淺談高壓軟啟在高壓電機(jī)控制方面的應(yīng)用

馬釗

摘要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)的軟啟動設(shè)備也逐漸的取得了有效的突破。通過將軟啟動模式應(yīng)用到高壓電機(jī)上，使得高壓軟起方式逐漸的取代了傳統(tǒng)的啟動方式，成為了現(xiàn)代啟動方式的主流。可以降低電機(jī)的起動沖擊電流，減少對電網(wǎng)和電機(jī)自身的沖擊。因此，高壓電動機(jī)軟啟動已成為電動機(jī)啟動方面的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在工業(yè)中的應(yīng)用將有廣闊的前景。目前高壓電動機(jī)的啟動方式主要有四種方式，即：降壓啟動、直接啟動、變頻器啟動方式、軟啟動方式。

關(guān)鍵詞：電動機(jī);軟啟動;可靠性

緒論

在各行各業(yè)的生產(chǎn)中，對高壓點(diǎn)擊的需求越來越大，特別是在石油化工行業(yè)廣泛的應(yīng)用，但是高壓電機(jī)的啟動方式一直是困擾我們的難題。下面我們一起分析高壓電機(jī)的啟動的幾種方式。

1直接啟動方式

作為最簡單、可靠、經(jīng)濟(jì)的啟動方式，直接啟動方式應(yīng)當(dāng)優(yōu)先得到應(yīng)用，但是由于需要的啟動電流較大，導(dǎo)致配電母線上的電壓下降幅度也變得很大，并且會導(dǎo)致啟動轉(zhuǎn)矩的增大。如果在保持靜止?fàn)顟B(tài)的設(shè)備上應(yīng)用直接啟動方式，會進(jìn)一步加快設(shè)備的損壞。影像設(shè)備使用壽命。

電動機(jī)直接啟動的危害性

1.1對電動機(jī)本身的損傷

a.大電流產(chǎn)生的熱量反復(fù)作用于繞組外絕緣，使絕緣加速老化、壽命降低。

b.大電流產(chǎn)生的機(jī)械力使繞組相互磨擦，降低絕緣壽命。

c.高壓斷路器合閘時觸頭的不同期會在電動機(jī)定子繞組上產(chǎn)生操作過電壓，有時會達(dá)到外加電壓的5倍以上，這樣高的過電壓會對電動機(jī)絕緣造成極大損害。

1.2 對電網(wǎng)的影響

a.電動機(jī)啟動時，電機(jī)建立磁場所需的勵磁電流，需要從電網(wǎng)中吸取滯后的無功電流，會使電網(wǎng)的cosφ值降低，電壓損耗和線路損耗增大，甚至使電網(wǎng)容量受到限制。

b.電動機(jī)直接啟動時，一般啟動電流可達(dá)電動機(jī)額定電流的4～7倍，大電流對電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對電網(wǎng)的沖擊，常會引發(fā)功率振蕩，甚至使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。

c.啟動電流中含有大量的高次諧波，與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成繼電保護(hù)誤動作、自動裝置失靈等故障。

d.直接啟動時，啟動電流過大受到電網(wǎng)容量所限制，若電網(wǎng)容量不大，則電動機(jī)的啟動電流可能使電網(wǎng)電壓下降，影響其它電動機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

1.3 對所拖動的機(jī)械設(shè)備的損傷

直接啟動時的啟動轉(zhuǎn)矩最大可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的2倍，如此大的力矩突然加在靜止的機(jī)械設(shè)備上，會加速齒輪磨損，甚至打齒，加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風(fēng)葉疲勞甚至折斷風(fēng)葉等等

只有在滿足以下幾個條件時，高壓電機(jī)應(yīng)該采取直接啟動的方式：①配電母線電壓滿足電動機(jī)啟動時的要求;②當(dāng)電機(jī)直接啟動時，保證被拖動的機(jī)械能夠承受得住沖擊轉(zhuǎn)矩;③制造廠商沒有對高壓電機(jī)的啟動方式有特殊要求

當(dāng)采用降壓啟動時，危害只有一定程度的降低;當(dāng)采用軟啟動時，危害幾乎完全消失，同時可以大大延長電動機(jī)的使用壽命。

2 變頻啟動方式

利用變頻器來對頻率進(jìn)行改變從而達(dá)到啟動電機(jī)的目的，這種啟動方式就是變頻啟動。通過變頻器來對電機(jī)進(jìn)行控制，在調(diào)速過程中讓電機(jī)始終處于恒轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，而將頻率增加時，電壓也會得到上升，當(dāng)頻率達(dá)到最高時，電壓和供電電壓處于平衡狀態(tài)。變頻啟動方式主要有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：啟動時消耗的功率較低;能夠?qū)c(diǎn)擊的啟動電流進(jìn)行控制;能夠控制電壓的加速和運(yùn)行速度，對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)整;不但能夠控制電機(jī)的停機(jī)方式并且能夠?qū)崿F(xiàn)可逆運(yùn)行控制;具備節(jié)能的作用等。變頻啟動的缺點(diǎn)是，設(shè)備經(jīng)濟(jì)成本較高，并且容易出現(xiàn)損壞。

3 降壓啟動方式

通過降壓方式來將啟動電流減小指的就是降壓啟動。但是由于啟動電流太小，導(dǎo)致啟動轉(zhuǎn)矩快增大，同時造成啟動的時間邊長以及繞組溫度的上升。在一些對啟動轉(zhuǎn)矩有高要求的場地?zé)o法使用，只有當(dāng)全壓啟動條件無法滿足時才適合采用。并且由于降壓啟動方式的靈活性較低、故障率較高，非常容易長生強(qiáng)大的沖擊力，所以其實(shí)用性較差。

4分析軟啟動方式在高壓電機(jī)中的應(yīng)用

在高壓電機(jī)中，軟啟動方式主要分為三種，分別是突跳起動、電壓雙斜坡啟動以及限流啟動。

4.1 突跳起動

突跳起動指的是在開始啟動時，通過極短的時間將凈晶閘管導(dǎo)通然后回落，再按照之前設(shè)定的值極速上升，最后進(jìn)入橫流啟動。這種啟動方法在一些重載以及靜摩擦比較大的啟動場合比較適用。

4.2 電壓雙斜坡啟動

這種啟動方式主要是指，在啟動中讓電機(jī)的輸出力矩隨著電壓的增加而增加，并且在開始啟動時為其提供一個初始電壓Us，根據(jù)負(fù)載大小可以對Us進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)Us比負(fù)載靜摩擦力矩要大時就能夠讓負(fù)載進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

4.3 限流啟動

限流啟動指的是在啟動電機(jī)的過程中將啟動電流限制在設(shè)定值以下的軟啟動方式。輸出電壓由零開始直線上升，知道輸出電流持平設(shè)定電流為止，然后一直保持輸出電流I。限流啟動方式的優(yōu)點(diǎn)就是對啟動電流的要求低，并且能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，缺點(diǎn)是無法明確壓降大小，使壓降空間無法得到充分利用。

5 軟啟動方式的運(yùn)行特點(diǎn)分析

在普通的高壓電機(jī)開始啟動時，啟動電流通常時正常運(yùn)行電流的6至10倍，而軟啟動方式，則能夠?qū)与娏髋c運(yùn)行電流之間的比值控制在3倍以下。軟啟動方式的運(yùn)行特點(diǎn)主要有以下幾個方面：①啟動時的電流小于其他啟動方式，能夠促進(jìn)電機(jī)啟動電壓穩(wěn)步上升，減小電流對系統(tǒng)的沖擊;②能夠根據(jù)負(fù)載量不同控制啟動時間，使負(fù)載處于階段性，從而保證高壓電機(jī)的正常運(yùn)行;③軟啟動器具有過熱短路保護(hù)、欠壓保護(hù)以及可控制缺相保護(hù)。

軟起動與傳統(tǒng)降壓起動方式的不同之處

無沖擊電流：軟起動器在起動電機(jī)時，對電機(jī)無沖擊，提高了供電可靠性，平穩(wěn)起動，減少對負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長機(jī)器使用壽命。

有軟停車功能：即平滑減速，逐漸停機(jī)，減少設(shè)備損壞。

起動參數(shù)可調(diào)：根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流。

6 結(jié)語

高壓軟起在高壓電機(jī)中的有效應(yīng)用，不但能夠滿足生產(chǎn)工作的需求，并且具有一定的可靠性、安全性，正是軟起動方式的優(yōu)良性能，在未來的高壓啟動方式發(fā)展中將會逐漸的替代掉不良的啟動方式，成為高效、可靠、安全的高壓電機(jī)啟動方式。

（作者單位：遼陽石油化纖公司億方工業(yè)公司）