸器線(xiàn)圈的電壓不低于釋放電壓。
2、水泵與風(fēng)機(jī)的降壓起動(dòng)
降壓起動(dòng)是指根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流與其端電壓成正比的關(guān)系, 采用降低電動(dòng)機(jī)端電壓的辦法來(lái)減小起動(dòng)電流,從而減小配電系統(tǒng)的壓降的起動(dòng)方式,采用降壓起動(dòng)的條件:①電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),機(jī)械不能承受全壓起動(dòng)的沖擊轉(zhuǎn)矩;②電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),其端電壓不能滿(mǎn)足規(guī)范要求;③電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),影響其他負(fù)荷的正常運(yùn)行。
降壓起動(dòng)的方法較多,有傳統(tǒng)的串電抗器(電阻器)降壓、星三角換接、自耦變壓器起動(dòng)以及更新?lián)Q代的軟起動(dòng)等。
2.1、串電抗器降壓起動(dòng)
雖然起動(dòng)電流有所減小,但其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小得更多,使起動(dòng)時(shí)間延長(zhǎng),電動(dòng)機(jī)發(fā)熱更嚴(yán)重。如果被拖動(dòng)的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩較大,甚至?xí)饎?dòng)不起來(lái),所以這種方法不夠好,在低壓系統(tǒng)中很少采用。
2.2、星三角換接降壓起動(dòng)
星三角換接起動(dòng)是先將電動(dòng)機(jī)的定子繞組接成星形起動(dòng), 待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時(shí),再換接成三角形轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。采用這種方式起動(dòng)時(shí), 可使每相定子繞組降低到電源電壓的58%,起動(dòng)電流為直接起動(dòng)時(shí)的33%,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為直接起動(dòng)時(shí)的33%。起動(dòng)電流小,起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。
2.3、自耦變壓器降壓起動(dòng)
自耦變壓器降壓起動(dòng)是將其原邊接供電電源,副邊(即原邊的一部分)接到電動(dòng)機(jī)定子繞組上, 待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)到轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定時(shí),再切除自耦變壓器,將電動(dòng)機(jī)定子繞組直接接入供電電源,電動(dòng)機(jī)在全電壓運(yùn)轉(zhuǎn)。在起動(dòng)轉(zhuǎn)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(xiàn)路的電流和壓降,而且自耦變壓器可以換接抽頭來(lái)改變其變化,從而可以根據(jù)配電系統(tǒng)中的壓降限制及負(fù)載的轉(zhuǎn)矩要求, 選擇自耦變壓器與電動(dòng)機(jī)連接的抽頭。
2.4、軟起動(dòng)方式
傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法只能起到降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊作用, 只能保證電動(dòng)機(jī)可靠的起動(dòng)。軟起動(dòng)方式能根據(jù)實(shí)際需要的起動(dòng)時(shí)間靈活地選擇起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流, 在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中施加到電機(jī)的電壓逐漸增加以達(dá)到平穩(wěn)起動(dòng)的目的。最新的軟起動(dòng)器采用智能化數(shù)字式控制,以單片機(jī)為智能中心,可控硅模塊為執(zhí)行元件對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制, 它適用各種負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)。使電動(dòng)機(jī)在任何工況下均能平滑起動(dòng)、保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng),減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,保證電動(dòng)機(jī)可靠的起動(dòng)。平滑減速停車(chē),消除拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊。軟起動(dòng)可減小電動(dòng)機(jī)硬起動(dòng)(即直接起動(dòng))引起的電網(wǎng)電壓降, 使之不影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行,可減小電動(dòng)機(jī)的沖擊電流,沖擊電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)局部溫升過(guò)大,降低電動(dòng)機(jī)壽命,可減小硬起動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械沖力, 沖力加速所傳動(dòng)機(jī)械的磨損,減少電磁干擾,沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。軟起動(dòng)使電動(dòng)機(jī)可以起停自如,減少空轉(zhuǎn),提高作業(yè)率,因而有節(jié)能作用。