摘 要：在化工企業(yè)中，尤其空分企業(yè)大型電動(dòng)機(jī)設(shè)備比較多，最明顯的特點(diǎn)是設(shè)備功率比較大，直接啟動(dòng)電流很大，對(duì)電網(wǎng)電壓造成很大的沖擊，對(duì)電網(wǎng)中其它負(fù)載設(shè)備造成很大的影響，因此如何選擇適當(dāng)電機(jī)起動(dòng)方式，對(duì)項(xiàng)目的成敗至關(guān)重要的，本文主要是針對(duì)在空分企業(yè)，分析大型高壓馬達(dá)的啟動(dòng)方法，進(jìn)行深入的分析和研究，并結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目給出了有針對(duì)性的一些方法和見(jiàn)解。

關(guān)鍵詞：空分企業(yè)；壓降；軟啟動(dòng)器；自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)

引言

隨著近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和進(jìn)步，一些大型空分項(xiàng)目不斷的投資和建設(shè)，大型空分設(shè)備的使用，尤其是高壓電動(dòng)機(jī)設(shè)備，它啟動(dòng)時(shí)電流到達(dá)額定值的數(shù)倍，造成電網(wǎng)的電壓下降幅度比較大，為了項(xiàng)目的成功運(yùn)行，選擇一種既經(jīng)濟(jì)又高效的啟動(dòng)方式顯得尤為重要。

1 電壓降落的基本概念

電機(jī)啟動(dòng)時(shí)在配電系統(tǒng)中會(huì)引起電壓下降，起動(dòng)前的電壓有效值U與起動(dòng)時(shí)電壓有效值Ust之差稱為電壓下降，用相對(duì)值（與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓Un的比值 ）或百分?jǐn)?shù)表示，即：

ΔUst=（U-Ust）/Un

電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，其端子電壓應(yīng)能保證被拖動(dòng)的機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且在配電系統(tǒng)中引起的電壓下降不應(yīng)妨礙其他用電設(shè)備的正常工作。

2 化工空分企業(yè)大型電動(dòng)機(jī)常用的三種啟動(dòng)方法的解析

2.1 直接啟動(dòng)

直接啟動(dòng)也叫全壓?jiǎn)?dòng)，是在定子繞組上直接施加額定電壓而啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的，其特點(diǎn)是開(kāi)始時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為零，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子有較大的相對(duì)速度，所以轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電流很大，一般可達(dá)到額定電流的5～7倍，過(guò)大的啟動(dòng)電流會(huì)使電壓顯著下降，這不僅會(huì)使啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)升速時(shí)間延長(zhǎng)，甚至電機(jī)不能完成啟動(dòng)，導(dǎo)致上游開(kāi)關(guān)跳閘，同時(shí)還會(huì)影響其他電氣設(shè)備正常使用，直接啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是最簡(jiǎn)單、最可靠、最經(jīng)濟(jì)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大，在電網(wǎng)參數(shù)最小短路容量滿足要求的情況下，我們都會(huì)直接啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其缺點(diǎn)是啟動(dòng)電流大，在母線上引起電壓下降也大，它會(huì)破壞電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行并會(huì)引起電網(wǎng)失去穩(wěn)定，造成更大的事故，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）啟動(dòng)的大電流常常會(huì)引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定；（2）啟動(dòng)過(guò)程中大電流中含有大量的高次諧波，會(huì)與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作、失去自動(dòng)控制等故障。

直接啟動(dòng)需要滿足的條件：（1）在一般情況下，電機(jī)啟動(dòng)時(shí)壓降不低于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的85%，被拖動(dòng)的機(jī)械能承受電動(dòng)機(jī)的全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)的沖擊轉(zhuǎn)矩。（2）電機(jī)廠家對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)方式?jīng)]有進(jìn)行特殊規(guī)定。

綜上所述，只有電網(wǎng)系統(tǒng)的最小短路容量滿足要求情況下我們才會(huì)考慮直接啟動(dòng)，就目前實(shí)際項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，空分行業(yè)的鼓風(fēng)機(jī)和壓縮機(jī)，無(wú)論是離心式還是往復(fù)式，均采用高壓電機(jī)，這樣可以降低額定電流，同時(shí)也降低了啟動(dòng)的電流，而且全壓?jiǎn)?dòng)的效果在實(shí)際運(yùn)用中也是最好的。

2.2 軟啟動(dòng)

起動(dòng)電流小，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也小，起動(dòng)時(shí)間也較長(zhǎng)，繞組溫升也較高，起動(dòng)電器元件也較復(fù)雜，軟啟動(dòng)器一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘，待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，軟啟動(dòng)的特點(diǎn)：

（1）無(wú)沖擊電流，軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過(guò)逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。

（2）恒流起動(dòng)，軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。

（3）根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流。

軟啟動(dòng)的適用范圍：原則上，對(duì)于空分行業(yè)，如果高壓電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)就不再適用，而且軟啟動(dòng)只能適用于一些輕型負(fù)載，對(duì)于重型負(fù)載，選型時(shí)需要認(rèn)真考慮它所帶的負(fù)載，在實(shí)際項(xiàng)目中，如果選型不當(dāng)，就有可能導(dǎo)致燒毀晶閘管的可能。由于重型負(fù)載起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，必然導(dǎo)致過(guò)度的發(fā)熱，對(duì)于空壓機(jī)，短時(shí)間內(nèi)不能順利啟動(dòng)，晶閘管會(huì)迅速升溫，可能導(dǎo)致晶閘管毀壞。

2.3 自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)

自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)是指電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)利用自耦變壓器來(lái)降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的啟動(dòng)電壓。待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，再使電動(dòng)機(jī)與自耦變壓器脫離，從而在全壓下正常運(yùn)行。其優(yōu)點(diǎn)是可以按允許的啟動(dòng)電流和所需的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)選擇自耦變壓器的不同抽頭實(shí)現(xiàn)降壓?jiǎn)?dòng)，而且不論電動(dòng)機(jī)的定子繞組采用Y 或Δ接法都可以使用。其缺點(diǎn)是設(shè)備體積大，投資較貴，占用空間較大。

自耦變壓器的變比為K，原邊電壓為U1，副邊電壓U2=U1/K，副邊電流I2也按正比減小。又因?yàn)樽儔浩髟边叺碾娏麝P(guān)系I1=I2/K，可見(jiàn)原邊的電流比直接流過(guò)電動(dòng)機(jī)定子繞組的要小，即此時(shí)電源供給電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流為直接啟動(dòng)時(shí)1/K2 倍。由于電壓降低為1/K 倍，所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩也降為1/K2 倍。自耦變壓器副邊有2～3 組抽頭，如二次電壓分別為原邊電壓的90%、85%、80%。其啟動(dòng)的原理圖如圖1其主要的啟動(dòng)過(guò)程如下：QF3先合上，自耦變壓器中性點(diǎn)柜投入使用，再合上QF1柜，此時(shí)電動(dòng)機(jī)在85%的額定電壓狀態(tài)開(kāi)始啟動(dòng)，通過(guò)時(shí)間繼電器控制，QF3分離，QF2合上，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在85%額定電壓狀態(tài)下，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程大概18s以內(nèi)完成。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于大型電動(dòng)機(jī)設(shè)備啟動(dòng)的選擇，需要考慮各方面的制約因素，電網(wǎng)的最大和最小短路容量、母線上所帶的各種負(fù)載、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際可以提供的空間，同時(shí)也要考慮工藝設(shè)備的要求，給出最合理的啟動(dòng)方法，既經(jīng)濟(jì)又高效、合理，這才能達(dá)到項(xiàng)目的預(yù)期，從而實(shí)現(xiàn)雙贏。

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