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(yī)院集團宿遷市人民醫(yī)院 蔡 宇

消防水泵是消防安全系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(xiàn)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(yōu)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(yī)院，將消防水泵的啟動方式從傳統(tǒng)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(yōu)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(lián)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(lián)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(xiàn)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(fā)生損壞的情況，還會引起斷路器過流發(fā)生跳閘，如果這些故障恰好發(fā)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(fā)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(tǒng)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(fā)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(yōu)勢，但是它的缺點也很明顯，特別是在大型醫(yī)院這種特殊壞境下，對用電的安全、穩(wěn)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(jié)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(jié)就會停止，而異步電機的轉速也會穩(wěn)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(jié)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(huán)節(jié)（震蕩電路）后再將其逆變成工頻以下頻率。從而通過調節(jié)逆變器的頻率，使得異步電機的轉速得到調節(jié)。

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(jié)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?zhèn)鹘y(tǒng)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(yè)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(yōu)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(tǒng)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(yī)院，采用變頻器啟動不僅減少了消防水泵啟動時對醫(yī)療設備產生的沖擊，自身還帶有靈敏的保護系統(tǒng)，能夠有效的保證消防泵泵及控制電路的安全。