重载电机安全启动技术分析

重载电机安全启动技术分析

王冬吴鸿

王冬吴鸿

1.案例某厂区新空压机组进行调试，主电机功率为200kW，额定电流为358A，启动方式为软启动，此软启动器内置有旁路功能，软启动在设定的最大软启时间后自动转为旁路正常供电，空压机未完全启动时造成变电站高压总进线柜过流保护动作跳闸，经空压机组厂家技术人员调整软启动时间等参数为最大值，变电站出线柜综合保护仪整定值设置为最大值过流5A，速断19A，容量700KVA，再次试启动空压机组后还是造成高压进线柜过流保护跳闸，空压机组在现有启动设备和供电量的情况下无法正常运行。

软启动器在转为旁路供电时启动瞬间电流还在增加，无法躲避启动瞬间电流，启动电流是额定电流的5-7倍，该起动电流将引起电网电压急剧下降，电压频率也发生变化，起动电流中含有大量的高次谐波，会与电网电路参数引起高频谐振，造成继电保护误动作、自动控制失灵等故障，这会破坏同电网其它设备的正常运行，引起电网失去稳定，出现上级变电所跳闸现象，这些因素都会对厂区生产任务造成影响。同时大电流伤害了电机绝缘，降低电机寿命。

2.技术原因分析

对于软起动器，其主要的目的是改变起动力矩，减小对电网的冲击，减小电动机的起动时对机械设备的冲击，由此可知软启动是依据电动机的起动转矩T与其它产生影响的参量构建控制函数关系的。而变频器则以调速为主，变频器是依据电动机的转速与电源频率之间的函数关系构建控制参量。

电动机的转矩T：

可知电动机的转矩T与电动机的极对数P、电源电压U1的平方存在正比关系，而与电动机的转差率S、电源的频率f1存在反比关系。通过调整电源电压U我们可以实现电动机的星三角起动，以及软起动器起动；通过调整极对数P我们可以实现对电动机变极调速和起动；通过调整电源频率f1我们也可实现变频起动。

空压机组200KW主电机负荷电流大于额定电流，属于重载电机。经分析软启动只改变输出电压，不改变频率，也就是不改变电机运行曲线上的空载转速，而是加大该曲线的陡度，使电机特性变软，当空载转速不变时，电机的各个转矩（额定转矩、最大转矩）均正比于其端电压的平方，因此用软启动降低电机的启动转矩不适用于重载启动的电机。而变频器启动方式同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的空载转速，使电机运行曲线平行下移，因此变频器可以使电机以较小的启动电流，同时使电机启动转矩达到其最大转矩，所以变频器可以启动重载电机。

空压机软启动方式改造为变频器启动，改造过程只是用变频器更换软启动器，改变启动控制、运行输出和故障输出等控制线路，系统设计有手动频率调节器，可以根据使用条件自行调节启动运行频率；改造后空压机组运行平稳可靠。

经分析启动重载电机变频器实现在低速下可以有和高速相同的转距，可以任意设定运行频率，而软启动器只起到软起软停作用。

3.技术防控措施

⑴确定电机的分类：负载电流略大于额定电流为重载电机，等于额定电流附近为满载电机，负载电流为额定电流的2/3为轻载电机，负载电流小于额定电流的1/2为空载电机。

⑵软启动器是降压启动，启动电流小，适合所有的空载、轻载电动机使用；变频器使电动机以较小的启动电流，获得较大的启动转矩，适合启动满载、重载负荷电动机使用。

⑶软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。

⑷软启动器用于需降压启动和停止的场合，电机的转速不变。变频器用于需要调速，恒压的地方，频率决定转速。