消防水泵采用变频启动对比星三角启动的探讨

南京鼓楼医院集团宿迁市人民医院 蔡 宇

消防水泵是消防安全系统中必不可少的重要组成部分，特别是对于一些大型的公共场所来说，消防水泵在需要时能否在第一时间可靠的启动更是重中之重。在消防泵启动的整个系统中，鼠笼式异步电机作为重要的电力设备，它的启动方式是多种多样的，而通常采用的是星三角启动这种传统的启动方式，星三角启动方式虽然价格便宜、结构简单，但是也存在一系列的缺点。而变频器在现代的电子电气领域运用的越来越多，因其具有技术含量高、控制功能全、控制效果好等优势，而被广泛的应用在电机控制装置方面。在本文会对这两种启动方式进行分析和比较，探讨在重要的公共场所，特别是大型医院，将消防水泵的启动方式从传统的星三角启动方式改为先进的变频器启动的必要性。

1.星三角启动的原理及存在的一系列问题

1.1 简单的介绍一下星三角启动

因为异步电动机在启动的过程中，因为启动电流比较大，所以大容量的异步电动机就需要采用一定的方式才能启动，而星三角启动就是一种既简单又方便的降压启动方式。

星三角启动方式就是，通过加装一些列的电气元件形成星三角切换电路，在电动机启动时将定子绕组接成星形接法，当电机启动成功后再将电机改为三角形接法。因为电动机的启动电流是与电压成正比的，而采用星三角启动的话，启动电流就只有全压启动电流的1/3，因此电动机的启动力矩也只有全压启动力矩的1/3。星三角启动的优点是结构简单，价格便宜。这也是许多场所的消防水泵采用星三角启动的主要原因。

1.2 星三角启动的原理

如上图所示，按下SB2，接触器KM1得电吸合，KM1常开触电闭合，接触器KM2得电吸合，KM2常开触点闭合构成自锁，同时KM1常闭触点断开接触器KM3线路形成互锁，KM1主触点将电机联结成星形接法，KM2主触点接通三相电源运行；当卡在KM2上的延时器达到设定时间时，常闭延时触点KT断，，。开，KM1失电复位，常开延时触点KT闭合，接触器KM3得电吸合，KM3常闭触点断开KM1线路形成互锁，此时KM1主触点断开Y形锁尾接法，KM3主触点将电机出线端的U1与W2、V1与U2、W1与V2分别联结构成三角形接法运行。

1.3 星三角启动方式存在的缺点

1.3.1 由于星三角启动是有级降压启动，虽然电动机的启动电流降低了，但是电流本身还是非常大的，这样就有可能会引起电源电压的迅速下降，这样不仅仅会对电网产生一定的冲击，电压突然下降还会影响到其他设备的正常运转。而在平时的消防检查及巡检时，需要频繁的启动水泵，这样就有可能对其他设备产生干扰，甚至导致一些精密仪器出现故障。

1.3.2 因为异步电机启动时的电流非常大，这会在电动机的轴上产生一个非常大的扭矩，这样不仅容易导致消防水泵（异步电机）发生损坏的情况，还会引起断路器过流发生跳闸，如果这些故障恰好发生在火灾扑救的时候，将会导致很严重的后果。

1.3.3 由于星三角启动方式需要采用独立的电气元件较多，而各个元件之间的控制线路接点、并线触点也非常多，所以在水泵的运行过程中，发生故障的概率还是比较高的。作为电气维护的技术人员，我们都知道，电路系统组成的电气元件越多，线路触点越多，故障率也就越高，一旦发生故障检查起来也很费时间。

综上，星三角启动方式虽然有结构简单、价格便宜的优势，但是它的缺点也很明显，特别是在大型医院这种特殊坏境下，对用电的安全、稳定性要求非常高。为了改善消防水泵电机启动和停止过程中的电气特性曲线，我院对新外科楼的消防水泵电气控制柜进行了改造，把原有的星三角启动改为变频器启动，很好的弥补了星三角启动的所带来的一些列问题。

2.变频器的工作原理及其特点

2.1 变频器的工作原理

变频器的工作原理是：通过变频器来控制启动时电源的初始频率，来控制消防水泵的启动电流以及转速。在电机启动的过程中，变频器通过自动调节电源的频率使其由小逐渐变大，从而让异步电机的转速逐渐的上升。在电动机启动的过程中电流逐渐的下降，电源的频率也会随之逐渐的升高，待电源的频率到达50HZ时，变频器的自动调节就会停止，而异步电机的转速也会稳定下来，这样变频器就完成了一次无级调速的启动过程。而当消防水泵需要停止运行时，变频器就会自动调节电源的频率使其由高到低逐渐降低，而当下降到一定的频率时，变频器就会将异步电机断电停止运转。其基本原理如下图所示：

其工作原理是：利用变频器内的整波电路先把输入端的三相交流电整流成直流，然后经过中间的直流环节（震荡电路）后再将其逆变成工频以下频率。从而通过调节逆变器的频率，使得异步电机的转速得到调节。

2.2 变频器的特点

2.2.1 采用变频启动的话，线路的接线简单方便，一目了然，通过调节变频器很容易控制消防水泵的启动和停止；

2.2.2 如果采用变频启动方式代替传统的星三角启动方式，能够克服有级启动的一系列缺点；

2.2.3 变频器本身就具有完备的保护电机的功能，如过流、过压、欠压、过载等等，所以，不需要再安装电机保护开关。

2.2.4 但是变频自身结构复杂，价格昂贵，需要专业人员的维护。

3.结束语

变频器启动方式拥有许多星三角启动方式所不具备的优点，但是变频器设备本身的费用高，对检修人员的技术要求也比较高，属于电子元件设备。但是消防水泵是属于不经常性使用设备，而一旦使用，对其的可靠性、安全性要求又非常高，故而本人结合自己的实际工作情况，认为采用变频器启动比传统的星三角启动方式更加合理。特别像本人工作单位这样的大型医院，采用变频器启动不仅减少了消防水泵启动时对医疗设备产生的冲击，自身还带有灵敏的保护系统，能够有效的保证消防泵泵及控制电路的安全。