6kV高壓電機軟啟動系統(tǒng)的設計與研究

朱大江

摘 要：隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國經(jīng)濟已經(jīng)迎來了新的發(fā)展階段，出現(xiàn)了很多大型企業(yè)、引進了很多大功率設備，大型電機的應用也越來越多，因此，大型電機的起動方法也開始受到人們的關注。我國目前在工業(yè)領域中使用的大部分大功率重載設備都是采用高壓的交流電機拖動，但是大功率交流電機在直接啟動的時候會產(chǎn)生許多嚴重問題。第一，高壓電機硬啟動時，在產(chǎn)生大電流的同時也會產(chǎn)生大量的電磁干擾，這會對裝置周圍的電氣儀表產(chǎn)生干擾。第二，在直接啟動高壓電機的情況下，會導致電網(wǎng)電壓急劇下降，由此會造成電網(wǎng)內(nèi)的其他電器設備無法正常運行。第三，直接啟動高壓電機，電流從無到有的充滿這個裝置，所產(chǎn)生的沖擊電流會使電機本身過熱，會縮短電機的使用壽命。第四，直接啟動電機會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)矩振蕩，這種振蕩會帶來很大的沖擊力，不僅損傷機械本身還會給齒輪、軸承等精密設備帶來巨大的損害。由此可見，直接啟動高壓電機的危害有多嚴重。因此，對于高壓電機軟啟動系統(tǒng)的設計與研究具有十分重要的意義。本文對高壓電機軟啟動進行了分析研究。

關鍵詞：高壓電機；軟啟動；晶閘管

中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A

一、概述

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

二、軟啟動介紹

第二次工業(yè)革命的出現(xiàn)，推動了電機的發(fā)展，由于電機的發(fā)展，大大提高了生產(chǎn)效率促進了生產(chǎn)力的發(fā)展，也使人們的生活水平有了很大的提高。如今高壓電機在企業(yè)的正常工作運行中，起著不可或缺的作用，因此，需要尋找一個合理啟動高壓電機的方法，以使電機的使用壽命延長。隨著科學技術的發(fā)展，軟啟動開始應用到高壓設備中，對其進行客觀系統(tǒng)的設計分析研究，能夠讓其更好的應用在工業(yè)設備中。

三、晶閘管的選擇

作為高壓電機軟啟動裝置中的核心部分——晶閘管，同時作為高壓閘流器件，對其耐高壓等級的要求也是十分嚴格的。晶閘管一般在整流領域應用廣泛，如果將其應用在高壓領域，對于其耐壓等級的要求是目前高壓電機軟啟動系統(tǒng)對電壓等級提升的關鍵。隨著技術的發(fā)展，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)不同種耐壓等級的晶閘管，但在價格方面，還是一個需要慎重考慮的方向。因此選擇合適耐壓等級的晶閘管，既能滿足軟啟動裝置的平穩(wěn)運行，同時還節(jié)約了成本。

四、6kV高壓電機軟啟動系統(tǒng)的設計原理與好處

（一）軟啟動裝置設計原理

軟啟動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。

6kV高壓電機軟啟動主要采用三相交流電源，由電網(wǎng)導入6kV交流電壓，晶閘管主回路是軟啟動系統(tǒng)的核心部分。但就目前情況來看，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、浪涌等因素，在設計6kV高壓軟啟動裝置時，通常選取2kV耐壓等級的晶閘管，采用3只串聯(lián)的方式來提高耐壓值。

軟啟動系統(tǒng)的工作過程：軟啟動裝置啟動，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，晶閘管逐漸全部導通，此時電機在額定電壓狀態(tài)下平滑啟動，當電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束。此時，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉(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，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率。在啟動過程完成后，裝置中的雙向可控硅發(fā)揮了作用，在未安裝可控硅時，接觸器直接控制電機接點，這會造成易拉弧、粘連、燒壞等故障的發(fā)生，安裝可控硅后，啟動過程完成后，接觸器通過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，同時還節(jié)約了能源。

軟啟動器同時還具有軟停車功能。所謂停車功能，就是平滑減速，逐漸停機，采用軟停車方式能夠減小對機械的沖擊，防止水錘效應的發(fā)生。

目前市場上常見可供選擇的軟啟動器有旁路型、無旁路型、節(jié)能型等。企業(yè)可以根據(jù)負載性質(zhì)選擇不同型號的軟啟動器

（二）軟啟動裝置的好處

當高壓電動機在硬啟動的狀態(tài)下，其啟動電流會達到額定電流的4～7倍，會影響其他設備的正常運行。但是采用軟啟動時，其啟動電流則一般為額定電流的2～3倍，電網(wǎng)電壓的波動率也一般能夠控制在10%以內(nèi)，對其他設備的正常運行影響很小很小。還有高壓電機在直接啟動的狀態(tài)下，由于有大量電流流過，會產(chǎn)生大量的焦耳熱，會加速導線外的絕緣老化。而軟啟動時其最大電流降低一半左右，所產(chǎn)生的焦耳熱也大大縮短，延長了電機的使用壽命。

軟起動裝置能夠使高壓電機啟動電流降低，電機啟動轉(zhuǎn)矩增加，其通過限流啟動方式，將啟動電流控制在安全范圍內(nèi)，減小了啟動電流較大產(chǎn)生的沖擊。軟啟動裝置中使用的旁路接觸器還避免了對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染，其裝置還有很強的抗干擾能力，保證了裝置的高效和穩(wěn)定性。晶閘管的導通作用，避免了沖擊電流的產(chǎn)生，增強了供電的可靠性。當高壓電機出現(xiàn)超壓、欠壓、過載、晶閘管過溫、啟動時間過長等故障時，高壓軟啟動裝置對其具有完善的保護作用，能夠?qū)ζ涑霈F(xiàn)的故障進行有效的記錄，方便以后的查詢及維修。

結(jié)語

在企業(yè)中，大型高壓電機不僅價格昂貴，還影響著企業(yè)的經(jīng)濟效益，對它進行適當?shù)谋Ｗo是十分重要的。采用軟啟動系統(tǒng)啟動高壓電機，能夠切實保護高壓電機，使其能夠平穩(wěn)運行、延長使用壽命。因此，為高壓電機裝置軟啟動系統(tǒng)十分必要。

參考文獻

[1]張斌，尚剛，歐英，劉志星.高壓交流感應電機軟啟動技術的發(fā)展[J].變流技術與電力牽引，2006（02）.

[2]杜江，杜太行，劉艷萍.基于模糊控制技術的感應電動機軟起動研究[J].電力電子技術，2007（01）.

[3]佘致廷，周米洋，皮玉，宗世勇.交流電機離散變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動技術的研究[J].電力電子技術，2010（02）.

[4]唐愛華.談電動機保護的改進[J].安慶科技，2004（02）.

[5]松田秀雄，王勃洪.高耐壓大容量的晶閘管和二極管[J].電力牽引快報，1995（03）.

[6]李東旭.模糊PID控制器的MATLAB仿真淺究[J].華章，2012（05）.