開關變壓器技術在大中型電動機軟起動上的應用
加入技術交流群
普通鼠籠式電動機在空載全壓直接起動時，起動電流會達到額定電流的5～7倍，甚至達到10倍。電動機直接全壓起動時的大電流在電機定子線圈和轉子鼠籠條上產生很大的沖擊力，加大了定子線圈（尤其是端部）與鐵芯的磨損，會破壞繞組絕緣；沖擊力也容易引起鼠籠斷裂，導致電機故障。電動力的大小與電流的平方成正比。直接全壓起動時的電動力是正常額定運行時電動力的36倍（按Imax=6IN）。
電動機直接全壓起動時，額定電壓瞬時加在電機繞組上。此時會產生操作過電壓，在最不利的情況下過電壓會達到額定電壓的5倍，這對電機絕緣將造成極大的傷害。許多電機的損壞發(fā)生在合閘時就是由于產生操作過電壓的原因。
當電動機容量相對較大時，過大的起動電流將引起電網電壓急劇下降，破壞同電網其它設備的正常運行，甚至會引起電網失穩(wěn)，引發(fā)更大的事故。因此，一般要求經常起動的電動機引起的電壓波動不大于10%；偶爾起動的電動機引起的電壓波動不大于15%。
二、工作原理
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(lián)式固態(tài)軟起動裝置相同，都是相控調壓控制。裝置原理如圖1所示，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。
其原理如下：
圖1：原理圖
SCR未導通且加上電源電壓U時，開關變壓器TK原邊和電機D上得到電壓，由于TK的空載電流遠小于D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，波形為完整的正弦波。
當SCR控制極加上觸發(fā)電壓時，SCR從α角處導通，則U2立即降低，U2電壓如圖2中實線所示，U1的波形也相同。UD上的電壓為外加電壓U減去U1，則UD上的電壓波形如圖3所示。當增大控制角α時，則U2變小，U1變小，UD加大。反之亦然。α由大到小連續(xù)調節(jié)，則UD連續(xù)由小到大，即可實現(xiàn)電機的平滑加速，完成調壓軟起動。
從本質上來看，開關變壓器式高壓電動機軟起動裝置是一種改進型固態(tài)軟起動裝置，其改進主要體現(xiàn)在如下兩個方面。
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1所示），可控硅不用串聯(lián)，因而解決了可控硅串聯(lián)方式的動態(tài)均壓問題，可靠性大大提高。
2）諧波
由于開關變壓器漏抗的濾波作用，加到電源上的諧波大大減少。
圖2：開關變壓器一次側和二次測電壓波形
圖3：電機端電壓波形
1.開關變壓器式起動裝置優(yōu)點包括：
2.電壓電流可全范圍調節(jié)；
3.可實現(xiàn)任意起動曲線；
4.時間常數小、反應迅速；
5.設計簡單，電動機功率增加時只要增加功率器件的容量；
6.開關變壓器工作于開關狀態(tài)，開通時主要為銅損，隔斷時主要為鐵損，起動中開關變壓器損耗很小，發(fā)熱??；
評論