本篇文章是由《一重技術(shù)》發(fā)表的一篇機(jī)械論文，適合廣大機(jī)械工程師的優(yōu)秀雜志 幾十年來反映了各個(gè)時(shí)期一重人在技術(shù)上的進(jìn)步，總結(jié)了一重人在重型機(jī)器產(chǎn)品制造以及設(shè)計(jì)科研開發(fā)過程中取得的寶貴經(jīng)驗(yàn)。中文核心期刊，中國期刊方陣雙效期刊，中國科技核心期刊，國內(nèi)外公開發(fā)行。

　　[摘要]本文從分析供配電系統(tǒng)故障對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響著手,較全面地分析了各種電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的方法及技術(shù),重點(diǎn)介紹了電壓與電流控制式電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法及可編程序控制器電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)技術(shù),以及如何選擇電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的方法與技術(shù)。

　　[關(guān)鍵詞]電動(dòng)機(jī) 再起動(dòng)供配電系統(tǒng)故障

　　隨著工業(yè)的發(fā)展,企業(yè)內(nèi)具有數(shù)千臺(tái)電動(dòng)機(jī)的供配電系統(tǒng)已屢見不鮮。如此龐大的供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的概率是很高的,一旦發(fā)生故障就會(huì)造成幾十臺(tái)甚至幾百臺(tái)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行。目前電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)的方法及技術(shù)有許多種,而且各有千秋,如何根據(jù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定企業(yè)需要的電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法與技術(shù)是一個(gè)擺在我們面前的關(guān)鍵問題。

　　一、供配電系統(tǒng)故障對(duì)電動(dòng)機(jī)供電回路的影響

　　供配電系統(tǒng)故障的不同對(duì)電動(dòng)機(jī)供電回路的影響也不一樣,再起動(dòng)處理的方法也應(yīng)有區(qū)別。供配電系統(tǒng)故障分單相接地、兩相短路、三相短路、對(duì)稱及不對(duì)稱等多種故障形式,但對(duì)電動(dòng)機(jī)供電回路的影響主要取決于故障的時(shí)間及電壓降低的幅度。我們常見的有以下三種情況:

　　1.瞬時(shí)欠壓(Voltage Sag)是瞬時(shí)的電壓降低,而不是電壓的消失,其過程分為電壓降低與電壓恢復(fù)兩部分。供配電系統(tǒng)發(fā)生故障的瞬時(shí),由于感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的磁鏈不能突變,原有的電流將繼續(xù)存在,并在定子繞組端子間感應(yīng)電壓。該感應(yīng)電壓并不立即下降,而且能保持相當(dāng)長時(shí)間,此電壓稱為殘余電壓。由于殘余電壓的存在,如果電源斷開后,很快又再次合閘,將出現(xiàn)較大的合閘沖擊電流及沖擊轉(zhuǎn)矩,沖擊大小由合閘瞬間電動(dòng)機(jī)的殘余電壓大小及相位決定。

　　2.短時(shí)失壓與瞬時(shí)欠壓的區(qū)別在于殘余電壓是否消失。短時(shí)失壓是電壓降低至消失而后電壓才恢復(fù)。產(chǎn)生的原因主要是繼電保護(hù)時(shí)差配合等原因無法實(shí)現(xiàn)快速切除故障。故障發(fā)生瞬間,電動(dòng)機(jī)的電流與轉(zhuǎn)矩陡然增大,然后逐漸振蕩衰減,而殘余電壓和轉(zhuǎn)速也開始逐漸下降。電源恢復(fù)瞬間,電動(dòng)機(jī)的電流與轉(zhuǎn)矩也會(huì)迅速增大,然后逐漸振蕩衰減,而轉(zhuǎn)速也開始逐漸上升,經(jīng)過短時(shí)的振蕩后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。

　　供配電系統(tǒng)發(fā)生短時(shí)失壓時(shí),低壓電動(dòng)機(jī)交流接觸器已斷開,非再起動(dòng)的高壓電動(dòng)機(jī)均跳閘,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降很多,此時(shí)BZT等保護(hù)可立即動(dòng)作。母線電壓恢復(fù)后,電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù)的處理應(yīng)是將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)再起動(dòng),但采用的電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法與技術(shù)不同再起動(dòng)的過程也各異。

　　3.長期失壓是指供配電系統(tǒng)電壓消失時(shí)間通常大于10秒的故障。當(dāng)電動(dòng)機(jī)所在的母線發(fā)生長期無法恢復(fù)的故障時(shí),電動(dòng)機(jī)已全部停止運(yùn)轉(zhuǎn)。為了防止電動(dòng)機(jī)隨供配電系統(tǒng)的恢復(fù)同時(shí)再起動(dòng)而造成的設(shè)備事故及人身傷亡,必須清除全部電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)信息。

　　二、電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法

　　1.無控式再起動(dòng)方法

　　在供配電系統(tǒng)故障后電壓恢復(fù)瞬時(shí),按電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行信息,立即將所有參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)全部同時(shí)再起動(dòng)既為無控式再起動(dòng)方法。該方法電路簡單,使用電器元件很少,費(fèi)用低,但存在不少缺點(diǎn)。比如:受到供配電系統(tǒng)容量的限制不能完成全部運(yùn)行電動(dòng)機(jī)均參加再起動(dòng);可因電動(dòng)機(jī)殘余電壓而產(chǎn)生電流及轉(zhuǎn)矩沖擊;由于多臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生很大的非周期沖擊電流,可能造成變壓器跳閘,同時(shí)也會(huì)造成電動(dòng)機(jī)端電壓顯著下降,電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩低于負(fù)載轉(zhuǎn)矩,使再起動(dòng)失敗;無法防止短時(shí)再次再起動(dòng)以及再起動(dòng)時(shí)間過長。

　　2.可控式再起動(dòng)方法

　　(1)時(shí)差控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)

　　時(shí)差控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)方法是預(yù)先將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分為固定的多個(gè)批次,每臺(tái)電動(dòng)機(jī)固定在一個(gè)批次中,每批再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)固定一個(gè)再起動(dòng)時(shí)間,各批次再起動(dòng)時(shí)間有一個(gè)時(shí)差,而且再起動(dòng)時(shí)間越長時(shí)差越大。

　　時(shí)差控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是控制方法簡單,主要缺點(diǎn)是時(shí)差難以選擇。時(shí)差選大了會(huì)使再起動(dòng)過程拖延很長時(shí)間,最后一批再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)幾乎是在完全停轉(zhuǎn)的情況下滿載起動(dòng),這使得許多電動(dòng)機(jī)因過電流而跳閘;時(shí)差選小了會(huì)出現(xiàn)相鄰批次的再起動(dòng)電流疊加,造成母線電壓下降。

　　(2)電壓控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)

　　電壓控制式電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法也是預(yù)先將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分為固定的許多批次,每臺(tái)電動(dòng)機(jī)也固定在一個(gè)批次中。正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測電動(dòng)機(jī)群的母線電壓,故障后電壓恢復(fù)時(shí)用再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓控制各批電動(dòng)機(jī)完成再起動(dòng)任務(wù)。該方法與電壓與電流控制式電動(dòng)機(jī)群再起動(dòng)方法相比簡單一點(diǎn),但因?yàn)樵谠倨饎?dòng)過程中再起動(dòng)電流的變化很大,而母線電壓變化較小,僅用母線電壓控制很難實(shí)現(xiàn)監(jiān)測電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)狀態(tài)。

　　(3)電壓與電流控制式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)

　　與上述兩種方法一樣,該方法也是預(yù)先將全部參加再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)分為固定的許多批次,每臺(tái)電動(dòng)機(jī)也固定在一個(gè)批次中。正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測電動(dòng)機(jī)群的母線電壓,而在故障后電壓恢復(fù)時(shí)是用再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓與母線總電流共同控制各批電動(dòng)機(jī)完成再起動(dòng)任務(wù)的。

　　在再起動(dòng)過程中始終檢測再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓與母線總電流,如母線電壓與母線總電流滿足了再起動(dòng)要求就立即起動(dòng)下一批電動(dòng)機(jī),直至再起動(dòng)完成。

　　(4)電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)

　　電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)對(duì)電動(dòng)機(jī)群沒有固定的分批,供配電系統(tǒng)電壓恢復(fù)后,該方法立即將停運(yùn)的電動(dòng)機(jī)按重要性及負(fù)載性質(zhì)等條件排好再起動(dòng)的順序,根據(jù)預(yù)先設(shè)定的再起動(dòng)最大電流Im及母線恢復(fù)電壓計(jì)算出第一批應(yīng)再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的容量及臺(tái)數(shù),并立即再起動(dòng)第一批機(jī)群。然后檢測再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)群的母線電壓及母線總電流,根據(jù)檢測結(jié)果計(jì)算出下一批應(yīng)再起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)的容量和臺(tái)數(shù),并立即再起動(dòng)該批電動(dòng)機(jī),以此類推,直至全部電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)結(jié)束。

　　電壓與電流計(jì)算式電動(dòng)機(jī)群分批再起動(dòng)是目前最合理的再起動(dòng)方法。

　　三、結(jié)束語

　　企業(yè)必須首先提高對(duì)供配電系統(tǒng)電氣設(shè)備維護(hù)及管理工作,以提高供配電系統(tǒng)的可靠性及供電質(zhì)量,但供配電系統(tǒng)的故障是不能完全避免的。電動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)技術(shù)是對(duì)供配電系統(tǒng)故障后的補(bǔ)救措施之一,目的是進(jìn)一步提高供配電系統(tǒng)對(duì)電動(dòng)機(jī)供電的可靠性,因此要求用于電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù)的元件及設(shè)備的可靠性應(yīng)非常高,否則電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)技術(shù)就失去了應(yīng)有的價(jià)值。企業(yè)選擇電動(dòng)機(jī)再起動(dòng)方法與技術(shù)時(shí)應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,根據(jù)再起動(dòng)電動(dòng)機(jī)的重要性、數(shù)量及供配電系統(tǒng)故障后對(duì)企業(yè)造成的安全及經(jīng)濟(jì)損失等方面確定最佳的再起動(dòng)方法與技術(shù)。