電磁調(diào)壓軟起動裝置原理及應(yīng)用

電磁調(diào)壓軟起動裝置原理及應(yīng)用大禹電氣科技股份有限公司劉文劍袁碧波1、電磁調(diào)壓軟起動裝置簡介電磁調(diào)壓軟起動器是我公司技術(shù)人員和高等院校聯(lián)合開發(fā)的新一代高壓軟起動控制產(chǎn)品，克服當(dāng)前電力電子器件耐高電壓的技術(shù)瓶頸，成功的將低壓軟起動技術(shù)拓展到高壓電動機(jī)軟起動領(lǐng)域，由于不需要采用品閘管串聯(lián)的方式，克服串聯(lián)時結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電子器件繁多造成的可靠性降低的技術(shù)障礙，為廣大用戶提供一種高性價比、高控制精度、高穩(wěn)定性、高可靠性的高壓電動機(jī)軟起動控制設(shè)備。該產(chǎn)品起動過程連續(xù)平穩(wěn)，沖擊電流小，起動模式可控，所選器件技術(shù)成熟，質(zhì)量可靠，保證產(chǎn)品整體質(zhì)量的穩(wěn)定可靠。與其他類型起動設(shè)備比較有明顯的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)的電抗器、自耦變壓器比較，起動轉(zhuǎn)矩大，過程平穩(wěn)可控，無二次切換沖擊；與水電阻比較，其體積小，維護(hù)量少，使用環(huán)境溫度范圍寬；與品閘管串聯(lián)軟起動器比較，性能穩(wěn)定可靠，故障率低，并可起動特大容量的電動機(jī)；與變頻器比較，其價格低，投資少，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，對電網(wǎng)污染小。由于該產(chǎn)品可利用變壓器線圈的自有阻抗，不需要另外的均流電阻，通過二次側(cè)控制繞組的并聯(lián)方式，可方便的實(shí)現(xiàn)多組品閘管控制，使設(shè)備的功率范圍做到很大，完全可滿足目前高壓電動機(jī)全功率范圍(200—50000KW)的起動控制要求。2、工作原理電機(jī)采用軟起動時的一次接線原理見圖(1)，等效原理為圖(2)。將變壓器的高壓繞組串聯(lián)到電動機(jī)定子繞組，低壓繞組接入反并聯(lián)品閘管，根據(jù)變壓變器原理，高壓繞組的端電壓Ub1=K*Ub2(K是變壓器的變比)。利用計算機(jī)控制

技術(shù)根據(jù)起動要求連續(xù)調(diào)節(jié)低壓側(cè)品閘管的導(dǎo)通角，控制Ub2的變化，就能控制高壓繞組的端電壓Ub1。而電動機(jī)的端電壓Ud=Us-Ur-Ub1（Us為電源電壓，Ur為電源內(nèi)阻的壓降）。起動時，通過控制使變壓器高壓側(cè)兩端電壓Ub1逐步下降，而電動機(jī)端電壓Ud逐步上升，轉(zhuǎn)速也逐步上升，使電動機(jī)平穩(wěn)起動。我們也可將原理圖（2）轉(zhuǎn)換為等效圖（3）。電源內(nèi)阻Rs，電磁調(diào)壓器阻抗為Zb，電機(jī)的等效阻抗為Zd。Rs為一固定值，Zd從某一初始值隨轉(zhuǎn)速逐漸增加，據(jù)此圖分析，1=—U—，在起動過程中，通過調(diào)節(jié)控制Zb的值就Rs+Zb+Zd可以使控制電流I的數(shù)值在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)（如電動機(jī)額定電流的2~3倍）。起動時,QF先合上，KM斷開，調(diào)壓器的一次線圈與電動機(jī)串聯(lián),通過控制電路控制變壓器的二次回路中的可控硅的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)二次電流,，由電磁感應(yīng)原理，從而控制調(diào)壓器一次側(cè)的電流，也就是控制起動電流。電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近全速后，起動完成，將KM短接，電動機(jī)投入全壓運(yùn)行。我們可以通過控制電路使起動電流為2~3倍的額定電流，大大低于全壓起動電流（5?7倍的額定電流）。從而使起動時電網(wǎng)壓降大大減小，對電器和機(jī)械的沖擊大大減小。3、電磁調(diào)壓軟起動裝置在特殊環(huán)境中使用時易出現(xiàn)的問題及解決方案3.1特殊氣候環(huán)境對軟起動裝置的影響我國南北地區(qū)溫度和濕度差別較大，對設(shè)備的制造工藝和技術(shù)要求上是不一樣的。特別是南方地區(qū)在春夏季，濕度很大，若通風(fēng)除濕效果不好或方法不對，特殊氣候環(huán)境極易在柜中產(chǎn)生水汽形成水珠，造成高壓放弧，從而損壞器件，嚴(yán)重時甚至?xí)鹣嚅g短路。像這樣的特殊氣候情況應(yīng)該使用內(nèi)循環(huán)空氣除濕機(jī)，通過除濕機(jī)加熱內(nèi)循環(huán)空氣將高壓配電房中濕度降下來，以滿足設(shè)備的氣候環(huán)境工作條件。通過我們總結(jié)分析，在我國北方地區(qū)應(yīng)注意設(shè)備周圍溫度的變化，而在南方地區(qū)應(yīng)注意濕度的變化，因?yàn)椴煌胤綒夂颦h(huán)境對軟起動裝置的影響也是不一樣的。所以關(guān)注氣候環(huán)境可以適當(dāng)?shù)臏p小它對軟起動裝置的影響。3.2電網(wǎng)質(zhì)量對軟起動裝置的影響當(dāng)電網(wǎng)容量過小、或線路損耗過大時，軟起動裝置在起動電動機(jī)過程中，其線路壓降很大，此時，可能會造成電機(jī)起動時間過長，起動失敗。此時，通過設(shè)備設(shè)置較高的初始電壓可抬高起動時電機(jī)的端電壓，當(dāng)電網(wǎng)壓降不是很大時，能起到一定的效果，但當(dāng)線損較大時，由于電磁調(diào)壓器本身存在一定的短路阻抗，可能會造成起動過程中后端端電壓不足，轉(zhuǎn)矩不夠，起動失敗，因此，在這種惡劣情況下，在設(shè)計階段需要根據(jù)電網(wǎng)、電機(jī)及負(fù)載特性參數(shù)，進(jìn)行詳細(xì)的仿真設(shè)計，適當(dāng)選擇電磁調(diào)壓器的短路阻抗和分壓比。另外，也可在起動階段并聯(lián)電容補(bǔ)償器，補(bǔ)償在起動過程中的無功功率，降低視在功率，減小電網(wǎng)壓降。3.3負(fù)載特性對軟起動裝置的影響實(shí)際應(yīng)用中，負(fù)載特性對軟起動效果的影響也是很大的。對于一般的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，采用恒流方式起動效果較好；而對于風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載，隨著轉(zhuǎn)速的增加，轉(zhuǎn)矩也持續(xù)增加，此時，使用恒流方式起動時，到起動后期可能會因轉(zhuǎn)矩不足造成起動失敗，此時，采用電壓斜坡方式起動能很好的避免該問題。特別的，當(dāng)負(fù)載特性很特殊時，也需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整起動邏輯來適應(yīng)適應(yīng)不同的負(fù)載特性。如在遷安九江煤炭儲運(yùn)有限公司電磁調(diào)壓設(shè)備的應(yīng)用中，有一種甩錘式粉碎機(jī)，其特性是：起動初始階段，甩錘收斂，其特性接近為恒轉(zhuǎn)矩，但當(dāng)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，在慣性的作用下，甩錘突然展開，由于轉(zhuǎn)動慣量沒有變化，負(fù)載轉(zhuǎn)速會瞬間降低，此時，需要加上一個較大的轉(zhuǎn)矩來使其加速迅速提升到額定轉(zhuǎn)速，完成起動；一般情況下，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，可認(rèn)為起動過程結(jié)束，對于此負(fù)載，實(shí)際起動過程并沒有結(jié)束，還有一個二次加速的過程；針對這種負(fù)載，我們采取了以第二次加速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速為起動結(jié)束標(biāo)識的邏輯，