The Gentle Giant: Förstå medelspänningsmjukstartaren

Varför det är en steller sak att starta en stor motor

Föreställ dig att försöka skjuta en tung bil från ett stopp. Du behöver mycket startkraft, eller hur? Motorer, särskilt stora, kraftfulla används inom tung industri – som de som driver massiva pumpar, kompressorer eller fläktar – står inför en liknande utmaning. När dessa mellanspänningsmotorer (MV). slås på direkt drar de ofta en enorm ström av elektrisk ström 6 till 10 gånger deras normala driftström.

Denna plötsliga, massiva inströmning av ström och den resulterande mekaniska stöten är de främsta anledningarna till att vi behöver en speciell enhet som kallas en Mjukstartare .

Problemen med "hård" start

Att starta en MV-motor på det traditionella, "hårda" sättet (känd som Direct-On-Line eller DOL-start) orsakar flera betydande problem:

Hög strömdrag och spänningssänkningar

Den enorma initiala nuvarande efterfrågan, kallad inkopplingsström , utsätter hela elsystemet för en stor belastning.

• Det kan orsaka spänningen sjunker (momentära spänningsfall) över hela anläggningens elnät, vilket kan störa eller lösa ut känslig elektronisk utrustning som är ansluten i närheten.
• Med tiden kan denna upprepade stress leda till att för tidigt misslyckande av ställverk, kablar och till och med krafttransformatorn.

Mekanisk stress och slitage

Det plötsliga, kraftfulla vridmomentet som genereras under en DOL-start är en stor mekanisk stöt.

• Det orsakar våldsamma stötar och vibrationer på själva motorn, dess koppling och den drivna utrustningen (som transportband eller växlar).
• Detta leder till snabba slitage och ökar chanserna för dyrt haverier och underhåll.

Vattenhammare (i pumpsystem)

I rörsystem kan en plötslig start orsaka "vattenhammare" —en tryckstöt eller stötvåg som går genom röret. Detta kan allvarligt skada rör, ventiler och tätningar.

Mjukstartslösningen: Ett smidigare tillvägagångssätt

A Medelspänning mjukstartare är en elektronisk enhet utformad för att öka gradvis spänningen levereras till en AC-motor. Genom att kontrollera spänningen kontrollerar den effektivt vridmomentet (vridningskraften) och strömmen, vilket gör att motorn kan accelerera mjukt från nollhastighet upp till dess fulla driftshastighet.

Hur fungerar det?

I hjärtat av mjukstartaren finns högeffekts elektroniska komponenter som kallas Silicon Controlled Rectifiers (SCR) or tyristorer .

[Bild av ett diagram som visar grundkretsen för en 3-fas mjukstartare med SCRs]

Styra kraftflödet

1. Gating av SCR:erna: Mjukstartaren fungerar i princip som en sofistikerad elektronisk ventil. SCR:erna är kopplade rygg mot rygg i par för var och en av motorns tre kraftledningar (faser).
2. Ramping av spänningen: Genom att justera utlösningsvinkel (eller avfyrningsvinkeln) för SCR:erna kan enheten styra den del av växelströmsvågen som passerar genom till motorn.
3. Jämn acceleration:
   • Det börjar med en låg initial spänning , begränsar startströmmen och vridmomentet.
   • Det då ökar långsamt (rampar upp) spänningen under en inställd period (vanligtvis några sekunder), och accelererar mjukt motorn.
   • När motorn når full hastighet, aktiverar mjukstartaren vanligtvis en bypass-kontaktor för att ta ut SCR:erna ur kretsen, vilket säkerställer att motorn går med maximal effektivitet.

Viktiga fördelar med mjukstart

Det "mjuka" i mjukstartaren översätts direkt till betydande operativa och ekonomiska fördelar:

• Minskad elektrisk stress: Genom att begränsa startströmmen skyddar mjukstartaren den elektriska infrastrukturen och förhindrar kostsamma spänningsfall.
• Förlängd utrustningslivslängd: Elimineringen av mekaniska stötar minskar dramatiskt slitaget på motorn, växlarna, remmar och rör, vilket leder till mindre stilleståndstid och lägre underhållskostnader.
• Exakt kontroll: Moderna mjukstartare tillåter operatörer att finjustera både starttid och, viktigare, den stopptid (en kontrollerad avstängning anropas mjukt stopp ), vilket ytterligare förhindrar problem som vattenhammare.
• Energibesparingar: Även om den primära fördelen är kontroll, kan en minskning av efterfrågan på toppström också hjälpa stora anläggningar att undvika påföljder för toppefterfrågan från kraftverket.

I huvudsak förvandlar mellanspänningsmjukstartaren den brutala kraften hos en massiv motorstart till en kontrollerad, skonsam upprampning , vilket säkerställer att motorn och hela systemet fungerar tillförlitligt i många år framöver.