軟啟動方式與傳統(tǒng)降壓啟動在實(shí)際應(yīng)用中的比較

以我廠的一臺離心式通風(fēng)機(jī)電機(jī)起動為例：該電機(jī)容量160kW，額定電流300A，額定電壓380V，供電線路300m，電纜主截面120mm2雙并，供電主變壓器容量1000kVA，電機(jī)為重載起動，在采用全壓直接啟動時(shí)計(jì)算情況如下：

供電變壓器一次側(cè)短路容量

S=SjXjs=Sj/(X1max+X1)＝100/(1.088+0.143)＝81.2MVA

電動機(jī)額定起動容量

Sqd=Kd×Sed=Kq×√3UedIed=7×√3×0.38×0.3=1.38MVA

電機(jī)電纜線路電抗

X1＝(X0+5/S)×1/2＝(0.07+5/120)×0.3/2＝0.0168

電機(jī)啟動回路額定輸入容量

Sq=1/[(1/Sqd)+(X1/U²m)]=1.19MVA

母線短路容量

Sd1=sb/[Xb+(sb/S′)]=1/[0.0663+(1/81.2)]=12.7MVA

預(yù)接負(fù)荷的無功功率

Qfh＝0.6(Sb－0.7Sed)＝0.517MVA

電機(jī)啟動時(shí)母線電壓

Uqm=[(Sd1+Qfh)+(Sd1+Qfh+Sq)]×0.38=0.917×0.38=0.34KV

電機(jī)啟動時(shí)的端子電壓

Uqd＝Uqm×(Sq/Sqd)×0.38=0.917×(1.19/1.38)×0.38=0.30kV

注：Kq(電機(jī)額定啟動電流倍數(shù))；X1—線路阻抗，計(jì)入電阻后取(X0+5/S)/1，S—電纜截面；Um—母線額定電壓(取6.3kV)，Sb—供電變壓器額定容量；S′—供電變壓器一次側(cè)短路容量；Sed—電機(jī)額定容量，Sj—基準(zhǔn)容量(取100MVA)；GD2—機(jī)組的總飛輪距；ne—電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；mqp—電機(jī)平均起動轉(zhuǎn)矩相對值；mj—機(jī)組的靜阻轉(zhuǎn)矩相對值

該電機(jī)起動時(shí)，系統(tǒng)母線電壓下降了40V左右，電機(jī)的端子電壓只有原電壓的79％左右，低于電機(jī)直接起動所需85％端子電壓的要求，不符合啟動要求。

若采用自藕變壓器降壓起動，粗略計(jì)算如下：

Sq＝1/(1/K²×Sqd+X1/U²m)＝1/(1/0.8²×1.38+0.0168/0.38²)＝0.80MVA

 

Uqm=[(Sd1+Qfh)/(Sd1+Qfh+Sq)]×0.38＝0.766×0.38＝0.291kV

 

Uqd=Uqm×(Sq/KSqd)×0.38=0.766×[4.03/(0.8×1.38)]×0.38=0.211kV

 

tq=GD²Ne²/365Ped×(U²qdMqp－Mj)=3×7452/365×160×(0.2112×0.54－0.3)=103s

注：GD²—機(jī)組的總飛輪距；Ne—電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；Mqp—電機(jī)平均啟動轉(zhuǎn)矩相對值；Mj—機(jī)組的靜阻轉(zhuǎn)矩相對值啟動時(shí)間過長，啟動困難且需增加一套降壓啟動設(shè)備。從日常的維護(hù)檢修方面來看，其故障率較高，啟動的電流沖擊對電機(jī)也有不利。

選用軟啟動方式中的軟啟動加脈沖突跳方式進(jìn)行控制，不僅啟動設(shè)備簡單，而且通過下圖可看出：在電機(jī)得到初始的啟動轉(zhuǎn)矩開始，啟動電壓開始無級增加，在選用了突跳啟動功能，可為電機(jī)提供一個(gè)大提升轉(zhuǎn)矩以克服負(fù)載的慣性，較快地完成啟動過程。根據(jù)實(shí)際啟動情況，電機(jī)的實(shí)際啟動時(shí)間為25s。

總結(jié)
通過以上的論述，我們可以發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的啟動方式雖然在現(xiàn)今仍應(yīng)用較多，但軟啟動的卓越啟動及保護(hù)功能已逐漸被人們所認(rèn)可。在今后的電動機(jī)控制中，當(dāng)有符合以下七條中的一條或幾條時(shí)，使用軟啟動技術(shù)更經(jīng)濟(jì)、合理地控制電機(jī)，提高電動機(jī)的潛能發(fā)揮，更好地為生產(chǎn)及生活服務(wù)。

1.正常運(yùn)行時(shí)不要求電機(jī)具有調(diào)速或節(jié)能的速用要求，只加快啟動過程的工作狀態(tài)；

2.負(fù)載自身不允許在正常時(shí)產(chǎn)生壓降，降速的可能性；

3.電機(jī)功率較大，為滿足起動條件，要造成主變壓器容量加大的場合，這點(diǎn)可降低配電容量，避免增容投資；

4.對電網(wǎng)電壓波動要求嚴(yán)格，對壓降要求≤10％Un的供電系統(tǒng)；

5.設(shè)備精密，不允許高啟動沖擊，從而對產(chǎn)品質(zhì)量要求正常使用產(chǎn)生不良后果的；

6.機(jī)械設(shè)備或負(fù)載工況條件不允許直接啟動或采用老式的降壓啟動；

7.對大、中容量電動機(jī)啟動過程能量損失可觀，需節(jié)能時(shí)。