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【摘 要】文中论述电气系统容量有限的条件下，大功率胶带电机的启动问题。采用软启动器和液力偶合器配合使用，不仅解决了机械和电气的软启问题，还避免了选择大容量变压器直接启动或采用变频启动的方式，减少了一次性初投资和生产过程中的变压器运行损耗。
【关键词】软启动器；液力偶合器
近年来，为了解决矿山胶带运输机采用笼型机驱动时的起动问题，普遍采用了液力耦合器与软起动设备配合使用的设计方案。大多效果良好，但也有部分胶带机出现了压料起动困难或起动失败问题。对此，我们从理论到实践进行了认真的探索与研究。
一、影响使用效果原因的分析
1.电动机选取对使用效果的影响
影响胶带运输机负载力矩的因素很多，如胶带机承载的物料量；胶带机角度；最大压料量；胶带托辊数量及滑动系数；胶带上物料与卸料口的摩擦系数；胶带与除尘罩封口的摩擦系数；液力耦合器注油量等。设计计算时，所有的因素都应考虑齐全，并用类同的实际运转设备进行校核，最终确定电机计算功率。在实际选配时，还要考虑电机的过载倍数和容量挡级，一般，胶带机起动静阻转矩应为额定转矩的1.5倍；容量挡级通常靠上一挡选取。由于上述原因，电动机功率很难与实际负载准确匹配，有的容量宽松，有的容量吃紧。容量宽松的场合，液力耦合器与软起动配合使用效果良好；容量吃紧的场合，就有可能出现起动困难问题。
2.液力耦合器选取对使用效果的影响
液力耦合器有限矩型和变矩型。目前，胶带运输机大多配用限矩型液力耦合器。基本限矩型液力耦合器，所传递的功率，啮合时间仅与一次性注油量有关，产品定型后，是不可调节的；有的设备制造商，为了满足多种工艺需求，在基本限矩型的基础上，增设了延迟腔，在传递功率不变的情况下，可延迟啮合时间。如果液力耦合器在啮合前，能够保证软起动达速，且电机功率选择合适，又没有机械卡茬，那么胶带机就一定会顺利启动；如果在软起动未达速前，液力耦合器已经啮合，带上了全负载，那么除非电机选取过大，不然，决不会完成起动过程，直至电气保护跳闸。
3.变压器选取对使用效果的影响
变压器一般按60～70%负荷率选取，若系统接有大型电动机（容量超过变压器容量的20%以上），为了保证母线电压降≤5%，无论这台电机所带负载大小，都必须考虑给其配置软起动设备。比如，弓长岭一选14#胶带机，工艺配置为250kW双驱动电机，若采用直接起动方式，为了保证母线电压降≤5%，就需要选用2×2500kVA变压器（一工一备），而该区域用电负荷仅为750kW，变压器负荷率仅为30%，显然是大马拉小车，造成投资的浪费和损耗的增加；设计在充分考虑起动压降，投资，运行费的基础上，实际选用的是2×1250kVA变压器（一工一备），若采用直接起动方式，母线压降为14%，机端压降为20%，显然不能满足规程规定的要求，因此，配用了软起动设备。总之，大型电动机容量占比越高，起动越困难；变压器负荷率越高起动越困难；系统容量越小起动越困难；无功负荷越高起动越困难。
二、解决问题的方法
1.电动机功率选取适当
在电动机选取时，要把影响静阻力矩的因素考虑周全，机械结构设置合理，保证无卡茬。
2.液力耦合器的选取要适应工艺运转需求
液力耦合器尽量选取啮合时间长的机型；在遇到特殊大功率胶带机（一般为双驱动）时，最好考虑选用带延迟腔型液力耦合器，便于调节。
3.软起动参数设定正确
软起动参数设定的原则是在满足母线压降需求的前提下，尽量提高限流倍数，缩短到达100%力矩的时间。
4.继电保护整定方法合适
变压器一、二次保护应按电动机全压起动考虑。确保故障发生时，下级保护要先于上级保护动作，尽量缩小事故面。
5.软起动增加突跳起动功能
在上述四种方法失效的情况下，方可考虑此种方法。因为，此方法需要另外增加设备，使控制系统复杂化，还会对胶带机系统产生一定的冲击。
此方法就是在软起动控制回路内增加一个时间继电器，在软起动设备完成前半段削峰任务后，将其强行切除，给电动机突加全压。
软起动本质上就是降压起动！只不过它的降压幅度，降压时间，限流倍数，输出转矩可调、可控而已。眾所周知，电动机的输出转矩与其端电压的平方成正比，因此，软起动设备通过限电压来限电流是以牺牲转矩为代价的。
软起动配合液力耦合器使用的设计思想就是在液力耦合器啮合带全负载前，发挥软起动限流作用，液力耦合器啮合后软起动设备自动切除，电动机全压驱动胶带运输机运行。若没有液力耦合器，软起动是无法启动恒转矩设备的，因为电流与电压一次方成正比，转矩是与电压二次方成正比，也就是说，若把电流限制到50%（正常电机起动电流应为额定电流的6～7倍），则电动机起动转矩仅为额定的25%；若把电流限制到60%，则电动机起动转矩仅为额定的36%。一般，配置软起动设备，都应将电流限制到60%以下。因此，对于起动静阻转矩要求大于1.5倍的胶带运输机负载，是无法采用软起动设备直接来起动的。这就产生了软起动配合液力耦合器使用的设计方案。胶带运输机加装了液力耦合器后，情况就大不相同，虽然软起动限制的起动转矩仍然是25%，36%……，但起动的初始段，电动机近似于空载，在所限制的输出转矩情况下，也能将电动机转数提升到一定数值。众所周知，只要电动机转起来，就会产生反电势，随着电机转数的增加，电机电流就会按一定比例逐步下降，同时，随着电机转数的增加，液力耦合器会逐步带载，电机轴头阻力矩也会逐步加大，直至两者平衡，电机转数不再增加，这时若电机达到额定转数，不采取任何其他措施，胶带机就会顺利完成启动；若电机没能达到额定转数，若不采取措施，电机就会在这个转数下，按所限电流进行运转，液力耦合器就会在这个转数下带载滑动。这种情况，若保护不动作，电机在3～4倍的电流下长时运转就会烧毁，液力耦合器也会因研磨过热喷油或爆裂。因此，必须采取其他补救措施。通过理论与实践的探索研究，我们发现，液力耦合器的啮合时间大多都会超过5～10秒，而大多电动机都会在这个时间内，在所限制的转矩倍数下，达速至50%～60%，电机电流也会相应降至3～4倍，此时若投入全压，既能满足母线压降要求，又能使胶带运输机在保护装置所限定的时间内完成起动。通过东烧厂、弓长岭选矿厂的实践检验，此种方法，简便易行。
三、结束语
液力耦合器与软起动配和使用，只要软起动的调整参数与继电保护参数配和好，就会较好地解决胶带机压料起动困难问题。此方法的应用实践，为今后类似工程的设计，开辟了一条新的途径。
参考文献
[1]工业与民用配电设计手册
[2]钢铁企业电力设计手册
【关键词】软启动器；液力偶合器
近年来，为了解决矿山胶带运输机采用笼型机驱动时的起动问题，普遍采用了液力耦合器与软起动设备配合使用的设计方案。大多效果良好，但也有部分胶带机出现了压料起动困难或起动失败问题。对此，我们从理论到实践进行了认真的探索与研究。
一、影响使用效果原因的分析
1.电动机选取对使用效果的影响
影响胶带运输机负载力矩的因素很多，如胶带机承载的物料量；胶带机角度；最大压料量；胶带托辊数量及滑动系数；胶带上物料与卸料口的摩擦系数；胶带与除尘罩封口的摩擦系数；液力耦合器注油量等。设计计算时，所有的因素都应考虑齐全，并用类同的实际运转设备进行校核，最终确定电机计算功率。在实际选配时，还要考虑电机的过载倍数和容量挡级，一般，胶带机起动静阻转矩应为额定转矩的1.5倍；容量挡级通常靠上一挡选取。由于上述原因，电动机功率很难与实际负载准确匹配，有的容量宽松，有的容量吃紧。容量宽松的场合，液力耦合器与软起动配合使用效果良好；容量吃紧的场合，就有可能出现起动困难问题。
2.液力耦合器选取对使用效果的影响
液力耦合器有限矩型和变矩型。目前，胶带运输机大多配用限矩型液力耦合器。基本限矩型液力耦合器，所传递的功率，啮合时间仅与一次性注油量有关，产品定型后，是不可调节的；有的设备制造商，为了满足多种工艺需求，在基本限矩型的基础上，增设了延迟腔，在传递功率不变的情况下，可延迟啮合时间。如果液力耦合器在啮合前，能够保证软起动达速，且电机功率选择合适，又没有机械卡茬，那么胶带机就一定会顺利启动；如果在软起动未达速前，液力耦合器已经啮合，带上了全负载，那么除非电机选取过大，不然，决不会完成起动过程，直至电气保护跳闸。
3.变压器选取对使用效果的影响
变压器一般按60～70%负荷率选取，若系统接有大型电动机（容量超过变压器容量的20%以上），为了保证母线电压降≤5%，无论这台电机所带负载大小，都必须考虑给其配置软起动设备。比如，弓长岭一选14#胶带机，工艺配置为250kW双驱动电机，若采用直接起动方式，为了保证母线电压降≤5%，就需要选用2×2500kVA变压器（一工一备），而该区域用电负荷仅为750kW，变压器负荷率仅为30%，显然是大马拉小车，造成投资的浪费和损耗的增加；设计在充分考虑起动压降，投资，运行费的基础上，实际选用的是2×1250kVA变压器（一工一备），若采用直接起动方式，母线压降为14%，机端压降为20%，显然不能满足规程规定的要求，因此，配用了软起动设备。总之，大型电动机容量占比越高，起动越困难；变压器负荷率越高起动越困难；系统容量越小起动越困难；无功负荷越高起动越困难。
二、解决问题的方法
1.电动机功率选取适当
在电动机选取时，要把影响静阻力矩的因素考虑周全，机械结构设置合理，保证无卡茬。
2.液力耦合器的选取要适应工艺运转需求
液力耦合器尽量选取啮合时间长的机型；在遇到特殊大功率胶带机（一般为双驱动）时，最好考虑选用带延迟腔型液力耦合器，便于调节。
3.软起动参数设定正确
软起动参数设定的原则是在满足母线压降需求的前提下，尽量提高限流倍数，缩短到达100%力矩的时间。
4.继电保护整定方法合适
变压器一、二次保护应按电动机全压起动考虑。确保故障发生时，下级保护要先于上级保护动作，尽量缩小事故面。
5.软起动增加突跳起动功能
在上述四种方法失效的情况下，方可考虑此种方法。因为，此方法需要另外增加设备，使控制系统复杂化，还会对胶带机系统产生一定的冲击。
此方法就是在软起动控制回路内增加一个时间继电器，在软起动设备完成前半段削峰任务后，将其强行切除，给电动机突加全压。
软起动本质上就是降压起动！只不过它的降压幅度，降压时间，限流倍数，输出转矩可调、可控而已。眾所周知，电动机的输出转矩与其端电压的平方成正比，因此，软起动设备通过限电压来限电流是以牺牲转矩为代价的。
软起动配合液力耦合器使用的设计思想就是在液力耦合器啮合带全负载前，发挥软起动限流作用，液力耦合器啮合后软起动设备自动切除，电动机全压驱动胶带运输机运行。若没有液力耦合器，软起动是无法启动恒转矩设备的，因为电流与电压一次方成正比，转矩是与电压二次方成正比，也就是说，若把电流限制到50%（正常电机起动电流应为额定电流的6～7倍），则电动机起动转矩仅为额定的25%；若把电流限制到60%，则电动机起动转矩仅为额定的36%。一般，配置软起动设备，都应将电流限制到60%以下。因此，对于起动静阻转矩要求大于1.5倍的胶带运输机负载，是无法采用软起动设备直接来起动的。这就产生了软起动配合液力耦合器使用的设计方案。胶带运输机加装了液力耦合器后，情况就大不相同，虽然软起动限制的起动转矩仍然是25%，36%……，但起动的初始段，电动机近似于空载，在所限制的输出转矩情况下，也能将电动机转数提升到一定数值。众所周知，只要电动机转起来，就会产生反电势，随着电机转数的增加，电机电流就会按一定比例逐步下降，同时，随着电机转数的增加，液力耦合器会逐步带载，电机轴头阻力矩也会逐步加大，直至两者平衡，电机转数不再增加，这时若电机达到额定转数，不采取任何其他措施，胶带机就会顺利完成启动；若电机没能达到额定转数，若不采取措施，电机就会在这个转数下，按所限电流进行运转，液力耦合器就会在这个转数下带载滑动。这种情况，若保护不动作，电机在3～4倍的电流下长时运转就会烧毁，液力耦合器也会因研磨过热喷油或爆裂。因此，必须采取其他补救措施。通过理论与实践的探索研究，我们发现，液力耦合器的啮合时间大多都会超过5～10秒，而大多电动机都会在这个时间内，在所限制的转矩倍数下，达速至50%～60%，电机电流也会相应降至3～4倍，此时若投入全压，既能满足母线压降要求，又能使胶带运输机在保护装置所限定的时间内完成起动。通过东烧厂、弓长岭选矿厂的实践检验，此种方法，简便易行。
三、结束语
液力耦合器与软起动配和使用，只要软起动的调整参数与继电保护参数配和好，就会较好地解决胶带机压料起动困难问题。此方法的应用实践，为今后类似工程的设计，开辟了一条新的途径。
参考文献
[1]工业与民用配电设计手册
[2]钢铁企业电力设计手册