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《軟起動技術(shù)在水泵控制中的應(yīng)用 》由會員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、軟起動技術(shù)在水泵控制中的應(yīng)用1電動機(jī)起動的現(xiàn)狀 三相鼠籠型異步電動機(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)械能的主要動力設(shè)備而被廣泛采用。但由于其起動電流大,對電網(wǎng)的影響和對工作機(jī)械(如水泵、拍門等)的沖擊力都很大,因而在起動過程中必須采取一些技術(shù)措施對起動電流和沖擊力(起動電磁轉(zhuǎn)矩)加以合理而有效的控制,實(shí)現(xiàn)比較穩(wěn)定的起動,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。 異步電動機(jī)的起動問題,一直為業(yè)內(nèi)人士所關(guān)注。異步電動機(jī)的起動方式從原理上講只有兩種:直接起動和降壓起動。直接起動,就是將
2、處于靜止?fàn)顟B(tài)的電動機(jī)直接加上額定電壓,使電動機(jī)在額定電壓作用下直接完成起動過程。直接起動轉(zhuǎn)矩大,起動時間短,起動控制方式簡單,設(shè)備投資少,因此在中小型電動機(jī)的起動上得到廣泛的采用。但直接起動方式也受到許多限制,主要表現(xiàn)在下列三個方面: ?。?)起動電流可大到電動機(jī)額定電流的4~7倍,部分國產(chǎn)電動機(jī)的起動電流實(shí)際測量甚至高達(dá)8~12倍。如果直接起動較大的電動機(jī),過大的起動電流將造成電網(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)動作而跳閘,使線路供電中斷?! 。?)直接起動會
3、使被拖動的工作機(jī)械受到機(jī)械性沖擊,對于水泵性負(fù)載來說,過高的起動轉(zhuǎn)矩對葉片、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)蛩鲗艿赖臎_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?! 。?)直接起動要求供電變壓器容量較大,而對農(nóng)田排灌泵站供電的變壓器容量往往達(dá)不到直接起動對電網(wǎng)容量的要求。 在不允許直接起動的情況下,就要采用降壓起動的起動方式,即降低電動機(jī)端電壓進(jìn)行起動。降壓起動一般有星/三角起動,定子電路中串接電阻、電抗器起動,自耦變壓器降壓起動及本文推薦的軟起動等方法。 星形/三角形起動器是降壓起
4、動器中結(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: ?。?)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. ?。?)當(dāng)起動器從星形接法切換到三角形接法時,通常會出現(xiàn)較大的電流和轉(zhuǎn)矩變動。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?! ∽择钭儔浩魇狡饎悠鞅刃切危切纹饎悠魈峁┝烁嗟目刂剖侄危梢酝ㄟ^變壓器抽頭改變I段起動電壓(典型為65%和80%兩擋起動分接頭)。然而它的電壓是分級升高的,所以其性能受如下限制: ?。?)電壓的階躍性變化(分級轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生)引起較大的電流和轉(zhuǎn)矩變動,同星形/三角形起動器性能限制“2”一樣會導(dǎo)致機(jī)
5、械、電氣經(jīng)常性故障的發(fā)生?! 。?)有限的輸出電壓種類(起動電壓分接頭數(shù)量有限),限制了理想起動電流的選擇。因?yàn)樽择钭儔浩魇狡饎悠骺刂剖鞘褂幂^額定電壓低的電壓級別進(jìn)行降壓起動,它控制的電機(jī)參數(shù)為電壓而非電流,所以當(dāng)電網(wǎng)電壓波動及負(fù)載變化(如排灌站水位落差變化)時,起動電流曲線將顯著偏離設(shè)計理想曲線,從而惡化起動性能,設(shè)備在較差的工況下將大大縮短使用壽命,增加維護(hù)成本?! ‰娮枋狡饎悠饕材芴峁┍刃切危切纹饎悠鞲玫钠饎涌刂?。然而它同樣有一些性能、使用上的限制,包括: ?。?)起動特性很難優(yōu)化。原因是制造起動器時電阻值是確定的,在使用中很難改變,雖然可以通過轉(zhuǎn)換
6、分接頭來進(jìn)行分級起動,但當(dāng)級數(shù)較多時,勢必增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,而制造成本、故障率也將隨之大幅度提高,所以一般電阻式起動器均在2~5級間。這樣,加在電動機(jī)定子繞組上的電壓、電流等主要電量參數(shù)在分級起動時仍有很大的波動?! 。?)頻繁起動場合下的起動特性不好。原因是在起動過程中電阻值會隨著電阻的溫度變化,在停止到再起動過程中需經(jīng)長時間冷卻過程。 ?。?)負(fù)載較大或起動時間較長的場合下的運(yùn)行特性變壞,原因是電阻值隨著電阻器溫度的變化而變化。 ?。?)在負(fù)載大小經(jīng)常變化的應(yīng)用場合(如排灌站水位落差變化較大),電阻式起動器不能提供理想的起動效果?! 【C上所述,傳統(tǒng)的降壓
7、起動設(shè)備均有諸多性能限制和使用限制,越來越難以適應(yīng)不斷發(fā)展的電動機(jī)復(fù)雜使用場合的起動需要?! ?軟起動技術(shù)的工作原理 軟起動技術(shù)是在晶閘管斬波技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,利用晶閘管斬波技術(shù)進(jìn)行工頻電壓調(diào)節(jié)在50Hz正弦波每個半周內(nèi)固定時間(過零延時t1)給晶閘管VT1門極以一個觸發(fā)脈沖,則根據(jù)晶閘管特性,在觸發(fā)脈沖結(jié)束后,晶閘管將在半周內(nèi)剩余時間維持導(dǎo)通,直至電壓再次過零,這樣只要調(diào)節(jié)VT1觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時間,則輸出電壓u0將會在0~100%輸入電壓(ui)內(nèi)得到調(diào)節(jié)。如果將晶閘管斬波調(diào)壓技術(shù)應(yīng)用于三相電源,再加入現(xiàn)代電子技術(shù)如單片機(jī)控制技術(shù)等即可制成軟起動器,從
8、而在大型三相鼠籠式交流異