隨著(zhù)我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,大型企業(yè)和大型裝備越來(lái)越多, 大中型電機的應用也越來(lái)越廣泛。由于采用6 kV、10 kV 的高壓電機可減少降壓變壓器的投入、縮小輸電線(xiàn)路的導線(xiàn)截面、提高設備效率,因此,6 kV、10 kV 電動(dòng)機的應用比例日趨擴大,高壓大型電機的啟動(dòng)方法也越來(lái)越受到重視。交流電機運行的首要問(wèn)題是啟動(dòng),這是因為大功率電動(dòng)機,其強大的直接啟動(dòng)電流會(huì )造成較大的線(xiàn)路電壓降落,對電網(wǎng)會(huì )產(chǎn)生較大的影響,對電動(dòng)機也有較大的沖擊,同時(shí)對設備本身有危害。所以,選擇合理的啟動(dòng)方式受到相關(guān)技術(shù)人員的高度重視。交流高壓電動(dòng)機通常采用三種啟動(dòng)方式: 全壓?jiǎn)?dòng)、降壓?jiǎn)?dòng)及變頻啟動(dòng)。全壓?jiǎn)?dòng)方法簡(jiǎn)便,啟動(dòng)轉矩大,但會(huì )引起電網(wǎng)電壓波動(dòng),形成對電網(wǎng)的沖擊;傷害電機絕緣,降低電機壽命。變頻啟動(dòng)性能好但價(jià)格昂貴。本文著(zhù)重介紹的高壓交流電動(dòng)機降壓?jiǎn)?dòng)方式在國內有著(zhù)很大的市場(chǎng)和廣泛的應用。
降壓?jiǎn)?dòng)是降低電動(dòng)機的初始端電壓, 減小啟動(dòng)電流,減小電動(dòng)機啟動(dòng)的沖擊。降壓?jiǎn)?dòng)有電抗器啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)、液阻式啟動(dòng)、熱變電阻式啟動(dòng)、磁控式啟動(dòng)和晶閘管軟啟動(dòng)。
串聯(lián)電抗器降壓?jiǎn)?dòng)是在電機的定子回路中串聯(lián)電抗器,限制電機的啟動(dòng)電流,降低了電機定子上的電壓。在電機啟動(dòng)結束后,再將電抗器切除。由于電機啟動(dòng)時(shí)的電磁轉矩與電機定子上所加電壓的平方成正比,電抗器的電感值不能選得太大,必須使電機的啟動(dòng)轉矩大于負載轉矩,同時(shí)還需留有一定的余量。這種啟動(dòng)方法的適應性差,且電抗器被切除時(shí)還存在二次的電流沖擊和轉矩沖擊的危險,目前已較少使用。
自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)是自耦變壓器的高壓繞組與電網(wǎng)相接,低壓繞組接電機,通過(guò)自耦變壓器逐步升高加在電機上的電壓,以限制電機的啟動(dòng)電流。該方法可以調節電機上的初始啟動(dòng)電壓,以適應不同的負載要求。同時(shí)由于變壓器的作用,流過(guò)電網(wǎng)的電流也被縮小了相同變比的倍數,進(jìn)一步減小了對電網(wǎng)的沖擊。但是由于啟動(dòng)的高壓自耦變壓器是有級調節的,在改變電壓級別和切除自耦變壓器時(shí),仍存在對電機的二次沖擊。它的最大優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)轉矩較大,并且可以通過(guò)抽頭調節啟動(dòng)轉矩,缺點(diǎn)是裝置體積大、故障率較高、維護工作量大。
液阻式降壓?jiǎn)?dòng)是在電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程中,在電動(dòng)機的轉繞線(xiàn)式)或定子(鼠籠式)回路中串接一個(gè)可以調整的液體電阻,通過(guò)傳動(dòng)機構使液體電阻均勻減小,啟動(dòng)過(guò)程完成后外電阻為零并自動(dòng)切除, 從而保證電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程具有平滑、無(wú)沖擊的軟特性。由于該電阻實(shí)質(zhì)上是離子導電的電解液,因此稱(chēng)為液阻,阻值靠改變兩極板間的距離實(shí)現。優(yōu)點(diǎn):可串在繞線(xiàn)電動(dòng)機轉子回路實(shí)現較大的啟動(dòng)轉矩,在電機啟動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生高次諧波,售價(jià)較低。缺點(diǎn):體積大;啟動(dòng)的重復性差。
晶閘管軟啟動(dòng)裝置是一種采用晶閘管的無(wú)觸點(diǎn)高壓電路開(kāi)關(guān),通過(guò)控制晶閘管的導通角,用反并聯(lián)晶閘管控制正弦波正負半波的導通和關(guān)斷時(shí)間, 改變正弦交流電壓的波形, 使之變?yōu)榉钦颐}沖式交流電來(lái)控制輸出電壓的大小,達到限制電機啟動(dòng)電流的目的。輸出電壓、電流全范圍可調,電壓、電流波形可任意設定。它又細分為可控硅串聯(lián)和開(kāi)關(guān)變壓器式兩種。優(yōu)點(diǎn):體積小、安裝使用簡(jiǎn)單、全智能控制、功能齊全、可以實(shí)現軟啟動(dòng)和軟停止、啟動(dòng)重復性好、控制精度高、可以實(shí)現閉環(huán)控制。缺點(diǎn):會(huì )引起高次諧波,對電網(wǎng)有一定的影響;可控硅元件的故障率較高;對維護技術(shù)人員的要求較高;價(jià)格偏高。
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高壓電抗 |
高壓自耦 |
液態(tài)軟起動(dòng) |
高壓固態(tài) |
原理 |
降壓起動(dòng) |
降壓起動(dòng) |
降壓起動(dòng) |
降壓起動(dòng) |
圖形符號 |
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起動(dòng)時(shí)參數可設置 |
不可 |
不可 |
可設置 |
可設置 |
智能化程度 |
一般 |
一般 |
一般 |
高 |
功率因數 |
低 |
低 |
高 |
低 |
諧波污染 |
無(wú) |
無(wú) |
無(wú) |
有 |
起動(dòng)電流倍數 |
分段調整 |
分段調整 |
方便可調 |
方便可調 |
起動(dòng)時(shí)間 |
方便可調 |
方便可調 |
方便可調 |
方便可調 |
價(jià)格比較 |
低 |
低 |
低 |
很高 |
電流閉環(huán)控制 |
不可以 |
不可以 |
可實(shí)現 |
可以 |
重復起動(dòng)一致性 |
好 |
好 |
一般 |
好 |
二次沖擊 |
有 |
有 |
無(wú) |
無(wú) |
軟停車(chē) |
不可以 |
不可以 |
可以 |
可以 |
環(huán)境溫度影響 |
小 |
小 |
有一定影響 |
小 |
維修調試 |
簡(jiǎn)單 |
簡(jiǎn)單 |
簡(jiǎn)單 |
難 |
日常維護 |
易 |
易 |
簡(jiǎn)單 |
易 |