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文檔簡介
1、柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)選型計(jì)算對于柴油發(fā)電機(jī)組來說,發(fā)動(dòng)機(jī)是提供實(shí)際的有功功率,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)相當(dāng)于對發(fā)動(dòng)機(jī) 一次突加負(fù)載,按GB2820及ISO8528規(guī)定,柴油發(fā)電機(jī)組一次加載其轉(zhuǎn)速下降不應(yīng)超過7%,恢復(fù)時(shí)間5秒,交流發(fā)電機(jī)提供電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需的視在功率,且在突加負(fù)載時(shí)需保證壓降在 20鳩內(nèi),同時(shí),根據(jù)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的功率因數(shù)一般在0.6左右。根據(jù)鼎新機(jī)組的實(shí)際情況,初選發(fā)電機(jī)為麥格特 MW48OE最大功率1540kVA,選配PMGK磁勵(lì)磁模塊),根據(jù)功率因 數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)可選康明斯KTA38G9有功功率額定可達(dá)900kWe機(jī)組,機(jī)組選用校核計(jì)算如下:柴油發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)1臺(tái)電動(dòng)機(jī)的校核計(jì)算:通常柴油
2、發(fā)電機(jī)組配套的交流發(fā)電機(jī)突加負(fù)荷可依據(jù)下式:1 1 1KqFD "©% dCOs J FO "(32U O cos°)叮.25 PF " (3°U cos F)式中,U為額定線電壓(0.4kV),Po為已帶負(fù)荷功率,。為效率,COs °為功率因數(shù),PD, d,COs d分別為首次加載的功率kW,效率和電機(jī)功率因數(shù),Kq為啟動(dòng)電流倍數(shù),取6, 空 載 啟 動(dòng) 電 動(dòng) 機(jī) 時(shí),取E' =7=1,功 率 因 數(shù)cos二d =0.8,發(fā)電機(jī)額定cos'd =0.8,啟動(dòng)時(shí)cos'0.6,已帶負(fù)荷為零,前式左邊
3、加減KPd,經(jīng)簡化,得6 KqPd So -1.25 Sf ,Sf即為發(fā)電機(jī)的額定突加負(fù)荷容量(即查發(fā)電機(jī)曲線,根據(jù)壓降最大20%寸查出的突加負(fù)荷容量值),kVA,0 (5001000 15002000 2500 3000 SfjOOkVA巴卜-0”觸滯VD FUG勵(lì)磁So即為發(fā)電機(jī)組已帶的計(jì)算負(fù)荷,Kq為啟動(dòng)負(fù)荷的電流倍數(shù),通常取6,如按發(fā)電機(jī)組輸出的kVA最大1540kVA壓降不大于20%寸最大突加負(fù)荷容量不大于2200kVA), 電動(dòng)機(jī)最大功率185kW線損5%初始負(fù)荷為0,計(jì)算a)當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)組直接起動(dòng) 0.4KV/185KW的電動(dòng)給水泵,此時(shí),2200>6*185*1000/(
4、0.8*400*1.732)+0*1.05,發(fā)電機(jī)可承受 185kWt動(dòng)機(jī)的直接啟動(dòng)要求,發(fā)動(dòng)機(jī)選擇:發(fā)動(dòng)機(jī)配套發(fā)電機(jī)后滿足啟動(dòng)階段的功率因數(shù)即可,即1540kVA cos (0.6) =924kWe,則發(fā)動(dòng)機(jī)功率kWm=kW發(fā) 電機(jī)效率,按此,發(fā)動(dòng)機(jī)選用KTA38G9最大功率可達(dá)1089kWm即可,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)負(fù)載起動(dòng)時(shí)相當(dāng)于一次加載 185/900=21% 頻率下降可保證小于7%恢復(fù)時(shí)間在4秒內(nèi),電動(dòng)機(jī)可正常起動(dòng)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式簡析三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī) , 以其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維修方便、慣性小、價(jià)格低廉而且堅(jiān) 固耐用、機(jī)械特性較硬等優(yōu)點(diǎn) , 在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 ,普及率是其他種
5、類電動(dòng)機(jī)無 法比擬的 , 是現(xiàn)階段機(jī)械加工的重要?jiǎng)恿υ?。但由于這類電機(jī)啟動(dòng)電流大, 對電網(wǎng)的影響和生產(chǎn)機(jī)械的沖擊力都很大 ,因而合理的啟動(dòng)方式 , 對三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)尤為重要 ,下面就三 種啟動(dòng)方法逐一分析。一、直接啟動(dòng)直接啟動(dòng) , 就是將處于靜止?fàn)顟B(tài)的電動(dòng)機(jī)直接加上額定電壓 , 使電動(dòng)機(jī)在額定電壓作用下直接 完成啟動(dòng)過程。直接啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、時(shí)間短、控制方式簡單 , 設(shè)備投資少 , 因此在中小型電動(dòng)機(jī) 的控制上得到廣泛的應(yīng)用。但直接啟動(dòng)方法也受到客觀條件限制 , 主要表現(xiàn)在三個(gè)方面 :1. 啟動(dòng)電流大啟動(dòng)電流一般是額定電流的47倍,部分電機(jī)啟動(dòng)電流實(shí)測甚至高達(dá) 812倍額定電流。過 大的啟動(dòng)
6、電流將造成電網(wǎng)電壓明顯下降 , 影響同一電網(wǎng)其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行 , 嚴(yán)重時(shí)將使 部分設(shè)備因電壓過低而退出運(yùn)行 ,甚至使電力線路欠壓保護(hù)動(dòng)作 ,造成設(shè)備的有害跳閘。同時(shí) 過大的啟動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱 , 從而加速絕緣老化 , 影響電機(jī)使用壽命。2. 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大 過大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩往往造成電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損 , 導(dǎo)致?lián)舸龣C(jī) ; 另外啟動(dòng)過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷 , 傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸扭曲 , 聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng) 齒輪損傷,影響傳動(dòng)精度,甚至影響正常工作。3. 要求供電變壓器 / 柴油發(fā)電機(jī)組容量較大 為滿足電機(jī)啟動(dòng)要求 ,必須擴(kuò)大輸、配線路容量 ,增加設(shè)備投資。
7、因此是否能直接啟動(dòng)應(yīng)滿足以下條件 :一是生產(chǎn)機(jī)械是否允許拖動(dòng)電機(jī)直接啟動(dòng) ,這是先 決條件;二是電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的1 0% 1 5%;三是啟動(dòng)過程中的電壓降 U應(yīng)不大于額定電壓的20%二、降壓啟動(dòng)降壓啟動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)人為地降低電機(jī)端電壓進(jìn)行啟動(dòng)。 傳統(tǒng)的方法有星形 / 三角 形啟動(dòng)、定子繞組串電阻 ( 電抗器)啟動(dòng)、自耦變壓器降壓啟動(dòng)及延邊三角形降壓啟動(dòng)。星形/三角形啟動(dòng)器是降壓啟動(dòng)中結(jié)構(gòu)最簡單、 成本最低的一種 ,然而它的使用受到限制 , 只適用于正常運(yùn)行時(shí)定繞組采用三角形接法的電動(dòng)機(jī) ,啟動(dòng)時(shí)采用星形接法 ,啟動(dòng)完畢后再切 換成三角形。啟動(dòng)過程有兩次電流沖擊 ,設(shè)備
8、故障率高 ,需要經(jīng)常維護(hù),不宜用于頻繁啟動(dòng)設(shè)備 上, 而且由于啟動(dòng)電壓為運(yùn)行電壓的 1/, 故啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 1/3, 只能用在空載或輕載 啟動(dòng)設(shè)備。在電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行時(shí) , 也可利用該啟動(dòng)設(shè)備作降壓運(yùn)行 , 以提高電動(dòng)機(jī)的功 率因數(shù)和效率。自耦變壓器降壓啟動(dòng)是利用三相自耦變壓器改變供電電壓的啟動(dòng)方法 , 可以通過變壓器 抽頭改變啟動(dòng)電壓 (一般有 65%和80%兩擋抽頭),選擇不同的電壓比 ,相對應(yīng)不同啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的 負(fù)載, 在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后再將其切除。 其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電壓可以選擇 , 以適應(yīng)不同負(fù)載的要求 ; 缺點(diǎn) 是體積大、質(zhì)量大,電壓階躍性變化有沖擊 ,不能連續(xù)啟動(dòng) ,且要消耗較多有
9、色金屬 ,故障率高, 維修費(fèi)用高。電阻(電抗)器啟動(dòng),是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) , 把電阻(電抗)器串聯(lián)于電源與電動(dòng)機(jī)定子繞組之 間, 隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高 , 逐級減小電阻 (電抗), 從而達(dá)到理想的啟動(dòng)效果 , 這種啟動(dòng)方法比星形 / 三角形啟動(dòng)性能好 , 比自耦變壓器降壓啟動(dòng)設(shè)備價(jià)格低。然而它同樣有一些性能、使用上的 限制, 包括 :1. 啟動(dòng)特性很難優(yōu)化 原因是生產(chǎn)啟動(dòng)器時(shí)電阻 (電抗)值是確定的,使用中很難改變 ,雖然可以通過轉(zhuǎn)換分接頭來進(jìn) 行分級啟動(dòng) , 但分級多時(shí) ,勢必增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性 ,而制造成本、故障率也將隨之提高 , 所 以一般控制器均在25級間;這樣加在電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓、
10、電流等主要參數(shù)在分級啟 動(dòng)時(shí)仍有很大的波動(dòng)。2. 頻繁、重載啟動(dòng)特性不好 原因是在啟動(dòng)過程中電阻值會(huì)隨著電阻的溫度變化而變化 , 從停止到再啟動(dòng)過程需要長時(shí)間 冷卻。3. 負(fù)載大小經(jīng)常變化的生產(chǎn)機(jī)械 , 啟動(dòng)器不能提供理想的啟動(dòng)效果延邊三角形降壓啟動(dòng) , 啟動(dòng)過程雖然電壓可選擇 , 啟動(dòng)設(shè)備也簡單 ,可以連續(xù)多次啟動(dòng) , 但 只適用于特種型號電動(dòng)機(jī) , 電機(jī)價(jià)格較同容量普通型號電動(dòng)機(jī)價(jià)格高。值得指出的是 :盡管各種降壓啟動(dòng)方法各有其優(yōu)缺點(diǎn) ,但它們有一個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn) , 就是沒 有諧波污染 。三、軟啟動(dòng)所謂“軟啟動(dòng)” ,就是按照預(yù)先設(shè)定的模式控制啟動(dòng)過程中電壓 , 由一個(gè)較低的值平滑地 上升到全
11、壓 , 使電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加 ,從而達(dá)到啟動(dòng)特性變軟?,F(xiàn)階段常用軟啟動(dòng)有磁控 軟啟動(dòng)器和電子式軟啟動(dòng)器。磁控軟啟動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓原理 ,平滑改變啟動(dòng)過程電機(jī)定子繞組電壓 , 實(shí)現(xiàn)電機(jī) 無沖擊平穩(wěn)啟動(dòng) ,這種方法同時(shí)可實(shí)現(xiàn)軟停車。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單 , 便于維護(hù), 價(jià)格低,但其起 控電壓在200V左右,用戶不可調(diào)整,也會(huì)有電流沖擊,體積較大。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展 ,利用晶閘管斬波技術(shù)生產(chǎn)的新型電子式軟啟動(dòng)器越來越得到 廣泛應(yīng)用。電子式軟啟動(dòng)器的主回路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路 , 調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩 反向并聯(lián)組成 , 串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)的三相供電線路上 ; 當(dāng)啟動(dòng)器接收到啟動(dòng)指令后 ,
12、輸出晶閘管的 觸發(fā)信號,通過控制晶閘管的導(dǎo)通角 ,使啟動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓 ,以控制電動(dòng)機(jī) 的啟動(dòng)過程。當(dāng)啟動(dòng)完成后 , 一般啟動(dòng)器將旁路接觸器吸合 , 短路掉所有晶閘管 , 使電機(jī)直接投 入電網(wǎng)運(yùn)行,以避免不必要的電能損耗。目前電子軟啟動(dòng)器有以下幾種啟動(dòng)方式 :1. 限流軟啟動(dòng) 顧名思義就是在電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程中限制其啟動(dòng)電流不超過一個(gè)設(shè)定值。主要用于輕載啟動(dòng), 其輸出電壓從零開始迅速增大 , 直到其輸出電流達(dá)到預(yù)定值 , 然后保持電機(jī)電流小于等 于預(yù)定值的條件下逐漸升高電壓 , 直到額定電壓 , 使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速平滑升高到額定轉(zhuǎn)速。這種啟 動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小 , 且可按需調(diào)整 , 其缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降 , 不能充分 利用壓降空間 , 損失啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 , 啟動(dòng)時(shí)間相對較長。2. 電壓斜坡啟動(dòng)輸出電壓由小到大斜坡線性上升 ,將傳統(tǒng)的降壓啟動(dòng)變有級為無級 ,主要用在重載啟動(dòng)。 它的缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小 , 且轉(zhuǎn)矩特性上升快 , 對電機(jī)不利。改進(jìn)的方法是采用雙斜坡啟動(dòng) , 輸出 電壓先迅速上升到某值 ,該電壓對應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)所需最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電壓值 ,然后按設(shè)定的速 度逐漸升壓到額定電壓 , 初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。 這種方式的特點(diǎn)是啟動(dòng)
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