軟起動(dòng)技術(shù)在水泵控制中的應(yīng)用(一)

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1電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的現(xiàn)狀
    三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)因其具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修方便、慣性小、價(jià)格便宜等諸多優(yōu)點(diǎn),在農(nóng)田排灌中作為電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要?jiǎng)恿υO(shè)備而被廣泛采用。但由于其起動(dòng)電流大,對(duì)電網(wǎng)的影響和對(duì)工作機(jī)械(如水泵、拍門等)的沖擊力都很大,因而在起動(dòng)過程中必須采取一些技術(shù)措施對(duì)起動(dòng)電流和沖擊力(起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩)加以合理而有效的控制,實(shí)現(xiàn)比較穩(wěn)定的起動(dòng),從而改善系統(tǒng)設(shè)備工況,有效延長系統(tǒng)壽命,減少故障率的發(fā)生。
    異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)問題,一直為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式從原理上講只有兩種:直接起動(dòng)和降壓起動(dòng)。直接起動(dòng),就是將處于靜止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)直接加上額定電壓,使電動(dòng)機(jī)在額定電壓作用下直接完成起動(dòng)過程。直接起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)時(shí)間短,起動(dòng)控制方式簡單,設(shè)備投資少,因此在中小型電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)上得到廣泛的采用。但直接起動(dòng)方式也受到許多限制,主要表現(xiàn)在下列三個(gè)方面:
    (1)起動(dòng)電流可大到電動(dòng)機(jī)額定電流的4~7倍,部分國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流實(shí)際測量甚至高達(dá)8~12倍。如果直接起動(dòng)較大的電動(dòng)機(jī),過大的起動(dòng)電流將造成電網(wǎng)電壓顯著下降,影響同一電網(wǎng)其它電氣設(shè)備和電子設(shè)備的正常運(yùn)行,嚴(yán)重時(shí)將使部分設(shè)備因電壓過低而退出運(yùn)行,甚至使電力線路繼電保護(hù)裝置過流保護(hù)動(dòng)作而跳閘,使線路供電中斷。
    (2)直接起動(dòng)會(huì)使被拖動(dòng)的工作機(jī)械受到機(jī)械性沖擊,對(duì)于水泵性負(fù)載來說,過高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)葉片、軸承、拍門等造成軟性損傷(機(jī)械變形、疲勞性老化)及硬性損傷(裂紋、斷裂等)是較為常見的,甚至?xí)蛩鲗?duì)管道的沖擊力(及反作用力)過大而產(chǎn)生嚴(yán)重的水錘效應(yīng)損壞設(shè)備。
    (3)直接起動(dòng)要求供電變壓器容量較大,而對(duì)農(nóng)田排灌泵站供電的變壓器容量往往達(dá)不到直接起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)容量的要求。
    在不允許直接起動(dòng)的情況下,就要采用降壓起動(dòng)的起動(dòng)方式,即降低電動(dòng)機(jī)端電壓進(jìn)行起動(dòng)。降壓起動(dòng)一般有星/三角起動(dòng),定子電路中串接電阻、電抗器起動(dòng),自耦變壓器降壓起動(dòng)及本文推薦的軟起動(dòng)等方法。
    星形/三角形起動(dòng)器是降壓起動(dòng)器中結(jié)構(gòu)最簡單、成本最低的一種,然而它的性能受到限制,主要表現(xiàn)在:
    (1)無法控制電流和轉(zhuǎn)矩下降程度,這些值是固定的,為額定值的1/3.
    (2)當(dāng)起動(dòng)器從星形接法切換到三角形接法時(shí),通常會(huì)出現(xiàn)較大的電流和轉(zhuǎn)矩變動(dòng)。這將引起機(jī)械和電氣應(yīng)力,導(dǎo)致經(jīng)常性故障的發(fā)生。