劉海鳳

摘要：大型高壓電動機(jī)的軟起動越來越受到企業(yè)的重視，而傳統(tǒng)的降壓起動方式存在著很多不足及弊端，影響了高壓電機(jī)的起動進(jìn)而導(dǎo)致電機(jī)無法正常運行。本文中介紹的開關(guān)變壓器技術(shù)和基于該技術(shù)的高壓電動機(jī)軟起動裝置可有效解決此問題，實現(xiàn)真正意義上的軟起動。

關(guān)鍵詞：開關(guān)變壓器;軟起動;高壓電動機(jī);可控硅

1 開關(guān)變壓器技術(shù)

開關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動裝置的基本原理和可控硅串聯(lián)式軟起動裝置相同，都是相控調(diào)壓控制。但開關(guān)變壓器式高壓電動機(jī)軟起動裝置有如下方面的改進(jìn)。

1.1 改進(jìn)

1）可靠性

開關(guān)變壓器式高壓電動機(jī)軟起動裝置用開關(guān)變壓器（TK）的高壓繞組來代替可控硅串，而把可控硅放在開關(guān)變壓器的低壓側(cè)，如圖3所示，可控硅不用串聯(lián)，因而解決了可控硅串聯(lián)方式的動態(tài)均壓問題，可靠性大大提高。

2）諧波

由于開關(guān)變壓器漏抗和線路的分布電容，可宏觀形成一定大小的LC濾波器，濾除一定量的入網(wǎng)諧波，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，加到電源上的諧波大大減少。

3）其它優(yōu)點包括

電壓電流可全范圍調(diào)節(jié);時間常數(shù)小、反應(yīng)迅速;可輸出任意波形;可構(gòu)成閉環(huán)控制;電動機(jī)功率增加時只要增加功率器件的容量;開關(guān)變壓器工作于開關(guān)狀態(tài)，起動過程中開關(guān)變壓器損耗很小，開通時只有銅損，隔斷時只有鐵損，可連續(xù)起動，可一拖多;由于是純調(diào)壓軟起動裝置，故一拖多時電機(jī)的容量可以相差很遠(yuǎn)。這些優(yōu)點使開關(guān)變壓器式高壓電動機(jī)軟起動裝置成為當(dāng)前性價比最高的電動機(jī)軟起動裝置。

1.2 調(diào)壓原理

可控硅SCR未導(dǎo)通時，加上電源電壓U，開關(guān)變壓器TK原邊和電機(jī)M上得到電壓，由于TK的空載電流遠(yuǎn)小于M的空載電流（指額定值），故電壓絕大部分（95%以上）加在TK原邊，為電壓U1，此時TK副邊也得到電壓U2，波形為正弦波。

當(dāng)在SCR控制極施加觸發(fā)電壓時，SCR導(dǎo)通，如從α角處導(dǎo)通，則U2立即降低，U2電壓如圖1中實線所示，U1的波形也相同。

M上的電壓UD為外加電壓U減去U1，則M上的電壓波形，如圖2所示。當(dāng)增大控制角α?xí)r，則U2變小，U1變小，UD加大。反之亦然。連續(xù)調(diào)節(jié)α由大到小，則UD連續(xù)由小到大，完成調(diào)壓軟起動【3】。

1.3 軟起動過程

主電路如圖3所示：K1為運行柜，它與電動機(jī)M構(gòu)成正常工作時的運行系統(tǒng);K2為起動柜，它與開關(guān)變壓器TK構(gòu)成起動回路。當(dāng)合上K2時，電動機(jī)開始起動，給SCR加上觸發(fā)電壓信號，即可實現(xiàn)相控調(diào)壓軟起動過程;起動結(jié)束后，合上K1、斷開K2，電動機(jī)即轉(zhuǎn)入運行狀態(tài)。

軟起動過程中，不同時段的電流值由程序給定，主電路中的實時電流由采樣單元采集，PLC比較、計算電流反饋值和給定值，根據(jù)差值調(diào)節(jié)觸發(fā)元件的輸入電壓，改變SCR的導(dǎo)通角，從而使主電路中的電流與給定值相等。修改控制程序中起動各時段電流的保持時間和大小，即可得到各種不同的起動電流曲線。如果從虛線處分離，右側(cè)為功率主環(huán)節(jié)，左側(cè)為控制回路。當(dāng)電動機(jī)功率改變時，只需更換CT、SCR及TK即可，其控制回路不用更改。

2設(shè)備使用情況

燕山石化化工八廠DJRQ03-3150-1一拖一電機(jī)軟起動裝置，此設(shè)備由哈爾濱帕特爾科技股份有限公司生產(chǎn)，2010年投運的設(shè)備，現(xiàn)已經(jīng)運行11年，起動效果良好。系統(tǒng)圖如圖4。

電機(jī)為佳木斯電機(jī)股份有限公司，額定功率3150kW，額定電壓6kV，額定電流364.4A。

壓縮機(jī)為沈陽透平機(jī)械股份有限公司，離心式壓縮機(jī)。

起動電流1094安，為額定電流的3倍，起動時間33秒，起動電流曲線如圖5。

此套軟起動裝置現(xiàn)已運行10余年，起動電流、起動時間完全一致，驗證了開關(guān)變壓器式高壓電機(jī)軟起動裝置的優(yōu)良起動性能，保證了高壓電機(jī)起動的穩(wěn)定性，獲得了現(xiàn)場人員的好評。

3 總結(jié)

我單位應(yīng)用的哈爾濱帕特爾科技股份有限公司的開關(guān)變壓器式高壓電動機(jī)軟起動裝置，與國外同類產(chǎn)品相比，性價比高、可靠性高、使用方便等顯著優(yōu)勢。

實踐所證明是一種可靠、性能優(yōu)異的、高性價比的軟起動裝置。為電機(jī)起動領(lǐng)域提供了一種最佳選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 顧繩谷.電機(jī)及拖動基礎(chǔ)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)[M].第4版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.