6kV高压电机软启动系统的设计与研究

朱大江

摘 要：随着经济的飞速发展，我国经济已经迎来了新的发展阶段，出现了很多大型企业、引进了很多大功率设备，大型电机的应用也越来越多，因此，大型电机的起动方法也开始受到人们的关注。我国目前在工业领域中使用的大部分大功率重载设备都是采用高压的交流电机拖动，但是大功率交流电机在直接启动的时候会产生许多严重问题。第一，高压电机硬启动时，在产生大电流的同时也会产生大量的电磁干扰，这会对装置周围的电气仪表产生干扰。第二，在直接启动高压电机的情况下，会导致电网电压急剧下降，由此会造成电网内的其他电器设备无法正常运行。第三，直接启动高压电机，电流从无到有的充满这个装置，所产生的冲击电流会使电机本身过热，会缩短电机的使用寿命。第四，直接启动电机会产生很大的转矩振荡，这种振荡会带来很大的冲击力，不仅损伤机械本身还会给齿轮、轴承等精密设备带来巨大的损害。由此可见，直接启动高压电机的危害有多严重。因此，对于高压电机软启动系统的设计与研究具有十分重要的意义。本文对高压电机软启动进行了分析研究。

关键词：高压电机；软启动；晶闸管

中图分类号：TM41 文献标识码：A

一、概述

大型高压电机作为企业的核心装置设备，直接影响着企业的生产状况，影响着企业的经济效益。因此为了正确的使用高压电机、延长高压电机的使用寿命，选择合理的启动方式尤为重要。

二、软启动介绍

第二次工业革命的出现，推动了电机的发展，由于电机的发展，大大提高了生产效率促进了生产力的发展，也使人们的生活水平有了很大的提高。如今高压电机在企业的正常工作运行中，起着不可或缺的作用，因此，需要寻找一个合理启动高压电机的方法，以使电机的使用寿命延长。随着科学技术的发展，软启动开始应用到高压设备中，对其进行客观系统的设计分析研究，能够让其更好的应用在工业设备中。

三、晶闸管的选择

作为高压电机软启动装置中的核心部分——晶闸管，同时作为高压闸流器件，对其耐高压等级的要求也是十分严格的。晶闸管一般在整流领域应用广泛，如果将其应用在高压领域，对于其耐压等级的要求是目前高压电机软启动系统对电压等级提升的关键。随着技术的发展，目前市场上已经出现不同种耐压等级的晶闸管，但在价格方面，还是一个需要慎重考虑的方向。因此选择合适耐压等级的晶闸管，既能满足软启动装置的平稳运行，同时还节约了成本。

四、6kV高压电机软启动系统的设计原理与好处

（一）软启动装置设计原理

软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。

6kV高压电机软启动主要采用三相交流电源，由电网导入6kV交流电压，晶闸管主回路是软启动系统的核心部分。但就目前情况来看，单只晶闸管还不足以承受6kV的高压，考虑到耐压余量、电网波动、浪涌等因素，在设计6kV高压软启动装置时，通常选取2kV耐压等级的晶闸管，采用3只串联的方式来提高耐压值。

软启动系统的工作过程：软启动装置启动，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，晶闸管逐渐全部导通，此时电机在额定电压状态下平滑启动，当电机达到额定转数时，启动过程结束。此时，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压。用旁路接触器取代晶闸管是为了降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率。在启动过程完成后，装置中的双向可控硅发挥了作用，在未安装可控硅时，接触器直接控制电机接点，这会造成易拉弧、粘连、烧坏等故障的发生，安装可控硅后，启动过程完成后，接触器通过采用短接可控硅的控制方式，有效的避免了这些状况的发生，同时还节约了能源。

软启动器同时还具有软停车功能。所谓停车功能，就是平滑减速，逐渐停机，采用软停车方式能够减小对机械的冲击，防止水锤效应的发生。

目前市场上常见可供选择的软启动器有旁路型、无旁路型、节能型等。企业可以根据负载性质选择不同型号的软启动器

（二）软启动装置的好处

当高压电动机在硬启动的状态下，其启动电流会达到额定电流的4～7倍，会影响其他设备的正常运行。但是采用软启动时，其启动电流则一般为额定电流的2～3倍，电网电压的波动率也一般能够控制在10%以内，对其他设备的正常运行影响很小很小。还有高压电机在直接启动的状态下，由于有大量电流流过，会产生大量的焦耳热，会加速导线外的绝缘老化。而软启动时其最大电流降低一半左右，所产生的焦耳热也大大缩短，延长了电机的使用寿命。

软起动装置能够使高压电机启动电流降低，电机启动转矩增加，其通过限流启动方式，将启动电流控制在安全范围内，减小了启动电流较大产生的冲击。软启动装置中使用的旁路接触器还避免了对电网产生谐波污染，其装置还有很强的抗干扰能力，保证了装置的高效和稳定性。晶闸管的导通作用，避免了冲击电流的产生，增强了供电的可靠性。当高压电机出现超压、欠压、过载、晶闸管过温、启动时间过长等故障时，高压软启动装置对其具有完善的保护作用，能够对其出现的故障进行有效的记录，方便以后的查询及维修。

结语

在企业中，大型高压电机不仅价格昂贵，还影响着企业的经济效益，对它进行适当的保护是十分重要的。采用软启动系统启动高压电机，能够切实保护高压电机，使其能够平稳运行、延长使用寿命。因此，为高压电机装置软启动系统十分必要。

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