船舶电动机启动方式（精选4篇）
船舶电动机启动方式 篇1
1 概况
笔者最近承担了某房地产公司的生活小区泵房电气设计, 泵房中功率最大的用电设备为循环水泵, 其中与其配套拖动的电动机为380V, 22k W三相交流异步鼠笼电动机, 其电源由变电所里的800KVA干式变压器提供。
对于该电动机启动方式有人提议超过15KW及以上的笼型电动机时就采用降压启动, 这是没有根据的, 以下就对此问题进行定性分析。
2 电动机启动过程考虑的问题
2.1 电流冲击
笼型电机直接启动电流大约为其额定电流的5～7倍, 若系统容量不够大, 过大的启动电流会引起短时系统配电母线压降过大, 这样一来会造成其供电的其它负载, 比如其它正在运行着的电机可能会停转, 照明灯会突然变暗、电阻焊机由于负偏差过大会造成虚焊、同一电网的其它电气设备发生保护动作及误动作等。
2.2 冲击转矩
笼型电动机直接启动时, 其启动电磁转矩约为额定电磁转矩的1.2～2倍。其产生的机械冲击, 会使整个传动系统受到过大的扭矩力冲击, 容易损坏设备或缩短设备的使用寿命。如转子笼条断裂, 变速箱齿轮打坏, 转轴变形等。必须考虑到被拖动机械能否承受由此应能保证传动机械所要求的启动转矩。
可见, 电动机的启动方式取决于三个方面: (1) 当笼型电动机启动时, 其它用电设备的工作要求; (2) 电动机本身结构的要求; (3) 电机所拖动的机械负载要求。
3 笼型电动机的各种启动方式的选择与比较
笼型电动机的启动方式有全压启动和降压启动二种:由《通用用电设备配电设计规范》GB50055第2.3.3条可知, 全压启动是优先采用的, 它最经济的, 操作最简单。只有在不满足全压启动的情况下, 才宜采用降压启动。
笼型电动机的各种启动方式的特点见下表:
4 电动机实际启动过程计算及分析
笔者通过对规范和相关参考资料的学习, 经过计算, 认为该电机可采用全压启动方式, 经济合理, 技术可靠。
4.1 启动条件:
对于全压启动方式, 由于启动电流过大, 会造成配电母线电压下降, 产生电压波动。根据G12326-2000《电能能电压允许波动和闪变》的要求, 一般情况下, 对于频繁启动的电动机, 其配电母线上的电压不应低于额定电压的90%, 对于不频繁启动的电动机, 配电母线上的电压不应低于额定电压的85%。
启动时电动机端子电压应能保证传动机械要求的启动转矩, 即
式中
ustM———启动时电动机端子电压相对值;
MstM———电动机启动转矩相对值;
Mj———电动机传动机械的静阻转矩相对值。
根据循环水泵厂家提供的数据, 启动转矩为额定转矩的1.3倍, 也即Mst M=1.3;从《工业与民用配电设计手册》第三版P268表6-14。查得, 电动机传动机械的静阻转矩相对值Mj=0.3;经过计算得出ust M≥0.504, 也即当电动机端电压应≥380*0.504=191.52V才能满足启动转矩要求。
设备专业提供的资料, 运行过程中的循环水泵频繁启动。循环水泵厂家的资料, 循环水泵能承受全电压启动的冲击转矩。其配套的电动机, 根据电机行业制造标准可知, 所有的低压笼型电动机均允许全压启动。
综上所述, 能否全压启动, 只要验算启动时, 其配电母线上的电压降是否能满足不应低于额定电压的90%的要求。
4.2 启动计算及分析:
4.2.1 该小区泵房的循环水泵已知条件如下:
(1) 该小区提供本工程800kVA变压器10kV高压侧进线处最小运行方式的短路容量是200MVA, 变压器电抗相对值为6%。 (2) 根据厂家的资料, 循环水泵配套电机型号Y2-180L-4, 额定电压为380V, 额定功率为22kW, 额定电流为43.1A启动电流为310.3A。 (3) 从配电柜到循环水泵接线盒的配电电缆长度为0.1km, 电缆规格为YJV-4*16。 (4) 供电变压器二次侧母线预接负荷为312.4kW, 功率因数为0.8。
4.2.2 供电变压器二次侧母线短路容量
SrT———变压器额定容量, MVA;
xT———变压器的电抗相对值, 取为阻抗电压相对值u T;
Sk变压器一次侧短路容量, MVA。
4.2.3 启动回路的额定输入容量
SstM———电动机额定启动容量, MVA, 其值为其中UrM为电动机额定电压, kV;IstM为电动机启动电流, kA;
Xl———电缆的线路电抗, Ω, 这里取, 其中l为线路长度, km;
Um———母线标称电压, kV, 这里取0.38kV。
4.2.4 预接负荷的无功功率
Sfh———预接负荷的视在功率, KVA, Pfh———预接负荷的有功功率, kW, cos○/———预接负荷的功率因数。
4.2.5 电动机启动时母线电压相对值
4.2.6 电动机启动时端子电压相对值
通过上述计算可知该小区泵房的循环水泵在全压启动时的电压情况, 并证明了全压启动方式能满足启动条件。现场一次开车成功也证明了启动方式的可行性和合理性。
5 结束语
理论和实践证明, 按电动机功率统一规定启动的方式, 是没有根据的。在不同时代和地点, 电源情况差别很大, 从过去30kVA杆上变压器, 到生活小区的800kVA变电所, 相差近几十倍。不应该搞“一刀切”。通过该小区泵房的电气设计, 体会到任何工程中, 如果有大功率的电动机的存在, 要根据工程的具体情况, 供电电源及设备的要求, 确定采用全压还是降压启动。
笼型电动机全压启动是最简单、最经济、最可靠的启动方式, 只要符合规定条件, 就优先采用;当经过计算不符合全压启动的条件, 就采用降压启动。总之, 各种降压启动方式都比全压启动接线复杂、电器多、投资大、操作维护工作量大、故障率相应提高, 而且电动机的发热也高, 因此, 降压启动只在必要时才选用。
参考文献
[1]李发海, 王岩编.《电机与拖动基础》.清华大学出版社.
[2]中国航空工业规划设计研究院等编.《工业与民用配电设计手册》.中国电力出版社.
[3]《电能质量电压波动和闪变》.GB12326-2000.
[4]《通用用电设备配电设计规范》.GB50055-1995.
大型高压电动机启动方式选择研究 篇2
1 大型电动机启动分析
1.1 启动方式
大型高压电动机启动是否满足专业要求,对整个电网运行效率,以及机械设备运行安全性均有着重要影响。因此在对大型高压电动机进行研究时,需要提高对启动方式的重视。电动机启动方式有:直接启动、Y-△降压启动、变频、软启动、电抗器降压启动或者自藕变压器降压启动等。如果为绕线式异步电动机,还可以选择用转子串电阻方式启动,而同步电动机也可以选择用同步启动方式。在实际生产设计中,需要根据企业生产系统设计要求,以提高综合生产效率为目的,合理选择电动机启动方式。
1.2 启动要求
对于大型高压电动机的启动,必须要满足一定的条件,同时各项条件也是决定电动机启动方式选择的关键因素。主要包括启动时母线电压、电动机与机械设备动热稳定性以及电动机定子端电压。
1.2.1 母线电压
要求电动机启动时,电压降应在10%以内,且偶尔启动时电压降应控制在15%以内。同时在不影响其他设备运行效率,以及生产机械所需启动转矩合理时,电压降可以控制在20%左右。
1.2.2 电动机与生产机械动热稳定
保证电动机以及生产机械可以承受电动机启动时产生的冲击力影响,具有较高的动稳定行。部分生产系统中会选择用型号特殊的电动机,除了要满足基本要求外,还需要兼顾生产厂规定的热稳定要求。
1.2.3 电动机定子端电压
变压器绕组具有一定阻抗,这样在电动机启动时,会产生极大的启动电流,使得电动机定子端实际电压小于启动电压,而使得电动机启动失效。
2 高压电动机启动方式分析
2.1 直接启动
直接启动为高压电动机常见启动方式,即在全电压条件下直接启动电动机。直流启动的优点启动方式简单,无需额外增加启动设备,成本低。这种启动方式一般用于小功率的电动机。高压电动机直接启动时,所需启动电流比较大(一般为额定电流的6倍以上,如果是重载启动的电机至少是额定电流的7倍),会造成系统电压大幅度降低,进而会对整个供电系统产生影响。很多时候选择直接启动方式,压降超过限值后,变会造成上级变电所跳闸,产生较大经济损失。所以对于大功率的电机建议采用降低启动的方式。
2.2 自耦变压器启动
此种启动方式,本质上就是在电动机启动时,利用可选择自耦变压器中间插头来实现降压启动,电动机进入到稳定运行状态时,或者电流达到一定数值后,将自耦变压器切除后,便可进入到正常运行模式。选择应用自耦变压器启动方式,启动过程中所需电流较小,但是会存在二次冲击问题,对供电网以及电动机自身均会产生一定的冲击,需要根据实际情况来选择是否选择应用此种方式。
2.3 串联电抗器启动
此种启动方式,即电动机启动时,向系统中串接电抗器,用于限制和降低电动机启动电流与电网压降,在电动机进入到稳定运行模式,或者电流达到一定限制后,将电抗器切除后,则可以变更为直接启动模式。如果选择应用串联电抗器启动方式,在启动过程中也会产生一定的电压降,容易造成启动转矩不够,出现二次冲击问题。
2.4 变频启动
用中压变频器做软启动装置来启动电机。其优点是启动性能好,可以有效的防止电机在启动过程中对电网的产生影响,而且变频器还有调速功能,可满足风机等设备对电机调速控制的要求,可以节省能耗,降低生产成本。缺点是:
(1)变频器价格昂贵,除了配置变频器还要必须配隔离变压器、工频旁路柜。
(2)对于电机的绝缘及散热的要求比较高。
3 大型高压电动机降压启动方式分析
3.1 降压启动分析
对于大型高压电动机来说,其具有更高的经济价值和应用价值,一般均作为生产体系的核心设备。其运行效率在根本上决定了生产效益,而电动机所选择启动方式是影响其运行效率的重要因素,因此为减少电动机运行故障产生的经济损失,需要保证所选启动方式的合理性。其中,降压启动方式可以有效减轻因上述各启动运行产生的电压降以及二次冲击等问题,从根本上来提高其运行综合效率。
3.2 运行优势分析
3.2.1 降低电网冲击
正常情况下电动机启动电压波动必须要控制在10%以内,选择应用软启动方式,可以将启动电流降低到额定电流的1.5~3倍,有效降低电网电压波动率。其中,如果电动机供电由单独变压器来实现,选择直接启动方式,应保证电动机容量在变压器容量80%以内。而选择应用软启动方式,则可以将电动机容量与变压器容量保持相同。
3.2.2 降低机械损伤
软启动方式可降低电动机启动电流,同时电动力大小与电流平方成正比相关,因此软启动电动力为正常额定运行时电动力的9倍,与直接启动36倍相比,对机械设备的损伤更小。同时,选择应用降压启动方式还可以降低电动机发热情况,延长设备使用寿命。
4 结束语
大型高压电动机已经被越来越广泛的应用到企业生产体系中,面对实际生产需求,需要提高对电动机运行效率的重视。选择合适的启动方式前,需要对常见启动方式进行对比,确定其优缺点,结合实际生产情况,从多个角度分析,保证所选启动方式具有较高的合理性与科学性。
摘要：社会经济的快速发展,企业生产所需电压也不断增大,为满足大规模生产要求,高压电动机容量需要在原有基础上提升。对于大型发电机来说,如果直接启动,将会对设备自身产生较大的不良影响,不仅会降低其运行效率,同时还会对设备产生损伤。因此基于可持续发展原则,必须要针对大型高压电动机启动方式进行研究,选择切实可行的启动方式,提高设备运行综合效率。本文对大型高压电动机启动方式的选择要点进行了简要分析。
关键词：高压点电动机,启动方式,运行效率
参考文献
[1]刘剑峰.大型高压电动机启动方式选择[J].甘肃科技,2010(23):69-72+53.
[2]赵晨.大型异步电动机智能软启动装置的设计与实现[D].南京:南京理工大学,2014.
船舶电动机启动方式 篇3
交流高压电动机通常采用三种启动方式:全压启动、降压启动及变频启动。全压启动方法简便, 启动转矩大, 但会引起电网电压波动, 形成对电网的冲击;伤害电机绝缘, 降低电机寿命。变频启动性能好但价格昂贵。本文着重介绍的高压交流电动机降压启动方式在国内有着很大的市场和广泛的应用。
降压启动是降低电动机的初始端电压, 减小启动电流, 减小电动机启动的冲击。降压启动有电抗器启动、自耦变压器启动、液阻式启动、热变电阻式启动、磁控式启动和晶闸管软启动。
串联电抗器降压启动是在电机的定子回路中串联电抗器, 限制电机的启动电流, 降低了电机定子上的电压。在电机启动结束后, 再将电抗器切除。由于电机启动时的电磁转矩与电机定子上所加电压的平方成正比, 电抗器的电感值不能选得太大, 必须使电机的启动转矩大于负载转矩, 同时还需留有一定的余量。这种启动方法的适应性差, 且电抗器被切除时还存在二次的电流冲击和转矩冲击的危险, 目前已较少使用。
自耦变压器降压启动是自耦变压器的高压绕组与电网相接, 低压绕组接电机, 通过自耦变压器逐步升高加在电机上的电压, 以限制电机的启动电流。该方法可以调节电机上的初始启动电压, 以适应不同的负载要求。同时由于变压器的作用, 流过电网的电流也被缩小了相同变比的倍数, 进一步减小了对电网的冲击。但是由于启动的高压自耦变压器是有级调节的, 在改变电压级别和切除自耦变压器时, 仍存在对电机的二次冲击。它的最大优点是启动转矩较大, 并且可以通过抽头调节启动转矩, 缺点是装置体积大、故障率较高、维护工作量大。
液阻式降压启动是在电动机启动过程中, 在电动机的转子 (绕线式) 或定子 (鼠笼式) 回路中串接一个可以调整的液体电阻, 通过传动机构使液体电阻均匀减小, 启动过程完成后外电阻为零并自动切除, 从而保证电动机启动过程具有平滑、无冲击的软特性。由于该电阻实质上是离子导电的电解液, 因此称为液阻, 阻值靠改变两极板间的距离实现。优点:可串在绕线电动机转子回路实现较大的启动转矩, 在电机启动过程中不产生高次谐波, 售价较低。缺点:体积大;启动的重复性差, 保护功能不全, 维护麻烦, 安全性差, 对环境要求较高。
热变电阻式启动装置与液阻式相似, 它取消了极板的伺服机构。电解液为负温度特性。电阻值的改变是利用电机启动电流使电解液升温, 靠其自身的电阻率降低来实现的。电极无需移动, 避免了极板伺服机构可能带来的不安全。环境温度的变化对热变电阻的阻值有较大影响, 故也难以实现连续多次启动, 其余的优缺点与液阻启动装置相似。
磁控式启动是从电抗器启动衍生出来的。磁控式启动的主要特点是其电抗值可控。它采用串在电动机定子进线侧的可控磁饱和铁芯电抗, 启动开始时电抗器的电抗值较大, 在启动过程中, 使电抗值逐渐减小, 启动完成后被旁路。它除了具有串在三相电动机定子进线侧的交流工作绕组以外, 还有控制铁芯饱和程度的直流励磁绕组, 在启动过程中, 通过控制直流励磁电流, 改变交流绕组铁芯的饱和度, 改变交流绕组的电抗值, 达到降压启动的目的。优点:相对可靠, 对环境要求不高, 可以实现闭环控制, 设备占地小, 维护方便。缺点:工作时噪音较大, 起动时会产生高次谐波, 控制精度略低, 价格偏高。
晶闸管软启动装置是一种采用晶闸管的无触点高压电路开关, 通过控制晶闸管的导通角, 用反并联晶闸管控制正弦波正负半波的导通和关断时间, 改变正弦交流电压的波形, 使之变为非正弦脉冲式交流电来控制输出电压的大小, 达到限制电机启动电流的目的。输出电压、电流全范围可调, 电压、电流波形可任意设定。它又细分为可控硅串联和开关变压器式两种。优点:体积小、安装使用简单、全智能控制、功能齐全、可以实现软启动和软停止、启动重复性好、控制精度高、可以实现闭环控制。缺点:会引起高次谐波, 对电网有一定的影响;可控硅元件的故障率较高;对维护技术人员的要求较高;价格偏高。
船舶电动机启动方式 篇4
关键词：三相异步电动机,启动电流,启动转矩,启动方法
0 引言
三相异步电动机具有构造简单、价格合理、维修方便、运行可靠等特点, 但大的启动电流对电网和设备造成较大的冲击力。因而在实际应用中, 如何减小启动电流和选择启动方式的合理性对保障设备的安全运行尤为重要, 下面对几种常见启动方式逐一进行简单的分析。
1 直接启动 (全压启动)
直接启动即全压启动, 是将电动机定子绕组接额定电压, 其设备投资少、控制方式简单, 但启动性能较差, 且启动电流大, 启动转矩过小时有载时启动或启动速度很慢, 电机绕组发热越严重, 影响其使用寿命。小容量三相异步电动机, 启动速度快、惯性小, 可直接启动。
2 减压启动控制
电动机启动时采用合理手段适当减小定子绕组电压, 当转速升至稳定转速时, 将电压调到额定值。此方法限制启动电流[一般 (2~3) ]的同时造成启动转矩更小, 故大中型不能直接启动的或空载、轻载情况的电动机可采用此方法, 而机械负荷重的电动机不适用。
2.1 星形/三角形减压启动控制
启动控制电路如图1所示。其中KM1引入电源, KM3控制“Y”形减压启动, KM2控制“△”形全压运行, KT控制“Y”形减压启动和完成Y-△自动切换时间, SB1停止按钮, SB2启动按钮, FU1主回路短路保护, FU2控制回路短路保护, FR过载保护。启动时定子绕组“Y”联结, , 下降1/3, 下降1/3。启动完成后定子绕组恢复为“△”联接, 电动机全压正常运行。停止时, 按下SB1即可。
这种启动方式的特点:操作方便, 设备简单, 成本低, 适用于定子绕组正常运行时为“△”联接的几十千瓦的三相异步电动机, 但因启动转矩下降很大, 多用于空载或轻载时启动。
2.2 自耦变压器减压启动自动控制
启动控制电路如图2所示。启动时主电路KM1、KM2闭合, KM3断开时, 电动机减压启动以减小启动电流。启动完成后, KM1、KM2断开, KM3闭合, 切除自耦变压器, 电动机全压正常运行。自耦变压器输出端一般有 (2~3) 组抽头 (为电源电压的80%、60%和40%) , 加在定子绕组相电压 (K﹥1) , 启动电流下降倍, 启动转矩降低1/K2倍 (自耦变压器变压比为K) 。停止时, 按动按钮SB1控制回路全部断电, 电动机停转。其中热继电器FR完成电动机的过载保护。
这种启动方式的特点:用户可按需求根据启动电流和启动转矩的大小选取自耦变压器的抽头。缺点:设备体积大, 投资较贵, 因线圈是按短时通电设计的, 所以不能频繁启动, 启动只允许连续两次。由于此电路的启动和运行转换过程是由KT时间继电器可靠地完成, 不会因启动时间的长短不一或时间长造成自耦变压器烧毁事故。
3 电动机软启动控制
上述几种降压启动方法虽然减小了启动电流, 但启动转矩固定不可调, 出现了二次冲击电流以及接触器、继电器的触点损坏而造成电动机启动困难甚至堵转, 机械冲击等缺点。软启动方式改进了上述缺点, 可根据负载及电网继电保护特性将启动电流自由无级调整至最佳的恒流状态 (为额定电流的1.5~2.5倍) 。且启动平滑, 消除启动过流跳闸, 提供软停车功能, 避免了自由停车对转矩的冲击。实现了过载、缺相、过流、过热等保护。
4 结束语
综上, 三相异步电动机的启动控制方式由直接启动控制、降压启动控制到软启动控制。在生产实践中, 要从经济实用, 可根据启动方式的优缺点, 启动过程的各种参数, 电动机的起动特性、负载特性和工艺要求等, 灵活调节、选择最佳的启动方式和设备。
参考文献
[1]王海霞.电动机启动方法的分析和比较[J].机电工程技术, 2014 (02) :32-34.