開關變壓器軟起動裝置的應用及一拖二改造

韓博 趙福東 閆長發

摘 要：大型高壓電動機的軟起動越來越受到企業的重視，而傳統的降壓起動方式存在著很多不足及弊端，影響了高壓電機的起動進而導致電機無法正常運行。本文中介紹的開關變壓器技術和基于該技術的高壓電動機軟起動裝置可有效解決此問題，實現真正意義上的軟起動過程，其獨有的一拖多技術更加為企業節省投入。

關鍵詞：開關變壓器;軟起動;一拖多;高壓電動機;可控硅

中圖分類號：TM306? ? ? ? 文獻標識碼：A

1 開關變壓器技術

開關變壓器式高壓電機軟起動裝置的基本原理和可控硅串聯式軟起動裝置相同，都是相控調壓控制。但開關變壓器式高壓電動機軟起動裝置有如下方面的改進。

1.1 改進

1）可靠性

開關變壓器式高壓電動機軟起動裝置用開關變壓器（TK）的高壓繞組來代替可控硅串，而把可控硅放在開關變壓器的低壓側，如圖3所示，可控硅不用串聯，因而解決了可控硅串聯方式的動態均壓問題，可靠性大大提高。

2）諧波

由于開關變壓器漏抗和線路的分布電容，可宏觀形成一定大小的LC濾波器，濾除一定量的入網諧波，提高系統穩定性，加到電源上的諧波大大減少。

3）其它優點包括

電壓電流可全范圍調節;時間常數小、反應迅速;可輸出任意波形;可構成閉環控制;電動機功率增加時只要增加功率器件的容量;開關變壓器工作于開關狀態，起動過程中開關變壓器損耗很小，開通時只有銅損，隔斷時只有鐵損，可連續起動，可一拖多;由于是純調壓軟起動裝置，故一拖多時電機的容量可以相差很遠。這些優點使開關變壓器式高壓電動機軟起動裝置成為當前性價比最高的電動機軟起動裝置。

1.2 調壓原理

可控硅SCR未導通時，加上電源電壓U，開關變壓器TK原邊和電機M上得到電壓，由于TK的空載電流遠小于M的空載電流（指額定值），故電壓絕大部分（95%以上）加在TK原邊，為電壓U1，此時TK副邊也得到電壓U2，波形為正弦波。

當在SCR控制極施加觸發電壓時，SCR導通，如從α角處導通，則U2立即降低，U2電壓如圖1中實線所示，U1的波形也相同。

M上的電壓UD為外加電壓U減去U1，則M上的電壓波形，如圖2所示。當增大控制角α時，則U2變小，U1變小，UD加大。反之亦然。連續調節α由大到小，則UD連續由小到大，完成調壓軟起動【3】。

1.3 軟起動過程

主電路如圖3所示：K1為運行柜，它與電動機M構成正常工作時的運行系統;K2為起動柜，它與開關變壓器TK構成起動回路。當合上K2時，電動機開始起動，給SCR加上觸發電壓信號，即可實現相控調壓軟起動過程;起動結束后，合上K1、斷開K2，電動機即轉入運行狀態。

軟起動過程中，不同時段的電流值由程序給定，主電路中的實時電流由采樣單元采集，PLC比較、計算電流反饋值和給定值，根據差值調節觸發元件的輸入電壓，改變SCR的導通角，從而使主電路中的電流與給定值相等。修改控制程序中起動各時段電流的保持時間和大小，即可得到各種不同的起動電流曲線。如果從虛線處分離，右側為功率主環節，左側為控制回路。當電動機功率改變時，只需更換CT、SCR及TK即可，其控制回路不用更改。

2設備使用情況

本溪鋼鐵能源總廠DJRQ03-3300-1一拖一電機軟起動裝置升級改造項目，此設備由哈爾濱帕特爾科技股份有限公司生產，2004年投運的設備，現已經運行17年，起動效果良好，在原起動3300kW電機的基礎上，再起動一臺1840kW電機，實現用原裝置實現一拖二起動，經過多次方案優化，最終確定最佳方案進行改造。最終確定改造系統圖如圖4。

我們憑借裝置的高可靠性，可以一拖多并且連續起動的性能優點，進行相關改造，徹底解決了1840kw電機起動過程中頻繁燒毀的情況。

改造后開關變壓器式高壓電機軟起動裝置型號為：DJRQ03-3300-2，一拖二軟起動裝置。

3300kW電機起動電流630安，起動時間50秒;1840kW電機起動電流350安，起動時間42秒;

此項目驗證了開關變壓器式高壓電機軟起動裝置一拖多的優良性能，達到了預期的目的，獲得了現場人員的好評。

3 總結

我單位應用的哈爾濱帕特爾科技股份有限公司的開關變壓器式高壓電動機軟起動裝置，與國外同類產品相比，性價比高、可靠性高、使用方便等顯著優勢。

實踐所證明是一種可靠、性能優異的、高性價比的軟起動裝置。為電機起動領域提供了一種最佳選擇。

參考文獻

[1] 顧繩谷.電機及拖動基礎[M].第4版.北京：機械工業出版社，2011.

[2] 王兆安，黃俊.電力電子技術[M].第4版.北京：機械工業出版社，2001.

（本鋼板材能源總廠，遼寧 本溪 117000）