淺析帶式輸送機起動方式的選擇

張紹立　李海波

摘要：通過對工程實例中長距離重載起動帶式輸送機起動的分析、計算與校驗，比較目前幾種常用起動方式的優缺點，找出最合理的起動方式。

關鍵詞：大起動靜阻轉矩；起動端子壓降；全壓起動；液力偶合器。

前言

由于長距離重載起動帶式輸送機屬于大起動靜阻轉矩負載，對電動機起動轉矩要求很高。在做供配電方案時除應考慮電動機起動時不因電壓下降而影響配電系統中其他用電設備正常工作外，還尤其要校驗電動機起動時其端子電壓能否保證被拖動機械要求的起動轉矩。

1.工程實例介紹

該項目中有兩條長距離皮帶運輸機M1和M2，分別采用AC 380V 160kW鼠籠型交流異步電動機驅動，電機型號為Y315L2-4。皮帶機電源引自備煤MCC電氣室，M2距離較遠，長度為420米，采用ZR-YJV-1-2（3x70+1x35）。本文以M2為研究對象。配電系統接線圖見圖1-a。

備煤MCC柜0.4kV母線短路容量Skm=12.23MVA。備煤車間計算負荷為P30=573.2kW，S30=754.5kVA，計算電流I30=1146.4A，采用電纜ZR-YJV-1-3（3x240+1x120）。除M2外的預接負荷無功功率Qfh=385.0Kvar。M2電動機的額定電流IrM=298A，起動電流Ist=1965.2A。忽略配電變壓器低壓側至備煤MCC柜0.4kV母線間阻抗。

2.全壓起動計算

可知電動機額定容量SrM= UrMIrM= x0.38kVx0.298kA=0.196MVA

電動機的額定起動容量SstM= UrMIst= x0.38kVx1.965kA=1.293MVA

根據《工業與民用配電設計手冊（第三版）》（以下簡稱配三）P270，起動回路的額定輸入容量：

備煤MCC柜母線電壓相對值：

ustm= = =0.921

M2電動機端子電壓相對值：

根據《配三》P268式（6-23），起動時電動機端子電壓應能保證傳動機械要求的起動轉矩，即

式中 MstM――電動機起動轉矩相對值，即起動轉矩與額定轉矩的比值，查電動機樣本取2.0；

Mj――電動機傳動機械的靜阻轉矩相對值，常用數據參數見《配三》表6-14，此處取1.5。

根據上述計算，電動機全壓起動時配電母線上的電壓不低于系統標稱電壓的90%，滿足全壓起動要求。但電動機端子電壓無法保證傳動機械要求的起動轉矩，不能選擇全壓起動。

3.解決方案

電氣設計人員遇到上述情況通常的解決方式是解決壓降問題從而滿足全壓起動要求。或者采用變頻全轉矩起動、液力偶合器起動。

3.1 全壓起動

選擇大截面電力電纜、縮短配電變壓器到電動機間距離等減小線路阻抗的方式來降低電動機起動時端子壓降。增大電纜截面將顯著增加在電力電纜上的投資，有些項目為了不增大電纜截面，對于距離較遠的個別帶式輸送機可選擇660V供電電壓，以減小電機電流。

3.2 變頻起動

變頻起動是在變頻調試系統中，用逐步提高電動機定子繞組的供電頻率來提高電動機的速度。這種起動方式也降低了電動機的端子電壓和起動電流。

變頻調速改變了異步電動機的同步轉速，保持了電動機的硬機械特性，與其他起動方式相比，起動電流小而起動轉矩大，可做到全轉矩起動。對設備無沖擊力矩，對電網無沖擊電流，既不影響其他設備的運行，又有最理想的起動特性。變頻器具備所有軟起動功能，但價格較貴，結構也較復雜。如果生產過程無調速要求，則選擇變頻起動顯得浪費。

3.3 液力偶合器軟起動方式

液力偶合器軟起動利用液體粘性即油膜剪切力來傳遞扭矩，其結構由主體軸、從動軸、主從動摩擦片、控制油缸、彈簧、殼體及密封件等組成。這種起動方式主要有如下優點：基本可做到電動機空載起動，以減小對電氣和機械的沖擊；驅動裝置能提供可調的、平滑的、無沖擊的起動力矩；與電動機具有良好的匹配特性，充分利用電動機的最大力矩。

由于電動機近似輕載起動，故在做起動校驗時無需校驗電動機端子壓降，只需校驗低壓母線電壓即可。部分減輕了設計工作量。

4.結語

從以上分析可以看出，全壓起動是最簡單經濟的起動方式，在能滿足要求的情況下優先選擇全壓起動。對于帶式輸送機這種重載起動負載來說，在不需要調速的情況下，選擇變頻起動方式性價比不高。液力偶合器由于其獨有的輕載起動、抗沖擊、經濟性好等優點，在我國工礦企業帶式輸送機中應用越來越普遍。在實際工程設計中，具體選擇何種起動方式，還應綜合考慮具體工況、建設投資、他專業要求等多方面因素來決定。

參考文獻：

[1]中國航空工業規劃設計研究院 工業與民用配電設計手冊.第3版，北京：中國電力出版社，2005.

[2]劉維巍.《淺析石化行業電動機起動方式的選擇與應用》化工設計.2013，23（4）.