6kV高壓電機軟啟動系統的設計與研究

朱大江

摘 要：隨著經濟的飛速發展，我國經濟已經迎來了新的發展階段，出現了很多大型企業、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生許多嚴重問題。第一，高壓電機硬啟動時，在產生大電流的同時也會產生大量的電磁干擾，這會對裝置周圍的電氣儀表產生干擾。第二，在直接啟動高壓電機的情況下，會導致電網電壓急劇下降，由此會造成電網內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，直接啟動電機會產生很大的轉矩振蕩，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的核心裝置設備，直接影響著企業的生產狀況，影響著企業的經濟效益。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

第二次工業革命的出現，推動了電機的發展，由于電機的發展，大大提高了生產效率促進了生產力的發展，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。隨著科學技術的發展，軟啟動開始應用到高壓設備中，對其進行客觀系統的設計分析研究，能夠讓其更好的應用在工業設備中。

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對電壓等級提升的關鍵。隨著技術的發展，目前市場上已經出現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運行，同時還節約了成本。

四、6kV高壓電機軟啟動系統的設計原理與好處

（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，由電網導入6kV交流電壓，晶閘管主回路是軟啟動系統的核心部分。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只串聯的方式來提高耐壓值。

軟啟動系統的工作過程：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下平滑啟動，當電機達到額定轉數時，啟動過程結束。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生，同時還節約了能源。

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、節能型等。企業可以根據負載性質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，電網電壓的波動率也一般能夠控制在10%以內，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下，由于有大量電流流過，會產生大量的焦耳熱，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，減小了啟動電流較大產生的沖擊。軟啟動裝置中使用的旁路接觸器還避免了對電網產生諧波污染，其裝置還有很強的抗干擾能力，保證了裝置的高效和穩定性。晶閘管的導通作用，避免了沖擊電流的產生，增強了供電的可靠性。當高壓電機出現超壓、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，能夠對其出現的故障進行有效的記錄，方便以后的查詢及維修。

結語

在企業中，大型高壓電機不僅價格昂貴，還影響著企業的經濟效益，對它進行適當的保護是十分重要的。采用軟啟動系統啟動高壓電機，能夠切實保護高壓電機，使其能夠平穩運行、延長使用壽命。因此，為高壓電機裝置軟啟動系統十分必要。

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