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开关变压器式电机软起动装置在烧结主轴风机起动中的应用 |
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作者：王欢 王玉萍 来源：《变频器世界》 |
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一、引言
交流电动机在空载全压直接起动时，起动电流会达到额定电流的5倍～7倍，当电动机容量相对较大时，该起动电流将引起电网电压急剧下降，这会破坏同电网其它设备的正常运行，甚至会引起电网失去稳定，造成更大的事故。
电动机直接全压起动时的大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的电应力，会破坏绕组绝缘和造成鼠笼条断裂，引起电机故障，大电流还会产生大量的焦耳热，损伤绕组绝缘，缩短电机寿命。
直接起动时，额定电压经开关瞬间加到电机绕组上，经常会伴随有操作过电压产生，此过电压有时会达到额定电压的5倍以上，对电机绝缘造成严重的伤害，常常会引起电机相间短路，匝间短路，绕组接地等故障。
上述现象对高压（3KV～10KV）大容量电机来说将会变得更加严重，所以近些年来高压电机的软起动方法被越来越广泛地应用到各个领域。
烧结主轴风机一般为离心式风机，体积大、转动惯量（GD2）大，再加上烟气的质量大，故阻力矩很大，即使是关风门起动，也常常由于风门关不严等原因,致使仍有较大的起动负荷，大电流维持时间很长（某钢厂烧结风机主轴电机起动电流甚至达到额定电流的12倍），常常发生鼠笼条断裂、扫堂、绕组过热等故障，因此烧结主轴风机软起动装置的选择尤为重要，它关系到烧结炉的高效安全运行。
二、高压电机起动方法
高压异步电动机降压起动方法主要有：在定子回路串联电抗器或采用自耦变压器降压起动、在转子回路中串联液体电阻器起动及在定子回路串磁饱和电抗器起动。由于这些起动方式使用的设备调节范围有限，不能随意调节起动转矩，不能做到起动特性和负载转矩特性完善配合，所以仍然存在大的冲击电流和机械冲击。而且它们都没有软停止功能，因此对于像水泵（会产生水锤效应）之类的负载也不适用。另外还有的用户误以为用液力耦合器可以解决起动电流问题，事实上液力耦合器只能使电动机缓缓加上负载，防止了机械冲击问题，而电动机即使在空载情况下全压起动，同样存在大的起动电流，只是空载时起动电流持续时间短一些而已。随着电力电子技术的进步，高压电动机的软起动问题也得到完善的解决，这就是采用变频器起动、固态软起动和建立在晶闸管调压基础上的开关变压器式高压软起动器三种方案。
三、开关变压器式高压电机软起动装置
它的基本工作原理如图1所示，是用开关变压器来隔离高压和低压，开关变压器的低压绕组与晶闸管和控制系统相连，通过改变其低压绕组上的电压来改变高压绕组的电压，从而达到改变电动机端电压的目的，以实现电动机的软起动。
图1 开关变压器式高压电机软起动装置
开关变压器式高压电机软起动装置的特点如下：
1．电压和电流能从零起连续可调，对电动机无操作过电压伤害，无转矩冲击，对电网无冲击；转速慢慢上升，有利于润滑，能延长电动机及机械设备的使用寿命；高压开关合闸时电流（或电压）为零，能显著提高开关寿命。
2．控制灵活，重复精度高。
3．在起动过程中，能在额定电流以内给电动机以充分加速，因此能最大限度的降低起动电流的最大值，最大值保持时间短。
4．开关变压器是一种高可靠性设备;低压侧电压低，不用采用晶闸管串联;晶闸管的控制技术很成熟，因此该装置为高可靠性设备。
5．该装置本身功耗很小，可以连续起动，可以一拖多（容量可不同）。
6．开关变压器具有很大的电感值，晶闸管产生的高次谐波大部分加在它上面，加到电源和电动机上的高次谐波远远小于国标值。
四、安装调试情况
南京钢铁集团烧结厂SJ-2800离心风机传动电机（异步、1050kW）采用哈尔滨帕特尔科技有限公司设计生产的DJRQ02-010型（一拖二）开关变压器式高压电机软起动装置，电机额定电压为6kV、额定电流120A。
2004年11月1日11:00点进行电机光轴起动，电压、电机电流从零起调，起动过程中出现的最大电流150A，起动时间20s，电机平滑起动。15:01带风机转子（关风门）起动，电机电压、电流从零起调，起动过程中出现的最大电流为320A，起动时间54s，电机平滑起动，（1#电机，上海电机厂生产）
13:50起动2#风机，起动过程中出现最大电流398A,起动时间58s，电机平滑起动，（2#电机，佳木斯电机厂生产）。图2为电机起动过程的转速曲线。
（a）1#抽风机电机
（b） 2#抽风机电机
图2 起动转速曲线
从以上现场调试实测数据足可以说明开关变压器式高压电机软起动装置具有以下特点：
1．电流、电压从零起调，可以保证起动电流值最小，这可尽可能地减小起动过程对电网的冲击；
2．每次起动电流、电压完全一致，不受环境影响；
3．可连续起动、可做到一拖多，不要求电机容量相同；
4．控制准确、重复精度高，无起动失败现象；
5．开关变压器的温升很小，软起控制箱内无大功率的器件，整个装置的能耗很小；另外起动电流的控制精度很高，故该装置可以做到免维护，软起动控制室可以做到免值守。
五、结束语
烧结主轴风机电机软起动的条件比较苛刻，对软起动装置的性能要求较高，只有正确的选择软起动装置才能保证良好的起动效果，这对保证设备的安全长寿、保证生产的连续高效都有重意义，开关变压器式高压电机软起动装置很好的解决了这一技术问题，为高电机的软起动,特别是烧结主轴风机电机软起动带来了非常好的方法。(end)
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(1/27/2007) |
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