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软启动器在民用建筑动力设备控制中的应用

文章出处:snyfk 人气:发表时间:2017-12-13 16:19

 一、概述
  交流鼠笼异步电动机由于结构简单,控制方便,效率高而被人们广泛地应用于机械设备的拖动中。在民用建筑中的大多数机械设备如消防泵、喷淋泵、生活泵、冷冻机组等的动力都是交流鼠笼异步电机。当建筑物层数较高或规模较大时,这些机械设备的电机的额定功率通常都较大,如消防泵的额定功率通常都在55kW-150kW之间。这些设备在起动过程中,将产生较大的起动电流,造成较大的电压降。因此恰当地选择起动方式具有减少供电容量和保证建筑物供电可靠性等重要意义。正因为如此,软启动器在民用建筑领域的应用中将具有广阔前景。
  二、民用建筑中水泵等动力设备的启动方式的比较
  众所周知,鼠笼式异步电机采用全压起动时起动电流大,起动时间长的。当电机的功率较大时,起动电流很大(起动电流为额定电流的5—8倍)。很大的起动电流将引起配电系统的电压降,影响接在同一台变压器或同一条供电线路上的其它电气设备的正常工作,甚至使柴油发电机组熄火停机。同时由于起动转矩较大,将对负载产生冲击,增加传动部件的磨损和额外维护。所以当电机的容量较大(一般为超过电源容量的20%—30%时)均采用降压起动。
      统上采用的降压起动的方法有Y/△换接起动和自耦变压器降压起动。虽然这两种起动方式均可降低起动电流,但是在降压起动过程完成后的分档投切和加全压的瞬间,仍将产生数倍额定电流的尖峰电流(二次冲击电流),此电流将对配电系统造成冲击,同时产生的破坏性的动态转矩会引起水泵电机的机械震动,对电机的转子、中间齿轮等非常有害,并使供电线路电耗增大。
  软启动器也是降压起动器的一种。它是利用性能先进的微处理器,合理有序地控制大功率晶闸管组件导通,使之产生逐步增加的平滑的交流电压加在交流电动机上,使电动机按预先设定的方式和参数进行渐进地加速,实现软起动。可见采用软起动器可以对大电机实现平滑、均匀稳定的起动,避免大电机起动时对电网的冲击,减少机械震动和噪音,减少供电线路的电耗。
  三、软起动器在民用建筑动力设备控制柜中的应用
  软起动器具有软起动,软停止,泵控制,定时低速运行等多种功能。因此,在民用建筑领域的动力设备控制中具有传统降压起动器不可比拟的优越性。下面以某高层建筑中的消防泵为例,分析软起动器在消防泵的起动及运行控制方面的突出优点。该高层建筑中消防泵的最大容量为110KW,一备一用。采用A-B公司的150-B240NBD软起动器。
  1、软起动如前所述,在起动时间ts内,电机的端电压从设定的初始值逐渐增长至满压,电机是平滑、无级地加速。同时起动时间ts可调节(通常在0.5-60秒之间),这有利于与空气开关之间的配合,防止空气开关的瞬时脱扣器在电机起动时误跳闸。
  2、变频水泵控制功能水泵在起动和停车时,水流冲击管道,产生严重的“水锤效应”。虽然水道专业已采取了一些消除水锤效应的措施,但是如果采用带泵控功能的软起动器,则完全可以消除水锤效应,减少机械维护的工作量,节省系统维修费用,并保证供水可靠。值得一提的是该功能为可选件,定货图上应注明。
  3、过载保护功能一般电机的过载保护是通过热元件来实现的。热元件在电动机起动的过程中很难避开电机的起动电流而产生误动作。为避免误动,用户常加大热元件的动作电流,使过载保护形同虚设。而软起动器内置的过载保护功能是根据I2t算法用电子装置来完成的。它可根据起动负荷的轻重即起动时间的长短不同来选择不同的脱扣特性曲线以避免在起动过程中误跳。由于它的过载保护是可编程的,从而为用户提供了更大的灵活性。并且选用带内置过载保护功能的软起动器可以省去热继电器,使控制柜内布线更简单,迅速。
     4、参数测试功能可通过按键在显示窗口选择显示电机的运行参数如三相电压值、三相电流值、功率因数、运行时间等,而不需增加任何仪表。此功能可使用户很方便的查询电机在运行过程中的各种参数。
  5、消防水泵定期自动试机由于消防水泵属消防应急设施,平常时长期处于不使用状态,容易出现泵卡死的现象。一旦火灾发生时如果无法正常运转,将影响消防扑救的顺利进行,造成严重后果。《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92第24.6.6条规定“消防泵(包括喷洒泵)、排烟风机及正压送风机等重要消防用电设备,宜采取定期自动试机、自动检测措施。”该软起动器具有的定时低速运行功能,可根据用户设定的时间自行定时起动、停止,对消防泵起到一个定期自动试机、自动检测的作用,提高消防泵作为消防设施的可靠性,应急性。而采用传统的降压起动方式将很难对消防水泵定期自动试机。
  四、民用建筑动力设备控制中采用软起动器时应注意的问题
  1、有的软起动器具有多种内置的保护功能,如失速及堵转测试、相间平衡、欠载保护、欠压保护、过压保护等,对电机而言起到了进一步的保护作用。设计时应根据具体情况通过编程来选择保护功能或使某些保护功能失效。《低压配电设计规范》GB50054-95第4.3.5条规定:“突然断电比过负载造成的损失更大的线路,其过负载保护应作用于信号而不应作用于切断电路。”在前面提到的消防泵控制系统中,由于消防泵是消防应急负荷,它是在消防救火的紧要关头工作的。当火灾发生时,最重要的问题是消防泵能地运转打水到消防管网中,而对消防泵电机的保护就不是重要问题。所以上面提到的某些保护功能可以通过编程使它失效,或者使保护动作于信号而不是作于使消防泵电机停机。前面提到的过载保护功能也只应动作于信号。
  2、支路保护由于软起动器本身没有短路保护,为保护其中的晶闸管,应该采用快速熔断器(自动空气开关的开断时间较长,为0.1秒,不能有效地保护晶闸管)。设计时可依据厂家提供的产品样本,根据软起动器的额定电流选择相应的快熔断器。
  3、当软起动器使电机制动停机时,只是晶闸管不导通,在电机与电源之间并没有形成电气隔离。如果此时检修软起动器之后的线路、电机,那是不安全的。所以在电机一次控制回路中应在软起动器之前增加断路器。
  4、由于信息及网络技术的飞速发展,现代的楼宇特别是智能建筑中电子设备日益增多,它们对电网的质量有较高的要求。而由于软起动器采用了可控硅等非线性器件,所以当软起动器功率较大或者台数较多时,产生的高次谐波将对电网造成不良的影响并对建筑物内的电子设备产生干挠。此时可装设旁通接触器。在软起动器使电机平稳起动至正常转速后,接触器KM闭合,把软起动器短接。
  即在起动完成之后,大功率晶闸管处于不导通状态,减少高次谐波对电网及电子设备的干挠。
  5、软起动器在通过电流时将会产生热耗散,安装时应注意在其上、下方留出一定空间,以使空气能流过其功率模块。当软起动器额定电流较大时,要采用风机降温。风机的电源可取自电机控制柜系统的二次回路。

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