6kV高壓電機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

朱大江

（中國(guó)石油西部管道分公司，新疆 烏魯木齊 830000）

一、概述

大型高壓電機(jī)作為企業(yè)的核心裝置設(shè)備，直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)狀況，影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此為了正確的使用高壓電機(jī)、延長(zhǎng)高壓電機(jī)的使用壽命，選擇合理的啟動(dòng)方式尤為重要。

二、軟啟動(dòng)介紹

第二次工業(yè)革命的出現(xiàn)，推動(dòng)了電機(jī)的發(fā)展，由于電機(jī)的發(fā)展，大大提高了生產(chǎn)效率促進(jìn)了生產(chǎn)力的發(fā)展，也使人們的生活水平有了很大的提高。如今高壓電機(jī)在企業(yè)的正常工作運(yùn)行中，起著不可或缺的作用，因此，需要尋找一個(gè)合理啟動(dòng)高壓電機(jī)的方法，以使電機(jī)的使用壽命延長(zhǎng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，軟啟動(dòng)開(kāi)始應(yīng)用到高壓設(shè)備中，對(duì)其進(jìn)行客觀系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析研究，能夠讓其更好的應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備中。

三、晶閘管的選擇

作為高壓電機(jī)軟啟動(dòng)裝置中的核心部分——晶閘管，同時(shí)作為高壓閘流器件，對(duì)其耐高壓等級(jí)的要求也是十分嚴(yán)格的。晶閘管一般在整流領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如果將其應(yīng)用在高壓領(lǐng)域，對(duì)于其耐壓等級(jí)的要求是目前高壓電機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電壓等級(jí)提升的關(guān)鍵。隨著技術(shù)的發(fā)展，目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)不同種耐壓等級(jí)的晶閘管，但在價(jià)格方面，還是一個(gè)需要慎重考慮的方向。因此選擇合適耐壓等級(jí)的晶閘管，既能滿足軟啟動(dòng)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行，同時(shí)還節(jié)約了成本。

四、6kV高壓電機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理與好處

（一）軟啟動(dòng)裝置設(shè)計(jì)原理

軟啟動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱(chēng)為Soft Starter。

6kV高壓電機(jī)軟啟動(dòng)主要采用三相交流電源，由電網(wǎng)導(dǎo)入6kV交流電壓，晶閘管主回路是軟啟動(dòng)系統(tǒng)的核心部分。但就目前情況來(lái)看，單只晶閘管還不足以承受6kV的高壓，考慮到耐壓余量、電網(wǎng)波動(dòng)、浪涌等因素，在設(shè)計(jì)6kV高壓軟啟動(dòng)裝置時(shí)，通常選取2kV耐壓等級(jí)的晶閘管，采用3只串聯(lián)的方式來(lái)提高耐壓值。

軟啟動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程：軟啟動(dòng)裝置啟動(dòng)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，晶閘管逐漸全部導(dǎo)通，此時(shí)電機(jī)在額定電壓狀態(tài)下平滑啟動(dòng)，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。此時(shí)，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓。用旁路接觸器取代晶閘管是為了降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率。在啟動(dòng)過(guò)程完成后，裝置中的雙向可控硅發(fā)揮了作用，在未安裝可控硅時(shí)，接觸器直接控制電機(jī)接點(diǎn)，這會(huì)造成易拉弧、粘連、燒壞等故障的發(fā)生，安裝可控硅后，啟動(dòng)過(guò)程完成后，接觸器通過(guò)采用短接可控硅的控制方式，有效的避免了這些狀況的發(fā)生，同時(shí)還節(jié)約了能源。

軟啟動(dòng)器同時(shí)還具有軟停車(chē)功能。所謂停車(chē)功能，就是平滑減速，逐漸停機(jī)，采用軟停車(chē)方式能夠減小對(duì)機(jī)械的沖擊，防止水錘效應(yīng)的發(fā)生。

目前市場(chǎng)上常見(jiàn)可供選擇的軟啟動(dòng)器有旁路型、無(wú)旁路型、節(jié)能型等。企業(yè)可以根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇不同型號(hào)的軟啟動(dòng)器

（二）軟啟動(dòng)裝置的好處

當(dāng)高壓電動(dòng)機(jī)在硬啟動(dòng)的狀態(tài)下，其啟動(dòng)電流會(huì)達(dá)到額定電流的4～7倍，會(huì)影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。但是采用軟啟動(dòng)時(shí)，其啟動(dòng)電流則一般為額定電流的2～3倍，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)率也一般能夠控制在10%以?xún)?nèi)，對(duì)其他設(shè)備的正常運(yùn)行影響很小很小。還有高壓電機(jī)在直接啟動(dòng)的狀態(tài)下，由于有大量電流流過(guò)，會(huì)產(chǎn)生大量的焦耳熱，會(huì)加速導(dǎo)線外的絕緣老化。而軟啟動(dòng)時(shí)其最大電流降低一半左右，所產(chǎn)生的焦耳熱也大大縮短，延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。

軟起動(dòng)裝置能夠使高壓電機(jī)啟動(dòng)電流降低，電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增加，其通過(guò)限流啟動(dòng)方式，將啟動(dòng)電流控制在安全范圍內(nèi)，減小了啟動(dòng)電流較大產(chǎn)生的沖擊。軟啟動(dòng)裝置中使用的旁路接觸器還避免了對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，其裝置還有很強(qiáng)的抗干擾能力，保證了裝置的高效和穩(wěn)定性。晶閘管的導(dǎo)通作用，避免了沖擊電流的產(chǎn)生，增強(qiáng)了供電的可靠性。當(dāng)高壓電機(jī)出現(xiàn)超壓、欠壓、過(guò)載、晶閘管過(guò)溫、啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等故障時(shí)，高壓軟啟動(dòng)裝置對(duì)其具有完善的保護(hù)作用，能夠?qū)ζ涑霈F(xiàn)的故障進(jìn)行有效的記錄，方便以后的查詢(xún)及維修。

結(jié)語(yǔ)

在企業(yè)中，大型高壓電機(jī)不僅價(jià)格昂貴，還影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)它進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)是十分重要的。采用軟啟動(dòng)系統(tǒng)啟動(dòng)高壓電機(jī)，能夠切實(shí)保護(hù)高壓電機(jī)，使其能夠平穩(wěn)運(yùn)行、延長(zhǎng)使用壽命。因此，為高壓電機(jī)裝置軟啟動(dòng)系統(tǒng)十分必要。

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