襄陽源創(chuàng)電氣小王告訴我們:電動機的起動過程是指電動機得電后，電動機轉速由靜態(tài)（零速）逐漸加速，直到穩(wěn)定運行狀態(tài)的過程。對于高壓大功率籠型異步或同步電動機的起動，實際應用中工程技術人員常考慮兩個方面的問題：

 

    1、電流沖擊的問題

 

    一般地，籠型電機直接起動電流大約為電機額定電流的5～7倍，過大的起動電流沖擊將對電網、負載及電機本身產生較大的影響；同時短時壓降可能大于15%甚至更大。如此一來，嚴重影響到同臺變壓器供電的其它負載。同時過大的壓降，導致電機端電壓過低，起動轉矩不夠，電機起動失敗；過大的起動電流使電機內部過熱，電機溫升過高，加速電機繞組絕緣過熱老化。

 

    2、機械沖擊的問題

 

    籠型電動機直接起動時，起動電磁轉矩約為額定電磁轉矩的1.4～2.4倍。直接起動產生較大的機械沖擊，會使整個傳動系統(tǒng)受到過大的扭矩力沖擊，容易損壞設備或縮短設備的使用壽命。如轉子籠條斷裂、變速箱齒輪打壞、轉軸變形等等。因此在很多工況中，如空壓機組、風機水泵類負載，并不需要太大的起動轉矩，所以要設法減小起動電磁轉矩。

 

    因而在電動機起動的實際工程設計與應用中，我們總是試圖滿足以下幾個方面：

 

    ①初始起動電磁轉矩小，起動過程平均電磁轉矩足夠大；

 

    ②盡可能地限制電機起動電流；

 

    ③起動設備安全可靠，操作方便，經濟實惠；

 

    ④起動過程功耗小，無諧波污染等等。 2 高壓籠型電動機液態(tài)軟起動產品原理與性能

 

    二、液態(tài)軟起動技術

 

    1、液態(tài)軟起動技術的電氣原理

 

    電動機起動過程中，在電動機定子回路串接液體電阻，起動電流在液體電阻上將產生電壓降，降低了電動機定子繞組上的電壓，起動電流也得到減小，從而達到對主電機降壓限流的目的。

 

    定子側串入液變電阻本質上屬于降壓起動。對于大功率高壓籠型電動機及同步機而言，在電網短路容量及變壓器容量不是足夠大或瞬時機械沖擊過大時，是佳起動方式之一。

 

    2、液態(tài)軟起動產品的工作原理

 

    電機起動時，在電動機定子回路串入一特制液體電阻，該電阻在電機起動初始時刻自動投入，阻值在預定起動時間內均勻無級減小，并在阻值幾近為零時刻切除，實現限制主電機電流及電機轉速無級勻滑上升的目的。

 

    3、特性分析

 

    對于電機降壓限流起動，這里用串可變液阻與串分級切換阻抗作對比定性分析。

 

    （1）圖中起動曲線與橫坐標軸（電磁軸）及縱坐標軸（轉速軸或轉差率軸）包絡的面積大小，反映了起動過程平均電磁轉矩大小，二者成正比關系。

 

    （2）圖中起動曲線與橫軸交叉點（Mq1、Mq2、Mq3、Mq4、Mqe）為起動初始電磁轉矩。ML為額定負載轉矩，對應的轉速為電機額定轉速（Ne）。Mm為大電磁轉矩。

 

    （3）起動電磁轉矩大小反映初始起動電流大小，平均電磁轉矩大小反映起動時間長短。從上圖串可變液阻降壓起動特性曲線可以看出，其初始起動電磁轉矩很小，平均起動電磁轉矩足夠大，因此初始起動電流小，而起動時間不長。

 

    4、 高壓電動機可變液阻軟起動所面臨的問題

 

    （1）電化學性能與導電介質的穩(wěn)定性；

 

    （2）液溫變化對電液飽合度及阻值的影響；

 

    （3）電液的發(fā)熱、散熱與液箱容積；

 

    （4）起動過程中電液阻值在變化中的三相平衡性；

 

    （5）柔性傳動中的極板運動及限流響應速度；

 

    （6）電機拖動理論與電機過渡過程的分析與研究；

 

    （7）電氣絕緣與安全性。

 

    5、 產品性能特點

 

    （1）起動過程可預測

 

    以電機拖動理論建立的數學模型為基礎，采用計算機仿真技術，通過向計算機輸入電機、電網、負載三大參數，調整液阻值變化規(guī)律，可獲得電機起動過程的特性曲線（如電流、轉速、電網電壓、電磁轉矩等）。輸入不同的液阻變化規(guī)律，就可獲得不同效果和起動特性曲線，可獲得一組佳的起動曲線，對應的液阻變化規(guī)律作為控制的依據。從而實現起動過程的預知預測，達到優(yōu)化控制的目的。

 

    （2）起動電流與起動時間可控制

 

    電機起動電流與起動時間是兩個互為反比的參數，起動電流大則起動時間短，起動電流小則起動時間長。用戶根據電網容量大小及實際工藝與設備要求，有時要求起動電流盡可能小，時間長一點沒關系；有時要求起動時間盡可能短，電流可以稍微大一點，而可變液阻起動產品正是通過調整電液濃度、改變PLC控制程序、調整動極板初始位置、調節(jié)減速節(jié)比等手段來控制電機起動電流大小，以滿足用戶不同的要求。

 

    （3）對工況條件變化及液溫變化的可調整

 

    其一，調試或使用中，當用戶實際工況發(fā)生變化，可變液阻軟起動產品可以通過簡單的現場調整，使電動機起動效果依然保持佳。

 

    其二，液阻值大小與電液溫度成反比，因季節(jié)變換或重復起動引起的電液溫差，會導致電液初始液阻值有較大變化，引起起動效果有很大的不同，甚至導致起動失敗。可變液阻軟起動產品具有液溫檢測及阻值自動校驗調整功能，以確保每次起動效果的相同性、穩(wěn)定性及可靠性。

 

    （4）二次控制采用PLC控制，PLC引進原裝西門子可編程控制器，可實現遠程通訊及計算機集中控制，滿足DCS系統(tǒng)控制要求，實現現代化通訊管理及控制要求。

 

    （5）產品熱容量大，可塑性好，可恢復性強，可重復性好，經濟、實用。

 

    （6）產品安全可靠，操作簡單，維護方便。

 

    （7）具有液位、液溫檢測與顯示、起動時間過長、極板超程、綜合報警等告警功能，同時有完善的設備電氣聯鎖保護功能。

 

    （8）同高壓開關柜配合，可實現過電流、速斷、短路、差動、零序、欠壓、過壓、網內操作過電壓、雷擊等保護功能。

 

    （9）絕緣耐壓嚴格執(zhí)行國家標準，出廠試驗嚴格要求。

 

    三、工程中常見的起動方式對比分析

 

    按照電機拖動理論，電動機的起動有這么三種方式：全壓直接起動、降壓限流起動、變頻變壓（VVVF）起動。

 

    1、對于額定電壓直接起動制接通電源既可，簡單經濟，基本不需要什么投資。

 

    但是全壓起動主要的問題是：起動電流大（約為5～7IN），起動轉矩沖擊大（約為1.4～2.4TN），這在前面已經講過。而且能否全壓直起，還受到很多因素和條件的限制：比如，交流電網短路容量、供電變壓器容量、供電線路長度、其它負載對電壓穩(wěn)定性要求、起動是否頻繁、拖動系統(tǒng)轉動慣量、電業(yè)部門相關的要求與規(guī)定等等。

 

    2、 降壓限流起動

 

    （1）電抗器起動機械特性較硬，起動電流大，工況適應性差，成功率低。電抗器一般根據用戶提供的電機及負載參數制作，一次成形，參數不可調節(jié)。

 

    （2）自耦變壓器起動機械特性也比較硬，起動電流較小，平均起動電磁轉矩小，不允許連續(xù)起動及頻繁起動，一般有三種抽頭可供選擇，但難以保證電機起動性能佳，甚至有可能滿足不了起動要求。而且對工況變化不可能做到佳的適應性調整。

 

    3、高壓變頻起動

 

    變頻器可大限度地限制電機的起動電流，減少電網壓降，可實現恒轉矩及變轉矩起動。應該說，在各種起動方式中，變頻器的起動性能是優(yōu)秀的。

 

    但也有一些不足之處。比如：電壓等級與容量有限，且當前主要依賴進口，一次投資和維護成本均高。運行中產生諧波污染。對電機本身的影響。PWM調制導致高du/dt，及高頻電壓分量損壞電機的絕緣，影響電機壽命。高次諧波引起電機發(fā)熱，使電機不能滿足出力運行。因而高壓變頻器用于短時的電機起動，其一次投資與收益極不平衡，因此工程實際應用并不是很廣泛。

 

    4、其它起動方式

 

    ① 液力耦合器利用能耗轉差調節(jié)原理，起動時負載與電機主軸脫離，相當于空載全壓起動。電機全速運行后，通過調節(jié)液力耦合器工作腔內的油量實現柔性連接，逐步升速。

 

    ② 電動機組采用同極小容量異步機作為輔機，容量約為主機的5～15%。用輔機將主機拖到一定轉速后，主機投入電網后切除輔機。

 

    四、高壓軟起動技術創(chuàng)新與新產品

 

    ——閉環(huán)恒流液態(tài)軟起動與人工智能化

 

    1、 系統(tǒng)硬件結構框圖與工作原理

 

    由可編程控制器PLC采集主電機M的起動電流信號、電網電壓、液態(tài)軟起動系統(tǒng)相關信號，經過PLC程序進行計算和邏輯處理，控制執(zhí)行電機適時的改變液體電阻的效果，從而達到閉環(huán)恒流軟起動。同時PLC將相關數據通過PC/PPI通訊協(xié)議傳輸給計算機（PC）,計算機對這些數據進行處理，產生所需的各種起動曲線、數據報表、起動過程動態(tài)顯示，并可實現對整個傳動系統(tǒng)的監(jiān)控。實現人工智能化。

 

    2、性能特點

 

    （1）閉環(huán)恒流起動控制技術

 

    ① 電液初始阻值的自動校驗與調整：起動開始前，由PLC根據電液溫度情況，控制傳動機構運行，調整電液箱內動極板的初始位置，來確定起動初始的電液阻值，這是確保獲得相同的良好起動效果的前提。

 

    ② 起動電流的事先預置和設定：預先通過PLC程序設定合理的參數，起動時對主電機起動狀態(tài)進行采樣，經PLC計算、分析及邏輯處理后，輸出控制傳動電機，驅動導電極板實現極板的復雜運動以自動調整電阻值，從而達到控制主電機按照預先設定電流進行恒流起動的目的。

 

    ③ 可大程度地降壓限流恒流軟起動，以滿足和保證弱電網系統(tǒng)下的大容量電動機的成功起動。

 

    （2）智能化人機界面技術

 

    ① 采用KINGVIEW6.0組態(tài)軟件，編制液態(tài)軟起動裝置上位機程序（組態(tài)）。將起動過程分為七個動態(tài)顯示畫面選擇界面（主菜單）、起動界面、曲線界面、起動監(jiān)視、運行數據、系統(tǒng)幫助等。

 

    ② 實時顯示電網電壓、主電機電流、運行電流、電液溫升曲線，并可對曲線進行保存、查閱、打印。

 

    ③ 起動及運行過程中數據動態(tài)記錄與實時顯示，如：電網電壓、起動電流倍數、起動電流峰值、起動時間、初始起動電流、電液溫度等。

 

    ④ 人機對話功能，可實現軟起動裝置的遠程界面控制，如手動試驗極板升降、緊急停機等。

 

    ⑤ 電網電壓、起動電流、液溫實時棒狀圖動態(tài)顯示功能。

 

    ⑥ 系統(tǒng)運行狀態(tài)及實時數據可歷史查詢。

 

    ⑦ 人機界面的幫助系統(tǒng)，即人機界面的使用說明書。

 

    目前該產品已廣泛應用于石油化工、冶金、礦山、建材、供水、制藥、造紙等行業(yè)的風機、水泵、磨機、傳輸機等多種負荷上。產品覆蓋全國并出口東南亞、中東、非洲等地區(qū)，產品性能已十分穩(wěn)定。

 

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