張紹立　李海波

摘要：通過(guò)對(duì)工程實(shí)例中長(zhǎng)距離重載起動(dòng)帶式輸送機(jī)起動(dòng)的分析、計(jì)算與校驗(yàn)，比較目前幾種常用起動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，找出最合理的起動(dòng)方式。

關(guān)鍵詞：大起動(dòng)靜阻轉(zhuǎn)矩；起動(dòng)端子壓降；全壓起動(dòng)；液力偶合器。

前言

由于長(zhǎng)距離重載起動(dòng)帶式輸送機(jī)屬于大起動(dòng)靜阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載，對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求很高。在做供配電方案時(shí)除應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)不因電壓下降而影響配電系統(tǒng)中其他用電設(shè)備正常工作外，還尤其要校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)其端子電壓能否保證被拖動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

1.工程實(shí)例介紹

該項(xiàng)目中有兩條長(zhǎng)距離皮帶運(yùn)輸機(jī)M1和M2，分別采用AC 380V 160kW鼠籠型交流異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)型號(hào)為Y315L2-4。皮帶機(jī)電源引自備煤MCC電氣室，M2距離較遠(yuǎn)，長(zhǎng)度為420米，采用ZR-YJV-1-2（3x70+1x35）。本文以M2為研究對(duì)象。配電系統(tǒng)接線(xiàn)圖見(jiàn)圖1-a。

備煤MCC柜0.4kV母線(xiàn)短路容量Skm=12.23MVA。備煤車(chē)間計(jì)算負(fù)荷為P30=573.2kW，S30=754.5kVA，計(jì)算電流I30=1146.4A，采用電纜ZR-YJV-1-3（3x240+1x120）。除M2外的預(yù)接負(fù)荷無(wú)功功率Qfh=385.0Kvar。M2電動(dòng)機(jī)的額定電流IrM=298A，起動(dòng)電流Ist=1965.2A。忽略配電變壓器低壓側(cè)至備煤MCC柜0.4kV母線(xiàn)間阻抗。

2.全壓起動(dòng)計(jì)算

可知電動(dòng)機(jī)額定容量SrM= UrMIrM= x0.38kVx0.298kA=0.196MVA

電動(dòng)機(jī)的額定起動(dòng)容量SstM= UrMIst= x0.38kVx1.965kA=1.293MVA

根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)配三）P270，起動(dòng)回路的額定輸入容量：

備煤MCC柜母線(xiàn)電壓相對(duì)值：

ustm= = =0.921

M2電動(dòng)機(jī)端子電壓相對(duì)值：

根據(jù)《配三》P268式（6-23），起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)端子電壓應(yīng)能保證傳動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即

式中 MstM――電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩相對(duì)值，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值，查電動(dòng)機(jī)樣本取2.0；

Mj――電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)械的靜阻轉(zhuǎn)矩相對(duì)值，常用數(shù)據(jù)參數(shù)見(jiàn)《配三》表6-14，此處取1.5。

根據(jù)上述計(jì)算，電動(dòng)機(jī)全壓起動(dòng)時(shí)配電母線(xiàn)上的電壓不低于系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓的90%，滿(mǎn)足全壓起動(dòng)要求。但電動(dòng)機(jī)端子電壓無(wú)法保證傳動(dòng)機(jī)械要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，不能選擇全壓起動(dòng)。

3.解決方案

電氣設(shè)計(jì)人員遇到上述情況通常的解決方式是解決壓降問(wèn)題從而滿(mǎn)足全壓起動(dòng)要求?；蛘卟捎米冾l全轉(zhuǎn)矩起動(dòng)、液力偶合器起動(dòng)。

3.1 全壓起動(dòng)

選擇大截面電力電纜、縮短配電變壓器到電動(dòng)機(jī)間距離等減小線(xiàn)路阻抗的方式來(lái)降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)端子壓降。增大電纜截面將顯著增加在電力電纜上的投資，有些項(xiàng)目為了不增大電纜截面，對(duì)于距離較遠(yuǎn)的個(gè)別帶式輸送機(jī)可選擇660V供電電壓，以減小電機(jī)電流。

3.2 變頻起動(dòng)

變頻起動(dòng)是在變頻調(diào)試系統(tǒng)中，用逐步提高電動(dòng)機(jī)定子繞組的供電頻率來(lái)提高電動(dòng)機(jī)的速度。這種起動(dòng)方式也降低了電動(dòng)機(jī)的端子電壓和起動(dòng)電流。

變頻調(diào)速改變了異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，保持了電動(dòng)機(jī)的硬機(jī)械特性，與其他起動(dòng)方式相比，起動(dòng)電流小而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可做到全轉(zhuǎn)矩起動(dòng)。對(duì)設(shè)備無(wú)沖擊力矩，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流，既不影響其他設(shè)備的運(yùn)行，又有最理想的起動(dòng)特性。變頻器具備所有軟起動(dòng)功能，但價(jià)格較貴，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。如果生產(chǎn)過(guò)程無(wú)調(diào)速要求，則選擇變頻起動(dòng)顯得浪費(fèi)。

3.3 液力偶合器軟起動(dòng)方式

液力偶合器軟起動(dòng)利用液體粘性即油膜剪切力來(lái)傳遞扭矩，其結(jié)構(gòu)由主體軸、從動(dòng)軸、主從動(dòng)摩擦片、控制油缸、彈簧、殼體及密封件等組成。這種起動(dòng)方式主要有如下優(yōu)點(diǎn)：基本可做到電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)，以減小對(duì)電氣和機(jī)械的沖擊；驅(qū)動(dòng)裝置能提供可調(diào)的、平滑的、無(wú)沖擊的起動(dòng)力矩；與電動(dòng)機(jī)具有良好的匹配特性，充分利用電動(dòng)機(jī)的最大力矩。

由于電動(dòng)機(jī)近似輕載起動(dòng)，故在做起動(dòng)校驗(yàn)時(shí)無(wú)需校驗(yàn)電動(dòng)機(jī)端子壓降，只需校驗(yàn)低壓母線(xiàn)電壓即可。部分減輕了設(shè)計(jì)工作量。

4.結(jié)語(yǔ)

從以上分析可以看出，全壓起動(dòng)是最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的起動(dòng)方式，在能滿(mǎn)足要求的情況下優(yōu)先選擇全壓起動(dòng)。對(duì)于帶式輸送機(jī)這種重載起動(dòng)負(fù)載來(lái)說(shuō)，在不需要調(diào)速的情況下，選擇變頻起動(dòng)方式性?xún)r(jià)比不高。液力偶合器由于其獨(dú)有的輕載起動(dòng)、抗沖擊、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)工礦企業(yè)帶式輸送機(jī)中應(yīng)用越來(lái)越普遍。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，具體選擇何種起動(dòng)方式，還應(yīng)綜合考慮具體工況、建設(shè)投資、他專(zhuān)業(yè)要求等多方面因素來(lái)決定。

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