[摘要]介紹軟啟動(dòng)器的工作原理,分析其在煤礦中的應(yīng)用前景,并對(duì)軟啟動(dòng)器的節(jié)能及應(yīng)用中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析。
[關(guān)鍵詞]軟啟動(dòng)器 工作原理 直啟與軟啟 一拖一 一拖多 節(jié)能
中圖分類(lèi)號(hào):TQ54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2009)0720073-01
一、引言
軟啟動(dòng)是在電源和電機(jī)之間串入軟啟動(dòng)器的一種電機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方式。軟啟動(dòng)器在煤礦中作為皮帶、風(fēng)機(jī)、水泵等啟動(dòng)開(kāi)關(guān),能夠減小沖擊電流,并有顯著的節(jié)能效果。同時(shí)由于其系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用及維護(hù)方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),在煤礦中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
二、軟啟動(dòng)的工作原理
軟啟動(dòng)器主要由串接于電源與被控電動(dòng)機(jī)之間,三對(duì)反并聯(lián)晶閘管調(diào)壓電路串接在電機(jī)定子的三相電路中,以單片機(jī)為控制核心。利用三對(duì)晶閘管的電子開(kāi)關(guān)特性,控制其觸發(fā)脈沖的遲早來(lái)改變觸發(fā)角的大小,從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)定子的端電壓,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中,晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大,晶閘管的輸出電壓也逐漸增加,電動(dòng)機(jī)從零開(kāi)始加速,直到晶閘管全導(dǎo)通,從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑啟動(dòng),電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流的最大值,可根據(jù)負(fù)載情況設(shè)定。軟啟動(dòng)器具有過(guò)載保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)。
電機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)成功的解決了交流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)造成較大的啟動(dòng)電流,對(duì)供電電壓質(zhì)量影響和供電線路電耗增大以及對(duì)機(jī)械設(shè)備沖擊等問(wèn)題,現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器是傳統(tǒng)的Y-△啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)理想的換代產(chǎn)品。
三、軟啟動(dòng)的應(yīng)用分析
當(dāng)供電系統(tǒng)中有較大功率電動(dòng)機(jī),可能會(huì)對(duì)供電系統(tǒng)其他用戶產(chǎn)生影響時(shí),為了保證其他負(fù)荷的用電質(zhì)量,就可采用軟啟動(dòng)器。以數(shù)字式軟啟動(dòng)器為核心,輔以輸入端斷路器、軟啟動(dòng)器、旁路接觸器,以及二次側(cè)電路組成電動(dòng)機(jī)控制柜,可以完成兩地控制,多種控制方式選擇,另外可顯示電流、電壓值和故障報(bào)警、運(yùn)行狀態(tài)等信息。
(一)軟啟動(dòng)器在煤礦中的應(yīng)用情況
軟啟動(dòng)器廣泛應(yīng)用于煤礦風(fēng)機(jī),皮帶、水泵、架空乘人裝置等設(shè)備的啟動(dòng),且具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.限制啟動(dòng)電流,防止沖擊轉(zhuǎn)矩;
2.電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝、使用、維護(hù)方便;
3.節(jié)能效果顯著;
4.價(jià)格低廉。
(二)應(yīng)用實(shí)例:帶式輸送機(jī)的改造
皮帶情況:帶式輸送機(jī)輸送長(zhǎng)度為700米,輸送寬度為1.4米,最大輸送傾斜度約為18度;雙電機(jī)驅(qū)動(dòng),單臺(tái)電機(jī)功率為200KW,三班制運(yùn)行,交接班時(shí)間停機(jī)2小時(shí),一天正常啟動(dòng)3次;正常啟動(dòng)時(shí)為空載。
改造前:驅(qū)動(dòng)裝置以電機(jī)、限矩型液力耦合器、減速機(jī)、驅(qū)動(dòng)輥組成,雖然這一驅(qū)動(dòng)組合在啟動(dòng)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),但由于啟動(dòng)過(guò)程的不可控性和其限矩型液力耦合器的固有特性,啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)脈沖式的沖擊抖動(dòng)現(xiàn)象,啟動(dòng)平穩(wěn)性差,沖擊大,輸送帶橫向裂紋多,易出現(xiàn)斷帶事故。
經(jīng)過(guò)調(diào)研后,加裝帶式輸送機(jī)多電機(jī)驅(qū)動(dòng)自控調(diào)速啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。該系統(tǒng)具有啟停時(shí)間可調(diào)、故障監(jiān)控和自動(dòng)保護(hù)等多種功能,所有設(shè)備運(yùn)行參數(shù)在中控室里集中顯示、自動(dòng)記錄和異常報(bào)警,避免了各類(lèi)事故的發(fā)生。
改造后運(yùn)行近三年,完全消除了啟動(dòng)沖擊對(duì)輸送帶造成的機(jī)械損傷。
1.使用近三年,未發(fā)生過(guò)斷帶故障。
2.系統(tǒng)無(wú)論在空載模式或帶載模式啟動(dòng)都很平穩(wěn)。
3.利用系統(tǒng)調(diào)速功能設(shè)定帶速保證了設(shè)備的日常檢修及安全運(yùn)行。
由于突發(fā)故障的減少、驗(yàn)帶工作的日?;?、程序化,提高了設(shè)備運(yùn)行管理的計(jì)劃性和維修效率,改造后的帶式輸送機(jī)的產(chǎn)能得到了很大的提高。
四、軟啟動(dòng)器的節(jié)能原理分析
設(shè)備在欠負(fù)載的情況下,電機(jī)銅損、鐵損比例增加,功率因數(shù)下降,電機(jī)有效用電率降低,在輕載時(shí)如果降低輸入電壓,減小電機(jī)主磁通,電機(jī)的鐵心損耗及磁化電流將減小,從而電機(jī)的效率、功率因數(shù)將得到提高,這就是軟啟動(dòng)器節(jié)能運(yùn)行的基本原理。具有節(jié)能功能的軟啟動(dòng)器可對(duì)電機(jī)電流、功率因數(shù)進(jìn)行監(jiān)視,控制電動(dòng)機(jī)端電壓變化,使其在欠載或空載的情況下調(diào)整電動(dòng)機(jī)上的電壓,使其產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩,從而達(dá)到節(jié)能的目的。
軟啟動(dòng)的節(jié)能效果在設(shè)備中低負(fù)荷率,中低功率因數(shù)時(shí),具有較好的節(jié)能效果。
五、軟啟動(dòng)器應(yīng)用中若干問(wèn)題的探討
(一)選擇直接啟動(dòng)與軟啟動(dòng)的原則
直接啟動(dòng)即全壓?jiǎn)?dòng),啟動(dòng)方法簡(jiǎn)單,但交流異步電機(jī)啟動(dòng)電流大,一般為電機(jī)額定電流的4-7倍,過(guò)大的啟動(dòng)電流導(dǎo)致礦井供電線路產(chǎn)生較大的壓降,影響電網(wǎng)上其他設(shè)備的正常運(yùn)行,國(guó)標(biāo)要求是直接啟動(dòng)的啟動(dòng)電流在電網(wǎng)中引起的電壓降不超過(guò)電網(wǎng)中額定電壓的10%(頻繁啟動(dòng))或15%(不頻繁啟動(dòng))就允許直接啟動(dòng),但是在實(shí)際工程中還應(yīng)綜合考慮負(fù)載場(chǎng)合等因素,如中大容量電機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng),直接啟動(dòng)時(shí)很大的突跳轉(zhuǎn)矩沖擊使軸承、齒輪磨損加重甚至損壞,減速箱故障率高,皮帶磨損加重甚至經(jīng)常拉斷,同時(shí)過(guò)大的機(jī)械沖擊大大降低機(jī)械設(shè)備壽命,很大的沖擊電流導(dǎo)致電機(jī)繞組絕緣老化,電器設(shè)備壽命下降,設(shè)備維護(hù)率高,從而嚴(yán)重影響生產(chǎn),所以一般工業(yè)生產(chǎn)中相對(duì)較大功率的電機(jī)在經(jīng)濟(jì)允許的條件下盡量采取軟啟動(dòng)方式。
(二)一拖一與一拖多控制方案的選擇
一般情況下應(yīng)采用一臺(tái)軟啟動(dòng)器拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的方案即一拖一控制方案,尤其是對(duì)負(fù)載等級(jí)要求較高的場(chǎng)合如風(fēng)機(jī)、水泵連續(xù)性生產(chǎn)的設(shè)備等,這種方案的電氣主回路及控制回路接線非常簡(jiǎn)單同時(shí)大多品牌的軟啟動(dòng)器具有過(guò)流、缺相、過(guò)載、等多種保護(hù)功能,可對(duì)電機(jī)實(shí)施在線保護(hù),充分發(fā)揮軟啟動(dòng)器的軟啟、軟停及綜合保護(hù)功能。
在負(fù)載等級(jí)要求一般,允許短時(shí)停機(jī)或負(fù)荷不大的設(shè)備(一般性負(fù)載),如負(fù)載較小的皮帶、架空乘人裝置等非連續(xù)性生產(chǎn)的一般性負(fù)載等,為節(jié)省設(shè)備投資可采用一臺(tái)軟啟動(dòng)器循環(huán)拖動(dòng)多臺(tái)電機(jī)負(fù)載的方案。理論上一臺(tái)軟啟動(dòng)器可循環(huán)拖動(dòng)任意臺(tái)電機(jī),實(shí)際生產(chǎn)中采用一臺(tái)軟啟動(dòng)器拖動(dòng)兩臺(tái)、三臺(tái)電機(jī)負(fù)載的情況為多。
六、結(jié)語(yǔ)
軟啟動(dòng)在改善電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命及節(jié)能降耗方面具有很好的效果,其在煤礦的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。
作者簡(jiǎn)介:
鐘兆華(1981-),男,畢業(yè)于山東科技大學(xué)電氣自動(dòng)化專業(yè),本科學(xué)歷,現(xiàn)工作于山東新查莊礦業(yè)有限責(zé)任公司機(jī)電科,助理工程師。