PDF《电动 机软启动 器在 船舶 电气 中 的应用 分析》

年第 期 青岛远洋船员学院学报 电动机软启动器在船舶 电气 中的应用分析 吕树清南昌水利水 电高等专科学校 提要异步电动机启 动对船舶 电 网稳定性有较 大 的不 利 电动机软启 动器的原理及功 能决 定 了它可 以 在船舶 电气 中应 用.

关键词 电动机 启动 器 船舶 异步电动机具有结构简单 、 价格低廉 、 工作可靠等一系列优点 , 因而在船舶辅机如 机舱泵 、 通风机 、 空压机等驱动 中得到广泛 的应用 . 由于船舶电站 的容量有限 , 且通常 由几 台容量相同的柴油发 电机或轴带发 电机并联运行 , 单机容量与某些大的船用 负载可 比拟 , 因而 当大容量的异步电动机启动时 , 对 电网的稳定性有较大的影响 . 电动机软启 动器 以控制方式灵活 、 简便 、 对系统冲击小等优 点,正逐 步取代传统异步电动机启动 装置.异步电动机启动对船舶 电网的影 响 现代船舶 电气设备对 电能品质 的要求越来越 高,对电站供 电的连续性和可靠性越来 越 严格 . 船舶 电力系统对船舶安全和 船舶的有效运作起着举足轻重 的作用 口 船舶 电力系 统通常作为一种易变 的网络 , 与陆地上 的大 电网相 比容量要 小得多 . 船舶在不 同的工况 下,用电量有所不 同.为了能在最大负荷时保证 正常供电 , 在最 小负荷时不使发动机效 率太低 , 通常选用容量 、 型号相 同的几 台发 电机组并联运行 , 作为电站 的主 电源 . 当启 动异 步电动机的容量与发电机容量可 以比拟 的数值时 , 将造成 电网 电压 的严重波动 , 可 使系统 中的其他 电动机发生堵转 . 如果几 台大容量 电动机 同时启动 , 还 会造成发动机主 开关跳 闸,导致全船停 电的不 良后果 . 对 某舰电站在单机发电机 供电,带静负载下突加 异步 电动 机对 电网 电压和频率的仿真结果见图 . 由图可 见 电网 电压 降落为 , 频率降落 为,恢复时间为 秒.传统的 怂启动和 自偶变压 器 降压 启动对 启动状况略有改善 . 但一方面这 两种启动 方 式都存在对 电网的二 次冲击 另一方面 由于启动装置是利用接触器进行切换 , 在触头 开合 的瞬间 , 容易产生大的电弧 , 轻则烧损触头危及绝缘 , 重则引起相间短路 , 危及 电 力系统安全运行 . 软启动器的工作原理及功 能 软启动器 的工 作原理 年第 期 青岛远洋船员学 院学报 电爪 频率 . , '

甘了几吸月八时间 时间 图 电动机软启动器 一般 以大功率双 向晶 闸管构成 三相交流 调节 电路 , 以微处理器及 信 号采集 、 保护 环节 构成控制器 , 通过控制 晶 闸管的触发 角实现 电动机 的无触点降压 软启 动、软停车 、 泵控制 、 轻载节 能及 多种保护 功能 , 其控制原理框 图见 图.'

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面 面口口口口口口冈冈冈冈冈冈、、、冈冈同同步电路 路路电流采集 集集触发驱动 动单单片机控制 制图软启动器 的控制功能 软启动功能 通常根据 负载性质及对启动 的要求不 同将软启动器的启动方式分为限流启动 、 电压 控制启动 、 斜坡 电压启动 、 转矩控制启动和转矩加突跳控制启 动.其中限流启动和 电压 年第 期 青岛远洋船员学院学报 控制启动用 于轻载启动 , 而 电压 控制启动在保证 启动 电压 降下 , 发挥 电动机的最 大启动 转矩 , 尽可 能地缩短 了启动时间 . 后三种方式用 于较重 负载的启动 , 斜坡 电压方式最简 单,不具备 电流 闭环控制 , 不 限流 , 已很少 使用 . 转矩控制启动平滑 、 柔性好 , 对拖动 系统有较好 的保护作用 . 转矩加突跳控制是在启动瞬间用突跳转矩 克服 负载 的静转 矩,而后 按转矩控制启动 , 适合于较重 负载且 必 须克服较大静磨擦 的启动场合 . 软停车功能 停车时电动机 电压逐渐减少 , 转速 下 降斜坡时间可调 , 可消除 由于 自由停车带来的 拖动系统反惯性冲击 , 对泵类 负载可减轻突然停机造成 的 水锤效应 . 泵控制功 能 泵控制功能是将离心泵 的特性 曲线事先存储在微处理器 中,软启动器在启动和停止 电机 的过程 中,实时检测 电机的负载 电流 , 因此可根据 泵 的负载状况及速度调节 其输 出 电压 , 使软启动器的输 出转矩特性与泵 的特性 曲线最佳配合 , 有效消除 水锤效应 . 轻载节能功能 电动机轻载运行时 , 功率因数和效率均较低 , 通过软启动器 降压养活电动机的激磁 二 电流 , 提高电动机功率因数达到节能的 目的 . 多种保护功 能 软启动器一般均具有过流 、 过压 、 欠压 、 缺相 、 相序等多种保护功能 . 软启 动器在船舶 电气应 用 中应注意的问题 船舶辅机中的甲板机械和机舱设备中的泵类 、 风机和 空压机中 , 负载不 同驱 动 电动机的形式也不 同.由于软启动属于降压 启动的范畴 , 而异步电动机启动转矩 与 电压 的平方 成正 比,即,因此 , 软启动只适 合轻载启动 的船舶设备 , 并需根据 负载 的 性质选择具有合适功能和启动 方式的软启动器 . 而对需要重载启动 的船用设备 , 通 常采 用直流 电动机和 绕线式异步电动机 . 对水泵 、 油泵等泵类负载 , 由于其流量 与转速 成正 比,泵系统的负载转矩 与液流压 力 和转速有 以下基本关系式 '