高壓變頻軟啟動系統應用研究

摘 要：如何實現電機的低功耗啟動一直是學者研究的熱點。電機因啟動不當而發生燒毀的現象時有發生。因此，文章將對電機的各種啟動方式進行分析和比較，進而提出高壓“一拖二”變頻軟啟動系統，并且對其組成及工作原理進行了介紹，對其應用以及未來的發展方向進行了探討，并在此基礎之上提出了幾點看法，以供參考。

關鍵詞：高壓；變頻軟啟動系統；應用

電機的啟動方式一直是我們關心的問題。在一些工廠中，經常會出現因啟動方式不當，從而造成電機燒毀的現象。如何選擇正確的啟動方式以及采用何種技術可以改善電機的啟動成為我們必須進行研究的問題。對電機啟動方式的研究以及變頻器的使用的研究是我們改善電機啟動的有效途徑。

1 電機的基本啟動方式

1.1 全壓直接啟動

對于小功率電機而言，在電網容量和負載兩方面都允許的情況之下，可以直接啟動。這種啟動方式最大的優點就是操作簡單。因為不需要借助其他器件來進行啟動，直接啟動就經費方面比較經濟實用。而對于一些大功率的電機則不能采用此種方式。

1.2 自耦減壓啟動

這種啟動方式是利用自耦變壓器來實現減壓啟動。這種啟動方式在滿足啟動需要的同時，還能增大啟動轉矩。在使用自耦變壓器進行減壓啟動時，產生的啟動轉矩要遠大于直接啟動時的轉矩。因此，這種啟動方式特別適用于一些大功率的電機。

1.3 Y-Δ啟動

這種啟動方式是星三角換接啟動，即將正常運行時為三角形接法的定子繞組在啟動時接為星形，在電機啟動完畢以后，再換接為三角形。這種啟動方式可以減小啟動電流，在一定程度上避免了電機的燒壞。這種啟動方式最大的優點就是在負載較輕時，可以在星形接法下直接運行，這樣可以有效節約電能。相較于其他啟動器，這種方式造價低廉，且結構簡單，易于控制。

1.4 軟啟動器

軟啟動器啟動是利用可控硅的移相調壓來完成電機的啟動。但是，由于使用了可控硅，這種啟動方式的造價較高。除此之外，這種啟動方式還會對電網產生一定的影響。由于這種啟動方式所采取的技術特殊，因此，對于利用該啟動方式的工作人員的要求也特別高。

1.5 變頻器

就目前而言，利用變頻器來控制電機的啟動是技術含量最高的啟動方式。這種啟動方式是通過改變電網頻率，進而使電機的轉矩得轉速達到一定的要求。這種啟動方式所涉及的技術領域不僅包括電子技術，還包括微機技術。因此，它對所需的工作人員的要求比較高。由于這種啟動方式利用技術的特殊性，它主要用于對于速度要求較高的電機啟動。

1.6 幾種啟動方式的比較

通過上面對于電機幾種啟動方式的詳細介紹，我們可以非常直觀的看出，星三角啟動與自耦變壓器減壓啟動經濟成本低，并且操作十分簡單，維護相對而言也較為容易。而利用軟啟動器以及變頻器進行電機的啟動，不僅經濟成本較高，并且還需要專業的技術人員進行維護。在使用星三角啟動與自耦減壓啟動時，出現故障的機率比較大，由于它們采用分立元件并且控制線路接觸點特別多，對于出現的故障進行排查與維修是一項巨大的工程。但是由于它們的低成本與易操作，這兩種啟動方式在目前的電機啟動中還占有很大的比重。

2 高壓變頻軟啟動系統的組成及基本原理

2.1 系統的組成

高壓變頻軟啟動系統主要有以下幾部分組成：高壓變頻器；升壓變壓器；同步電機（包括勵磁裝置）；高壓開關等設備。

2.2 系統工作的基本原理

（1）確保電機重載啟動；（2）合上開關，變頻器驅動電機工作，頻率在這個過程之中逐漸增加，一直到50Hz，與此同時，變頻器的輸出電壓也在不斷地增大，在達到啟動電壓時，電機開始在額定轉速下運行；（3）在電機以額定轉速運行的時候，變頻器對于電網電壓的相關參數進行檢測，并以輸入電網電壓為標準，不斷對自身的輸出電壓進行調整；（4）在變頻器將自身的輸出電壓與電網電壓調整到一致時，這時閉合切換開關。因為這時變頻器的輸出電壓與電網電壓的頻率以及相位都相同，所以，整個切換過程將不會對電網造成沖擊；（5）在切換過程中電機是由變頻器與電網共同供電的，電機的負載將由變頻器逐漸轉移給電網，然后斷開變頻器開關；（6）在電機負載完全由電網進行供電時，整個高壓變頻軟啟動過程已全部完成。

2.3 系統組件介紹

2.3.1 高壓變頻器

高壓變頻器是采用若干個低壓PWM變頻功率單元串聯的方式來實現直接高壓輸出。高壓變頻器具有很多的優點。

2.3.2 同步電動機勵磁裝置

勵磁裝置在啟動過程中要對電機進行有效的勵磁控制，并對電機實行限制及保護。勵磁裝置在啟動過程中是受變頻器控制的。

2.3.3 PLC控制柜

在電機啟動的過程中，PLC控制柜是必不可少的。它用來完成啟動過程中的互鎖，并根據信號來對斷路器進行控制。

2.3.4 整流變壓器

在整個啟動過程中，除變頻器需要變壓器以外，在電機與變頻器之間還需要配備一臺變壓器。除此之外，對于勵磁系統而言，還需要配備一臺整流變壓器。

3 高壓變頻軟啟動系統的應用

3.1 高壓變頻軟啟動的優點

（1）對電網污染小。變頻器由于其本身特性對電網的諧波污染極小。不會產生因為出現諧波而造成電機發熱，或者出現噪音等現象。（2）拆卸方便。由于高壓變頻器的功率單元為模塊化設計。因此，它的單元可以進行互換，拆卸方便，并且不需要專門的工具。（3）保護功能齊全。高壓變頻軟啟動系統的保護功能齊全。這個系統的變頻裝置有過流，過壓，欠壓以及短路保護。因此，出現風險的機率大大降低。（4）系統設計一體化。整個系統是一體化設計，這就大大降低了對于電機的要求。不需要采用濾波器變頻器就可以直接輸出正弦的電流和電壓波形。

3.2 高壓變頻軟啟動系統的應用

由于是高壓變頻軟啟動系統，所以將不會對電機造成沖擊。并且由于高壓變頻軟啟動系統采用的為高壓變頻器，因此將可以對電機的速度進行控制。除此之外，變頻器不需要借助于外部的軟件進行控制。在使用這個系統實現電機的啟動時，變頻器可以根據電網電壓對自身的輸出電壓進行調整，因此保證了并網的可靠性。通過這一種啟動方式就能夠非常有效地解決電機啟動的問題。高壓變頻軟啟動系統的應用將會不斷的減少電機啟動時功率的損耗。并且隨著科學技術的不斷發展以及進步，高壓變頻軟啟動將會越來越廣泛地應用于電機的啟動。

4 結束語

綜上所述，電機的啟動方式還需要我們不斷去探索。對于高壓“一拖二”變頻器的基本原理以及性能進行研究和測試是我們提高電動機啟動方式的有效方式。在進行研究的過程中，我們要注重理論與實踐相結合，充分將理論知識應用于實踐之中，并要不斷進行探索與研究。對于電機啟動方式的研究對于工程應用具有重要的意義，我們要充分了解實際生產的需求并不斷加以改進，以期找到更加合理的方式。

參考文獻

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作者簡介：李曉波（1985，11-），男，籍貫：陜西寶雞，職稱：助理工程師，學歷：本科，主要研究方向：電氣自動化。