在电动机的启动过程中,直接启动法是一种简单快捷的方法,即直接将电动机接入电网,对其定子施加电源电压。尽管这种方法操作简便,但启动电流往往高达额定电流的5至8倍,过大的电流可能导致电网电压显著下降,从而干扰同一线路或变压器上其他设备的正常运行。因此,在规范中,对电动机启动引起的电压下降有明确的要求:
1. 对于频繁启动的电动机,电压波动不得超过10%;
2. 对于非频繁启动的电动机,电压波动不得超过15%;
3. 当电动机不与照明或对电压敏感的负载共用变压器时,非频繁启动的电压波动不得超过20%;
4. 对于单独变压器供电的电动机,启动电压波动允许值由传动机械所需的启动转矩决定。
附表展示了变压器阻抗电压为4.5%时,不同容量等级变压器允许直接启动笼型电动机(*大启动电流为额定电流的7倍)的*大功率。国内部分资料提出了经验公式,用于工程中判断电机是否可直启,但需明确,此公式仅供参考,非直接启动的*终依据。判断直启能力,通常依据电源允许的直启功率,详见表7-1和表7-2。
电动机直接启动引起的电网压降可按以下公式估算:
二、高压异步电动机直接启动功率的选择
在大型拖动电动机中,双鼠笼或深槽式高压电动机因其启动特性优良、经济性显著而被广泛选用。然而,这些电动机的启动尖峰电流较大,瞬间电压下降明显,可能对电压稳定要求高的设备造成影响。因此,正确选择启动功率至关重要。
在轻载条件下,负载转矩不超过电动机额定转矩的0.4至0.45倍时,可按以下公式计算35/6-10KV变压器供电的高压电动机*大全压启动功率。
根据上述公式,可计算出6KV级高压异步笼型电动机直接启动*大功率的选取表,见表7-3。所选电动机需通过公式(7-2)验算电压降,确保符合电动机启动引起的电压下降规定;若不满足,应考虑降压启动。
三、直接启动与软启动的综合考量
虽然笼型电动机本身允许直接启动,传统观点认为工程应用中应优先采用直接启动。但在实际工程中,还需考虑负载工艺、使用环境、经济效益等因素。
以下情况不适宜直接启动:
1. 变压器与电动机容量比不足;
2. 启动转矩不满足要求;
3. 负载机械工艺要求转矩冲击小。
中大容量电动机直接启动可能导致轴承、齿轮磨损加剧,减速箱故障率高,皮带磨损加重甚至断裂,机械冲击大,降低设备寿命,并加速电动机绕组绝缘老化,电器设备寿命缩短,维护成本增加,严重影响生产。因此,一般工业中55-90KW以上的电动机,在经济条件允许下,应优先考虑软启动,长远看,软启动的综合经济效益显著。
例如:某汽车集团热电厂的8台22KW冷却塔风机,采用渐开线行星齿轮传动,因风叶重量大,直接启动转矩大,冲击力强,导致齿轮磨损加剧,传动部件故障频繁,后改用软启动器,齿轮磨损显著降低。这一案例充分说明了在特定条件下,软启动的优越性。