消防水泵采用變頻啟動對比星三角啟動的探討

南京鼓樓醫院集團宿遷市人民醫院 蔡 宇

消防水泵是消防安全系統中必不可少的重要組成部分，特別是對于一些大型的公共場所來說，消防水泵在需要時能否在第一時間可靠的啟動更是重中之重。在消防泵啟動的整個系統中，鼠籠式異步電機作為重要的電力設備，它的啟動方式是多種多樣的，而通常采用的是星三角啟動這種傳統的啟動方式，星三角啟動方式雖然價格便宜、結構簡單，但是也存在一系列的缺點。而變頻器在現代的電子電氣領域運用的越來越多，因其具有技術含量高、控制功能全、控制效果好等優勢，而被廣泛的應用在電機控制裝置方面。在本文會對這兩種啟動方式進行分析和比較，探討在重要的公共場所，特別是大型醫院，將消防水泵的啟動方式從傳統的星三角啟動方式改為先進的變頻器啟動的必要性。

1.星三角啟動的原理及存在的一系列問題

1.1 簡單的介紹一下星三角啟動

因為異步電動機在啟動的過程中，因為啟動電流比較大，所以大容量的異步電動機就需要采用一定的方式才能啟動，而星三角啟動就是一種既簡單又方便的降壓啟動方式。

星三角啟動方式就是，通過加裝一些列的電氣元件形成星三角切換電路，在電動機啟動時將定子繞組接成星形接法，當電機啟動成功后再將電機改為三角形接法。因為電動機的啟動電流是與電壓成正比的，而采用星三角啟動的話，啟動電流就只有全壓啟動電流的1/3，因此電動機的啟動力矩也只有全壓啟動力矩的1/3。星三角啟動的優點是結構簡單，價格便宜。這也是許多場所的消防水泵采用星三角啟動的主要原因。

1.2 星三角啟動的原理

如上圖所示，按下SB2，接觸器KM1得電吸合，KM1常開觸電閉合，接觸器KM2得電吸合，KM2常開觸點閉合構成自鎖，同時KM1常閉觸點斷開接觸器KM3線路形成互鎖，KM1主觸點將電機聯結成星形接法，KM2主觸點接通三相電源運行；當卡在KM2上的延時器達到設定時間時，常閉延時觸點KT斷，，。開，KM1失電復位，常開延時觸點KT閉合，接觸器KM3得電吸合，KM3常閉觸點斷開KM1線路形成互鎖，此時KM1主觸點斷開Y形鎖尾接法，KM3主觸點將電機出線端的U1與W2、V1與U2、W1與V2分別聯結構成三角形接法運行。

1.3 星三角啟動方式存在的缺點

1.3.1 由于星三角啟動是有級降壓啟動，雖然電動機的啟動電流降低了，但是電流本身還是非常大的，這樣就有可能會引起電源電壓的迅速下降，這樣不僅僅會對電網產生一定的沖擊，電壓突然下降還會影響到其他設備的正常運轉。而在平時的消防檢查及巡檢時，需要頻繁的啟動水泵，這樣就有可能對其他設備產生干擾，甚至導致一些精密儀器出現故障。

1.3.2 因為異步電機啟動時的電流非常大，這會在電動機的軸上產生一個非常大的扭矩，這樣不僅容易導致消防水泵（異步電機）發生損壞的情況，還會引起斷路器過流發生跳閘，如果這些故障恰好發生在火災撲救的時候，將會導致很嚴重的后果。

1.3.3 由于星三角啟動方式需要采用獨立的電氣元件較多，而各個元件之間的控制線路接點、并線觸點也非常多，所以在水泵的運行過程中，發生故障的概率還是比較高的。作為電氣維護的技術人員，我們都知道，電路系統組成的電氣元件越多，線路觸點越多，故障率也就越高，一旦發生故障檢查起來也很費時間。

綜上，星三角啟動方式雖然有結構簡單、價格便宜的優勢，但是它的缺點也很明顯，特別是在大型醫院這種特殊壞境下，對用電的安全、穩定性要求非常高。為了改善消防水泵電機啟動和停止過程中的電氣特性曲線，我院對新外科樓的消防水泵電氣控制柜進行了改造，把原有的星三角啟動改為變頻器啟動，很好的彌補了星三角啟動的所帶來的一些列問題。

2.變頻器的工作原理及其特點

2.1 變頻器的工作原理

變頻器的工作原理是：通過變頻器來控制啟動時電源的初始頻率，來控制消防水泵的啟動電流以及轉速。在電機啟動的過程中，變頻器通過自動調節電源的頻率使其由小逐漸變大，從而讓異步電機的轉速逐漸的上升。在電動機啟動的過程中電流逐漸的下降，電源的頻率也會隨之逐漸的升高，待電源的頻率到達50HZ時，變頻器的自動調節就會停止，而異步電機的轉速也會穩定下來，這樣變頻器就完成了一次無級調速的啟動過程。而當消防水泵需要停止運行時，變頻器就會自動調節電源的頻率使其由高到低逐漸降低，而當下降到一定的頻率時，變頻器就會將異步電機斷電停止運轉。其基本原理如下圖所示：

其工作原理是：利用變頻器內的整波電路先把輸入端的三相交流電整流成直流，然后經過中間的直流環節（震蕩電路）后再將其逆變成工頻以下頻率。從而通過調節逆變器的頻率，使得異步電機的轉速得到調節。

2.2 變頻器的特點

2.2.1 采用變頻啟動的話，線路的接線簡單方便，一目了然，通過調節變頻器很容易控制消防水泵的啟動和停止；

2.2.2 如果采用變頻啟動方式代替傳統的星三角啟動方式，能夠克服有級啟動的一系列缺點；

2.2.3 變頻器本身就具有完備的保護電機的功能，如過流、過壓、欠壓、過載等等，所以，不需要再安裝電機保護開關。

2.2.4 但是變頻自身結構復雜，價格昂貴，需要專業人員的維護。

3.結束語

變頻器啟動方式擁有許多星三角啟動方式所不具備的優點，但是變頻器設備本身的費用高，對檢修人員的技術要求也比較高，屬于電子元件設備。但是消防水泵是屬于不經常性使用設備，而一旦使用，對其的可靠性、安全性要求又非常高，故而本人結合自己的實際工作情況，認為采用變頻器啟動比傳統的星三角啟動方式更加合理。特別像本人工作單位這樣的大型醫院，采用變頻器啟動不僅減少了消防水泵啟動時對醫療設備產生的沖擊，自身還帶有靈敏的保護系統，能夠有效的保證消防泵泵及控制電路的安全。