水泵起动控制方式

    阐述了电动机全压起动的优点,对全压起动和各种降压起动的特点进行分析比较,同时对水泵的起动转矩作了简要分析.
    随着排涝泵站工程建设力度的不断加大,异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点,在中小型电排站中得到广泛的应用。因此恰当的选择电动机的起动方式,对泵站机组和配电网安全具有重要的意义。目前、降压起动、变频起动等,全压起动的缺点是起动电流大,笼型感应电动5～8倍,对于大电机,,干扰其它电,因此在设计规范中,对电动机起动引起配电系统的压降有明确规定。给排水规范中规定“:交流电动机起动时,其端子上的计算电压应符合下列要求:
    (1)电动机频繁起动时,不宜低于额定电压的90%;电动机不频繁起动时,不宜低于额定电压的85%。
    (2)电动机不与照明或其他对电压波动敏感的
    (3)当电动机由单独的变压器供电时,其允许值应按机械要求的起动转矩确定。
  对于低压电动机,还应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。
一、全压起动：
    全压起动就是将电动机的定子绕组直接接入额定电压起动,因此也称为直接起动。全压起动具有起动转矩大、起动时间短、起动设备简单、操作方便、易于维护、投资省、设备故障率低等优点。为了能够利用这些优点,目前设计制造的笼型感应电动机都按全压起动时的冲击力矩与发热条件来考虑其机械强度与热稳定性。所以,只要被拖动的设备能够承受全压起动的冲击力矩,起动引起的压降不超过允许值,就应该选择全压起动的方式。有人误认为降压起动比全压起动好,将15～75kW的电动机未经计算就采用了降压起动方式,因而降低了起动转矩,延长了起动时间,使电动机发热更加严重,且设备复杂,投资增加,这是一个误区,应当引起重视。尤其是消防泵等应急设备希望起动快,故障少,故凡能采用全压起动者,均不应采用降压起动。负荷合用变压器,且不频繁起动时,不应低于额定电压的80%。

二、降压起动：

    降压起动是指根据电动机起动电流与其端电压成正比的关系,采用降低电动机端电压的办法来减小起动电流,从而减小配电系统的压降的起动方式,采用降压起动的条件:①电动机起动时,机械不能承受全压起动的冲击转矩;②电动机起动时,其端电压不能满足规范要求;③电动机起动时,影响其他负荷的正常运行。
降压起动的方法较多,有串电抗器或电阻器降压、星三角换接、自耦变压器起动、软起动等。
2.1　串电抗器降压起动:
    因为电动机的起动转矩与端子电压的平方成正比,在降低电动机端子电压的同时,更显著地降低了它的起动转矩。若电动机的电压(电流)下降到原来的1/c时,起动转矩便下降到原来的1/c2,虽然起动电流有所减小,但其起动转矩小得更多,使起动时间延长,电动机发热更严重。如果被拖动的负载阻转矩较大,甚至会起动不起来,所以这种方法不够好,在低压系统中很少采用。
2.2　自耦变压器降压起动:
    相比,其起动电流对配电系统而言下降了。电动机星三角换接的起动方式,其端子电压、绕组中的电流、电动机的转矩、配电系统中的电流(电压降),四者的大小关系均相当于自耦变压器降压的起动方式,只是这个比例是固定不变的。自耦变压器可以换接抽头来改变其变化,从而可以根据配电系统中的压降限制及负载的转矩要求,选择自耦变压器与电动机连接的抽头,比星三角换接灵活。
2.3　软起动方式:
    从20世纪70年代起开始推广利用晶闸管交流调压技术制作软起动器,软启动方式能根据实际需要的启动时间灵活地选择启动转矩和启动电流。在整个启动过程中施加到电机的电压逐渐增加以达到平稳启动的目的。这消除了电机和被驱动设备的机械压力。软起动方式主要有4种:①以电解液限流的液阻软起动;②)为限流器件的晶;③SR)为限流器件的;。
    2.3.1(即直接起动)引起的电网电压降,使之不影响共网其它电气设备的正常运行,可减小电动机的冲击电流,冲击电流会造成电动机局部温升过大,降低电动机寿命,可减小硬起动带来的机械冲力,冲力加速所传动机械(轴、啮合齿轮等)的磨损,减少电磁干扰,冲击电流会以电磁波的形式干扰电气仪表的正常运行。软起动使电动机可以起停自如,减少空转,提高作业率,因而有节能作用。
    2.3.2自耦变压器降压起动是将其原边接供电电源,副边(即原边的一部分)接到电动机定子绕组上,待电动机起动到转速基本稳定时,,电压运转。降低了电动机的起动电压和起动电流,仍符合电流与电压成正比,转矩与电压的平方成正比这个规律。假若自耦变压器的抽头变比为1∶2,则电动机的起动电压和电流都降到全压起动的一半,起动转矩降低到全压起动的1/4。但是,需要强调的是此时配电线路中的电流(即自耦变压器原边的电流)比电动机中的电流(即自耦变压器副边的电流)又小了一半,这样配电线路中的电流也下降到全压起动的1/4,即这种起动方式显著地降低了配电系统中的电流和压降。一般来说,采用自耦变压器降压起动,电动机的端子电压下降到额定电压的K倍时(K为自耦变压器抽头变比,其值小于1),电动机的起动转矩与配电系统中的电流均下降到额定电压时的K2倍。可见,在起动转矩相同的情况下,采用自耦变压器降压比电抗器降压更有效的减小了配电线路的电流和压降。
    2.3.1星三角换接降压起动:星三角换接起动是先将电动机的定子绕组接成星形起动,待电动机转速基本稳定时,再换接成三角形转入正常运行。电动机的星形连接与三角形连接
三、其他起动方式：
3.1变频起动
    变频起动是在变频调速系统中,用逐步提高电动机定子绕组的供电频率来提高电动机的速度。这种起动方式也降低了电动机的端子电压和起动电流。
因为变频调速改变了异步电动机的同步转速,保持了电动机的硬机械特性,与其他起动方式相比,起动电流小而起动转矩大,对设备无冲击力矩,对电网无冲击电流,既不影响其他设备的运行,又有最理想的起动特性。但是,这种起动方式设备复杂,价格昂贵,在不需要变频调速的场合,如无特殊要求,只是为了得到良好的起动特性而装设变频设备是不合适的。只有在变频调速系统中,才采用变频起动。近年来,在采用变频调速的恒压供水系统、变风量系统中,其水泵、风机都是变频起动的。

3.2化整为零的起动方式
    一台大型设备,采用多台小电动机拖动,例如某些大型冷水机组,就是由多台小电动机拖动,每台小
电动机单独起动,其起动电流与机组总容量比就显得很小,减小了对配电系统的影响。此外,在给排水系统中,采用多台泵组成一个给水系统,既减缓了给水系统的流量扬程特性曲线(对水路管网有利),又减小了水泵的起动电流(对配电系统有利)。