電機軟啟動在電廠中的應用

隨著科學技術的不斷進步發(fā)展，大功率晶體管的開發(fā)和應用，使晶體管控制電動機啟停成為可能。電動機軟啟動就是在此基礎上產(chǎn)生并逐漸發(fā)展起來的，其容量逐漸增大，功能不斷擴充，實用性與可靠性逐步提高。由于電動機軟啟動存在諸多優(yōu)點，在生產(chǎn)中特別是對電動機啟停控制上獲得越來越廣泛的應用。

1 電動機軟啟動

1.1 電動機軟啟動原理

電動機軟啟動一電動機的負載電流為取樣源，所取得的電流信號用來控制電動機的啟動過程，同時也作為電動機過載、缺相等保護的控制信號。在啟動及運行過程中檢測電流相位及電壓相位，將比較電流與電壓相位得到的相位差作控制信號，根據(jù)相位差的變化控制晶閘管通角，從而改變電動機的工作電壓。整個裝置就能自動根據(jù)電動機的負載變化而改變電動機的工作電壓，自動調(diào)節(jié)功率因數(shù)，使電動機始終在高效率下運行。特別是在電動機空載、輕載時，可使電動機鐵損和銅損大幅度下降，節(jié)能效果更加明顯。

通過對晶閘管導通、關聯(lián)控制來實現(xiàn)對電路的通斷控制，達到對設備啟停的控制。由于其導通關聯(lián)是通過觸發(fā)器信號對可控硅觸發(fā)極控制實現(xiàn)，而導通與關斷完全是由可控硅內(nèi)部電子流向所決定，因此避免了普通開關由于觸頭的斷合而導致燃弧燒損開關，同時降低了開關的振動和噪音，延長開關的使用壽命。目前美國出產(chǎn)的PS系統(tǒng)開關壽命可達10a。

1.2 電動機軟啟動結構

電動機軟啟動主回路是采用可控硅來實現(xiàn)對電路的開通關斷控制，對于三相電動機采用6只可控硅，每2只一組反接，以實現(xiàn)對三相交流電的通斷控制。軟啟動配有一塊可控硅觸發(fā)板，它是可控硅觸發(fā)信號發(fā)生裝置，主要功能是產(chǎn)生觸發(fā)脈沖信號，是軟啟動核心部分，軟啟動通斷及其他一些功能均由此完成。

軟啟動除了

能取代普通開關外，還具有其它一些功能，替代某些保護（如負載短路保護、過載保護、斷相、過壓和欠壓保護等）；可根據(jù)功載情況來調(diào)整初始啟動轉矩，限制啟動電流，減小對系統(tǒng)沖擊；當電動機啟動達到大轉矩拐點時，電動機可能在額定電壓時發(fā)生震動，利用軟啟動可對此進行檢測，穩(wěn)加速到全速而不產(chǎn)生震蕩；與調(diào)速控制板配合，實現(xiàn)對電動機的調(diào)速，調(diào)速范圍為20%~100%。

2 電動機軟啟動的應用

從開關本身的功能及上述優(yōu)點看，軟啟動具有一定的實用性。若能將其應用到廠用系統(tǒng)會對提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定、節(jié)能降耗起到一定作用。由于電力系統(tǒng)生成的特點，對其穩(wěn)定性與可靠性有很高的要求，能否穩(wěn)定運行時考核一個廠綜合能力的主要指標，而廠用系統(tǒng)穩(wěn)定運行時保證機組穩(wěn)定的重要因素。由于廠用電系統(tǒng)運行的連續(xù)性，耗用相當?shù)陌l(fā)電量，一般電廠要達到發(fā)電量8%~10%，較低的亦在6%~8%，所以降低廠用電率對提高電廠的經(jīng)濟效率具有一定意義。

a.提高廠用電系統(tǒng)穩(wěn)定性

眾所周知，異步電動機啟動時由于啟動電流大引起電動機發(fā)熱，并引起母線電壓下降，影響其它設備的正常運行。特別是容量較大、啟動轉矩大的電動機出現(xiàn)這種情況將更為嚴重?，F(xiàn)一般大型電廠大都采用直接啟動，雖然能夠滿足電動機的啟動要求，但大電流對設備的沖擊較大，也會引起母線電壓下降，對其他設備產(chǎn)生一定的影響。

由于軟啟動具有較好啟動特性及限制啟動電流的功能，能夠整定電動機啟動時的高電流限定值，減小對設備的沖擊及母線電壓下降程度，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，特別是對一些較小系統(tǒng)需要采用降壓啟動的設備意義更大，效果將更明顯。由于其具有啟停時間可調(diào)，對一般的設備能夠實行平穩(wěn)啟停，對提高設備的穩(wěn)定性，減輕對電動機本身及被拖動設備的沖擊都有一定的作用。

b.節(jié)能降耗

由于電力系統(tǒng)生產(chǎn)的連續(xù)性，廠用電動機是長期連續(xù)運行的，但輔機并不是總在滿載狀況下運行，因此電動機的效率會有所下降，造成一定的損失。軟啟動能夠根據(jù)負荷情況自動調(diào)節(jié)功率因數(shù)，使電動機在工作中達到較高效率，特別是在輕載情況下節(jié)能效果更為顯著。

3 電動機軟啟動的發(fā)展

目前軟啟動已由開發(fā)轉到實際應用，一些工礦企業(yè)已有部分應用。90年代初在美國、日本和德國，應用軟啟動的電動機占感應電動機總數(shù)的25%-30%。我國從美國、日本等國引進的產(chǎn)品容量大可達6000KW，高適用電壓可達6KV，這樣就是其在更大范圍內(nèi)的應用，特別是在電力系統(tǒng)應用成為可能。

軟啟動具有諸多優(yōu)點，沒有得到廣泛應用的原因：雖然開發(fā)20多年，但具體應用實踐較短；價格較貴，特別是小容量與現(xiàn)用普通開關差價太大。但隨著技術進步、產(chǎn)品的進一步型式化及國產(chǎn)化，其造價將會大幅度降低，目前大容量開關的造價已基本與現(xiàn)有開關價格接近，這可以看出其發(fā)展前景及優(yōu)勢，會獲得越來越廣泛的應用。


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