【摘要】本文介紹了晶閘管軟起動器在離心式通風(fēng)機上的應(yīng)用，并詳細(xì)闡述了晶閘管軟起動器的分類及特點，風(fēng)機的分類及其工作原理。

      【關(guān)鍵詞】晶閘管、風(fēng)機、電壓、起動

　　1引言

　　目前在我國各行各業(yè)的各類機械與電氣設(shè)備中與風(fēng)機配套的電機約占全國電機裝機量的60%，耗用電能約占全國發(fā)電總量的三分之一。特別值得一提的是，大多數(shù)風(fēng)機在使用過程中都存在大馬拉小車的現(xiàn)象，加之因生產(chǎn)、工藝等方面的變化，需要經(jīng)常調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等；目前，許多單位仍然采用落后的調(diào)節(jié)檔風(fēng)板或閥門開啟度的方式來調(diào)節(jié)氣體的流量、壓力、溫度等。這實際上是通過人為增加阻力的方式，并以浪費電能和金錢為代價來滿足工藝和工況對氣體流量調(diào)節(jié)的要求。這種落后的調(diào)節(jié)方式，不僅浪費了寶貴的能源，而且調(diào)節(jié)精度差，很難滿足現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)及服務(wù)等方面的要求，負(fù)面效應(yīng)十分嚴(yán)重。

　　隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，晶閘管軟起動裝置應(yīng)運而生。三相異步電動機的起停技術(shù)發(fā)生了劃時代的變化。晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過30年左右的時間，而其主要性能卻大大優(yōu)于磁控軟起動、液阻軟起動等傳統(tǒng)軟起動方式。它的體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護(hù)，功能齊全，起動重復(fù)性好，保護(hù)周全，目前已成為軟起動領(lǐng)域中佼佼者。

　　結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，本文詳細(xì)介紹了軟起動器在離心式通風(fēng)機上的應(yīng)用。

　　2晶閘管方式軟起動

　　2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　晶閘管軟起動系統(tǒng)如圖1所示。在圖1中，QS為高壓隔離開關(guān)，QF1、QF2為真空斷路器，SCR為（普通）晶閘管，M為中壓電動機。QF1伺職主電路的通斷，QF2伺職電力器件的旁路。

　　在SCR軟起動裝置里，SCR共6組，每組含m（根據(jù)電壓的高低和可控硅的耐壓值來確定m的值）個相串的SCR。

圖1晶閘管軟起動器主電路原理圖

　　2.2系統(tǒng)基本工作原理

　　利用晶閘管的開關(guān)特性，通過晶閘管的觸發(fā)角來改變晶閘管的導(dǎo)通時間，從而控制到電機的輸出電壓，達(dá)到控制電機的起動特性。當(dāng)電機起動過程完畢后，就讓交流接觸器吸合（如圖1所示意，即QF2吸合），短路所有的晶閘管，是電動機直接連到電網(wǎng)上。

　　2.3起動方式

　　1、電壓斜坡軟起動電壓斜坡軟起動方式下的軟起動器的輸出電壓并不是由0上升至額定電壓Ue，而是由一個起始電壓U0開始的。因為電機的起動轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比，所以電壓過低則電機的起動轉(zhuǎn)矩也很小。如果電機的的起動轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電機并不能運行，反而會使電機發(fā)熱，因此電壓斜坡軟起動方式下的軟起動器的輸出電壓是從某起始電壓U0開始的。起始電壓U0要根據(jù)負(fù)載的特性設(shè)定出能使電機運轉(zhuǎn)的最小電壓值。

      2、斜坡恒流軟起動這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。

      3、階躍起動開機，即以最短時間，使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值，即為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動效果。

      4、電壓雙斜坡起動在起動過程中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓Us，Us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩，使負(fù)載能立即開始轉(zhuǎn)動。這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時，電機也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達(dá)速電壓，當(dāng)電機達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。

      5、限流起動就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值(Im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。

      6、突跳起動在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流起動，該起動方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。

　　以上多種控制方式中比較有代表性的是電壓斜坡和限流軟起動。

　　3通風(fēng)機

　　3.1概述通風(fēng)機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。通風(fēng)機與風(fēng)機的關(guān)系：風(fēng)機是我國對氣體壓縮和氣體輸送機械的習(xí)慣簡稱，通常所說的風(fēng)機包括通風(fēng)機，鼓風(fēng)機，壓縮機以及羅茨鼓風(fēng)機，但是不包括活塞壓縮機等容積式鼓風(fēng)機和壓縮機。通風(fēng)機是風(fēng)機的一種產(chǎn)品類型，但人們通常把通風(fēng)機簡叫為風(fēng)機，既通風(fēng)機是風(fēng)機的另外一種叫法。3.2分類按氣體流動方向的不同，通風(fēng)機主要分為離心式、軸流式、斜流式和橫流式等類型。

　　3.3離心式通風(fēng)機結(jié)構(gòu)離心通風(fēng)機主要由葉輪和機殼組成，小型通風(fēng)機的葉輪直接裝在電動機上中、大型通風(fēng)機通過聯(lián)軸器或皮帶輪與電動機聯(lián)接。離心通風(fēng)機一般為單側(cè)進(jìn)氣，用單級葉輪；流量大的可雙側(cè)進(jìn)氣，用兩個背靠背的葉輪，又稱為雙吸式離心通風(fēng)機。葉輪是通風(fēng)機的主要部件，它的幾何形狀、尺寸、葉片數(shù)目和制造精度對性能有很大影響。葉輪經(jīng)靜平衡或動平衡校正才能保證通風(fēng)機平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。按葉片出口方向的不同，葉輪分為前向、徑向和后向三種型式。前向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)方向傾斜；徑向葉輪的葉片頂部是向徑向的，又分直葉片式和曲線型葉片；后向葉輪的葉片頂部向葉輪旋轉(zhuǎn)的反向傾斜。前向葉輪產(chǎn)生的壓力最大，在流量和轉(zhuǎn)數(shù)一定時，所需葉輪直徑最小，但效率一般較低；后向葉輪相反，所產(chǎn)生的壓力最小，所需葉輪直徑最大，而效率一般較高；徑向葉輪介于兩者之間。葉片的型線以直葉片最簡單，機翼型葉片最復(fù)雜。

　　為了使葉片表面有合適的速度分布，一般采用曲線型葉片，如等厚度圓弧葉片。葉輪通常都有蓋盤，以增加葉輪的強度和減少葉片與機殼間的氣體泄漏。葉片與蓋盤的聯(lián)接采用焊接或鉚接。焊接葉輪的重量較輕，流道光滑。低、中壓小型離心通風(fēng)機的葉輪也有采用鋁合金鑄造的。

　　3.4離心式通風(fēng)機工作原理離心通風(fēng)機工作時，動力機（主要是電動機）驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)，故又稱徑流通風(fēng)機。

      4實際應(yīng)用

      4.1工況某礦電網(wǎng)負(fù)責(zé)整個井下，井上的電器設(shè)備供電，所以電網(wǎng)的余量比較小，為了保證在起動過程中不影響其他設(shè)備運行，對通風(fēng)機起動電流要求很嚴(yán)格。4.2設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

　　1、風(fēng)機的主要技術(shù)參數(shù)：

　　名稱：礦井離心式通風(fēng)機

　　型號：DFK32—C4A

　　流量：28000m3/min

　　全壓：6024KPa

　　主軸轉(zhuǎn)速：480r/min

　　軸功率：3730KW

　　風(fēng)輪直徑：3200mm

　　風(fēng)機總重：28000Kg

　　轉(zhuǎn)子組重量：12260Kg

　　進(jìn)氣方向：210°

　　出氣方向：0°

　　2、電動機的主要技術(shù)參數(shù)：

　　型號：Y800-8

　　功率：4000KW

　　功率因數(shù)：0.857

　　重量：17.7t

　　絕緣等級：F

　　轉(zhuǎn)速：746r/min

　　電流：465.9A

　　4.3工作原理

　　風(fēng)機由靜止?fàn)顟B(tài)起動瞬間要克服軸承摩擦轉(zhuǎn)矩（為額定轉(zhuǎn)矩的30%～50%），對那些在風(fēng)機流體輸送管道中控制擋板的開放與關(guān)閉會造成靜壓，影響起動轉(zhuǎn)矩。因此風(fēng)機無論其出口風(fēng)門是關(guān)閉的還是打開的，都屬于帶載起動。也就是說，在速度為0時，其轉(zhuǎn)矩已有一個確定值。

　　一般離心通風(fēng)機屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，由于通常慣性較大，且起動轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速的提高而增大，起動之初不需要多大轉(zhuǎn)矩，因此而利用軟起動將其起動，優(yōu)先采用轉(zhuǎn)矩類起動方式。因為電機的起動轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比，所以此現(xiàn)場采用電壓斜坡起動，能夠更容易控制起動轉(zhuǎn)矩，更好的發(fā)揮軟起的作用。

　　4.4起動運行記錄

表1軟起動器運行記錄

　　5結(jié)束語

　　軟起動器在不同的場所應(yīng)根據(jù)負(fù)載的類型，有針對性的選擇起動方式，這樣才能是軟起動器的性能更好的發(fā)揮。

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　　作者簡介

　　何曉平男電子工程師，現(xiàn)就職于哈爾濱九州電氣股份有限公司軟起動項目組,研究方向為電力電子及電機拖動。