軟啟動方式與傳統降壓啟動在實際應用中的比較

以我廠的一臺離心式通風機電機起動為例：該電機容量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，電機為重載起動，在采用全壓直接啟動時計算情況如下：

供電變壓器一次側短路容量

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

電動機額定起動容量

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

電機電纜線路電抗

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

電機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

預接負荷的無功功率

Qfh＝0.6(Sb－0.7Sed)＝0.517MVA

電機啟動時母線電壓

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

電機啟動時的端子電壓

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

注：Kq(電機額定啟動電流倍數)；X1—線路阻抗，計入電阻后取(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′—供電變壓器一次側短路容量；Sed—電機額定容量，Sj—基準容量(取100MVA)；GD2—機組的總飛輪距；ne—電機額定轉速；mqp—電機平均起動轉矩相對值；mj—機組的靜阻轉矩相對值

該電機起動時，系統母線電壓下降了40V左右，電機的端子電壓只有原電壓的79％左右，低于電機直接起動所需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—機組的總飛輪距；Ne—電機額定轉速；Mqp—電機平均啟動轉矩相對值；Mj—機組的靜阻轉矩相對值啟動時間過長，啟動困難且需增加一套降壓啟動設備。從日常的維護檢修方面來看，其故障率較高，啟動的電流沖擊對電機也有不利。

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

總結
通過以上的論述，我們可以發現傳統的啟動方式雖然在現今仍應用較多，但軟啟動的卓越啟動及保護功能已逐漸被人們所認可。在今后的電動機控制中，當有符合以下七條中的一條或幾條時，使用軟啟動技術更經濟、合理地控制電機，提高電動機的潛能發揮，更好地為生產及生活服務。

1.正常運行時不要求電機具有調速或節能的速用要求，只加快啟動過程的工作狀態；

2.負載自身不允許在正常時產生壓降，降速的可能性；

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

4.對電網電壓波動要求嚴格，對壓降要求≤10％Un的供電系統；

5.設備精密，不允許高啟動沖擊，從而對產品質量要求正常使用產生不良后果的；

6.機械設備或負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、中容量電動機啟動過程能量損失可觀，需節能時。