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    购买发电机组必须知道的那些事之启动方式

    2018-11-01 13:51:26 阅读

         在《购买发电机组必须知道的那些事之启动电流》一文中,详细分析了以电机为代表的,感性负载设备的启动电流对配置发电机组的影响。众所周知,发电机组的功率大小,是同品牌一样直接影响其价格的重要因素。因此,为了保护发电机组和设备,同时也为了控制增加发电机组容量带来的成本,大家纷纷引入辅助启动方式。下面仍以电机为例,对常见的辅助启动方式详细说明。
            电机的启动方式主要有:直接启动、变频启动和降压启动。降压启动又可分为:变电阻降压启动、电抗降压启动、Y/Δ(星三角)启动、延边三角启动、自耦变压器降压启动、磁控式降压启动。

    星三角启动器

    1、直接启动 
            在电网容量和负载两方面都允许全压直接启动的情况下,可以考虑采用全压直接启动,简称直接启动。优点是操纵控制方便,维护简单,而且比较经济,主要用于小功率电机的启动。此外,部分特殊使用场合,不论电机功率大小,都应该以直接启动为主。如
    GB50116-2013 《火灾自动报警系统设计规范》规定:
        3.1.8水泵控制柜、风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式。
    GB50974-2014《消防给水及消火栓系统技术规范》规定:
        11.0.14 消防时消防水泵应工频运行,消防水泵应工频直接启泵,当功率较大时宜采用星三角和自耦降压变压器启动,不宜采用有源器件启动。 
            这是因为消防水泵的流量、扬程,防排烟风机的转速等设计参数均是按照其额定值计算的,为了保证消防设备功能的正常发挥,在紧急启动时,必须立即投入额定工作状态,因此不允许采用含有有源器件的变频启动设备和软启动设备启动。
            直接启动设备时,对应配置发电机组的功率为设备额定功率的3-4倍。在《购买发电机组必须知道的那些事之启动电流》一文中有更加详细的分析说明。

    2、变频启动
            变频软启动就是利用可控硅元件的通断作用先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再把直流电源递变转换成频率、电压均可控制的交流电源, 供给电机。变频启动 通过改变电网的频率,来调节电动机的转速和转矩,来达到平稳启动的目的。
            变频启动是现代电机控制领域技术含量最高,控制功能最全、控制效果最好的电机启动和控制方式。变频启动设备因为涉及到电力电子技术、微机技术,对维护技术人员的要求也高,所以成本也较高。因此,主要用在大功率设备,以及需要调速并且对速度控制要求高的领域。
            相比其他启动方式,变频启动不仅具备电压无极可调、频率无极可调、电机转速无极可调等优势,还可以实现变频停车等更能。
            通常情况下,采用变频启动设备的电机,对应配置的发电机组的功率与负载设备的额定功率相同即可。有些变频启动器会将启动电流控制在额定电流的1.2-1.5倍左右,此时配置发电机组的功率应适当增加。

    3、降压启动
            所有的降压启动方式,都可以通过控制电机电压降,有效控制电机的启动电流。通常情况下,降压启动设备能够将电机启动电流控制为额定电流的1.5-3倍左右,具体控制系数要依设备自身数据为准。采用降压启动设备后,配置对应的发电机组时,发电机组的功率设定为电机额定功率的2-2.5倍即可。
            值得一提的是,直接启动被称为硬启动,其他利用辅助启动设备的启动方式都称为软启动。但是,有些用户习惯上只将磁控式降压启动成为软启动。
    3.1  变电阻降压启动
            变电阻降压启动包括热变电阻启动和液阻启动,主要通过在回路中串入可变的液态电阻来分担部分压降。随着启动时间的推移, 可变电阻上的压降减少, 最终使高压电机顺利启动。变电阻启动方式在启动过程中的启动特性较好, 但不适宜频繁启动。
    3.2  电抗降压启动
            电抗降压启动就是在电机启动的时候串入电抗器, 以限制和降低电机启动时的启动电流及电网压降, 当电机运行稳定且电流达到一定值时, 切除电抗器变为电机直接启动模式。
    3.3  Y/Δ启动——
    星三角启动
             对于正常运行的定子绕组为三角形接法的电机来说,如果在启动时将定子绕组接成星形,待启动完毕后再接成三角形,就可以降低启动电流,减轻它对电网的冲击。这样的启动方式称为星三角减压启动,简称为星三角启动。
            采用星三角启动时,启动电流为额定电流的2—2.5倍,启动转矩也降为原来按三角形接法直接启动时的1/3。因此,星三角启动适用于无载或者轻载启动的场合。
            星三角启动同任何其他减压启动器相比,最大的优点是其结构最简单,价格也最便宜。除此之外,即当负载较轻时,可以让电机在星形接法下运行。此时,额定转矩与负载可以匹配,电机的效率提高,因而提高了电能使用效率。
    3.4  延边三角启动
            延边下角形启动方式是一种兼有星形联结启动电流小和确形联结启动转矩大的优点的启动方式。延边三角形启动器既保持了星一三角启动器结构简单、价格低廉的特点,又具有启动转矩大无需自耦变压器的优点。
            延边三角形启动的电动机制成后,三相定子绕组比普通电机多了多个中间抽头,因此使绕组结构较为复杂,电动机必须专门生产,且抽头不能随意变动,从而限制了延边三角形启动方法的应用。 
    3.5  自耦变压器降压启动
            利用自耦变压器的多抽头减压,既能适应不同负载启动的需要,又能得到更大的启动转矩,是一种经常被用来启动较大容量电动机的减压启动方式。它的最大优点是与直接启动相比较,启动电压降低得很多(为额定电压的1/4—1/7)。可以按允许的启动电流和所需的启动转矩,来选择自耦变压器副边的不同抽头实现降压启动,而且不论电动机定子绕组采用星形接法或三角形接法都可以使用。自耦变压器降压启动启动转矩较大,当其绕组抽头在80%处时,启动转矩可达直接启动时的64%。
            缺点是设备的体积较大,因而成本较贵,且自耦变压器不允许频繁启动,因而限制了它的广泛使用。
    3.6  磁控式降压启动  
            磁控式降压启动是利用磁放大器原理制造的串联在电源和电机之间的三相饱和电抗器,启动时通过数字控制板调节磁放大器控制绕组的激磁电流,改变饱和电抗器的电抗值调节启动电压降,从而实现电机启动。
            磁控式降压启动不仅实现在整个启动过程中无冲击电流,而且可根据电机负载的特性来调节启动过程中的参数,如限流值、启动时间等。这就从根本上解决了传统的降压启动设备的诸多弊端。 
            实际上,磁控式降压启动器相当于一个调压器,用于电机启动时,输出只改变电压并没有改变频率。它安装调节方便,所有控制连接及参数调节均在正面上完成。该软启动器在安装后用户仍可方便就地改造。
            磁控式降压启动效果好,但成本较高。因使用了可控硅元件,可控硅工作时谐波干扰较大,对电网有一定的影响。另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通,特别是同一电网中有多台可控硅设备时。因此可控硅元件的故障率较高,因为涉及到电力电子技术,因此对维护技术人员的要求也较高。