煤矿用电机软启动方式的探讨
2011-12-26 20:10:12   来源:www.simotd.com   评论:0 点击:

编者摘要:选择电机的起动方式,在现有的技术水平下,原则是既保护电机,延长电机使用寿命,又要保护电网和机械设备,同时降低设备维护和管理工作量,保证选择设备的可靠性。随着煤矿机械化水平的提高,软启动在煤矿生产中使用越来越广泛。

1  电动机各种启动方式的特点和比较

鼠笼型三相异步电动机是被选用最广泛的拖动设备,用其进行全压启动是最简单、最经济、最可靠的启动方式。但是当鼠笼电动机启动时,如拖动机械不能承受全压启动的冲击转矩,或其端电压降不能满足规范要求、电网波动影响其他负荷的正常运行时,就应采取措施采用降压启动方式。对于降压启动一般有以下几种常用方式:“Y-△”启动器、自耦降压启动器、磁控式软启动器、开关磁阻电机、水电阻式软启动器、电子式软启动器,就其特点分别做如下比较:

a. “Y一△”启动器需6根出线,而且故障率太高,维修费也高,切换时会出现较高的电流转矩峰值,所以仅适用于空载或低阻性转矩启动。一般不适用于煤矿井下防爆的要求。

b. 自耦降压启动器启动时会出现大压降和高电流峰值,存在二次大的冲击电流,其体积大且故障率较高,维护工作量大,不能频繁启动。一般不适用于煤矿井下防爆的要求。

c. 磁控式软启动器是利用控磁限幅调压原理,对电动机进行软启动。在启动过程中电压无级平滑地从初始值(约200V,不可调)上升到全压,使电动机在启动中有一个电压匀速增加的过程。启动时间约30s内可调。其结构简单,性能可靠,过载能力强,无二次冲击电流。但它在启动时仍存在一次冲击电流,约为Ie的6倍。启动电流约为Ie的1.8~2.5倍,不可调,适用负载能力一般,不能频繁启动。整机较重,体积较大。一般不适用于煤矿井下防爆的要求。

d. 开关磁阻电机是利用步进电机的原理组成的调速系统,它的低速启动特性是比较理想的,可用30%电机的额定电流产生140%电机的额定转矩。它的电机与传统的鼠笼型三相异步电动机不同,为一特殊结构,其控制系统与变频器组成相同,可以很好地满足系统对启动与调速的要求,但由于主功率单元为IGBT,对电压的波动性要求较高,其在防爆技术上有较高的难度,目前在煤矿很难成功地推广使用。

e. 水电阻式软启动器是利用水导体产生的压降来完成软启动过程的,它在电机的定子绕阻上串接一个水电阻,在启动过程中,利用电子装置控制水导体的电阻,达到降压启动的目地,它启动平稳,可以控制数兆瓦功率的电机,其电压等级达数万伏。但设备的体积较大,不适用于煤矿井下防爆的要求,多数应用于钢厂等设备上。

f. 电子式软启动器可以限制启动期间的压降,没有冲击转矩和电流,力矩匀速平滑上升,保护传动机械、设备和人员,节省能源。启动电流可视负载轻重调整。这种软启动器体积小,一台开关柜能放多台这种启动器,节省工程造价,且故障率与维修费较低。可以满足煤矿井下防爆的要求,所以,这种启动器应是实际应用中首选的产品。目前电子式软启动器的生产厂家很多,有进口的也有国产的,原理基本相同。这种软启动器是微机控制的机电一体化产品,具有高新技术组成的控制系统。一般都是采用大功率晶闸管作为主回路的开关元件,通过单片机控制它的导通角进行智能化控制,它既能保证电动机在负载要求的启动特性下平滑启动,又能降低对电网的冲击。还有一些可选功能,如软停车、泵控制、预置慢速、智能制动、准确停车、低速制动等,同时,还能实现直接计算机通信控制,为自动化智能控制打下良好的基础。因此,称它为智能电动机控制器更为贴切。

2  电子式软启动器启动方式

2.1斜坡电压启动(软启动)

电压由小到大呈斜坡线性上升,将传统的降压启动从有级变成了无级。启动时,电压迅速上升到初始转矩相对应的电压,然后依设定的启动时间逐渐上升,直至达到电网额定电压,主要用于重载启动。

2.2 限流启动

限制电动机的高启动电流,启动电流及启动时间均可在一定范围内预先调定。当必须限制最大启动电流时,可使用此方式。

2.3 可选择的加突跳启动

电动机启动瞬间提供一个大提升转矩以克服负载的静摩擦。但是,突跳会给电网发送尖脉冲,干扰其他负荷,应用时要特别注意。

2.4 全压启动

该种软启动方式就像一个固态接触器,充当无触点开关来用。会引起电流冲击。

2.5 双斜坡启动

双斜坡启动允许用户从两个相互独立的软启动斜坡做出选择,分别设定启动时间和启动转矩。这种方式在负载变化的情况下是很有用的。

2.6 矩形转矩启动

软启动器结构紧凑,保护方式齐全,可以满足煤矿对设备保护的要求。在控制方式上采用目前国际上流行的控制策略--模糊控制技术,其控制转矩,可以很好的满足负载的重载启动要求。

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