電機(jī)軟啟動(dòng)在電廠中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步發(fā)展，大功率晶體管的開發(fā)和應(yīng)用，使晶體管控制電動(dòng)機(jī)啟停成為可能。電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)就是在此基礎(chǔ)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(kuò)充，實(shí)用性與可靠性逐步提高。由于電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)存在諸多優(yōu)點(diǎn)，在生產(chǎn)中特別是對(duì)電動(dòng)機(jī)啟停控制上獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

1 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)

1.1 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)原理

電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)一電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流為取樣源，所取得的電流信號(hào)用來控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程，同時(shí)也作為電動(dòng)機(jī)過載、缺相等保護(hù)的控制信號(hào)。在啟動(dòng)及運(yùn)行過程中檢測(cè)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(hào)，根據(jù)相位差的變化控制晶閘管通角，從而改變電動(dòng)機(jī)的工作電壓。整個(gè)裝置就能自動(dòng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載變化而改變電動(dòng)機(jī)的工作電壓，自動(dòng)調(diào)節(jié)功率因數(shù)，使電動(dòng)機(jī)始終在高效率下運(yùn)行。特別是在電動(dòng)機(jī)空載、輕載時(shí)，可使電動(dòng)機(jī)鐵損和銅損大幅度下降，節(jié)能效果更加明顯。

通過對(duì)晶閘管導(dǎo)通、關(guān)聯(lián)控制來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的通斷控制，達(dá)到對(duì)設(shè)備啟停的控制。由于其導(dǎo)通關(guān)聯(lián)是通過觸發(fā)器信號(hào)對(duì)可控硅觸發(fā)極控制實(shí)現(xiàn)，而導(dǎo)通與關(guān)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(guān)由于觸頭的斷合而導(dǎo)致燃弧燒損開關(guān)，同時(shí)降低了開關(guān)的振動(dòng)和噪音，延長開關(guān)的使用壽命。目前美國出產(chǎn)的PS系統(tǒng)開關(guān)壽命可達(dá)10a。

1.2 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)結(jié)構(gòu)

電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)主回路是采用可控硅來實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的開通關(guān)斷控制，對(duì)于三相電動(dòng)機(jī)采用6只可控硅，每2只一組反接，以實(shí)現(xiàn)對(duì)三相交流電的通斷控制。軟啟動(dòng)配有一塊可控硅觸發(fā)板，它是可控硅觸發(fā)信號(hào)發(fā)生裝置，主要功能是產(chǎn)生觸發(fā)脈沖信號(hào)，是軟啟動(dòng)核心部分，軟啟動(dòng)通斷及其他一些功能均由此完成。

軟啟動(dòng)除了

能取代普通開關(guān)外，還具有其它一些功能，替代某些保護(hù)（如負(fù)載短路保護(hù)、過載保護(hù)、斷相、過壓和欠壓保護(hù)等）；可根據(jù)功載情況來調(diào)整初始啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，限制啟動(dòng)電流，減小對(duì)系統(tǒng)沖擊；當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)達(dá)到大轉(zhuǎn)矩拐點(diǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能在額定電壓時(shí)發(fā)生震動(dòng)，利用軟啟動(dòng)可對(duì)此進(jìn)行檢測(cè)，穩(wěn)加速到全速而不產(chǎn)生震蕩；與調(diào)速控制板配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，調(diào)速范圍為20%~100%。

2 電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的應(yīng)用

從開關(guān)本身的功能及上述優(yōu)點(diǎn)看，軟啟動(dòng)具有一定的實(shí)用性。若能將其應(yīng)用到廠用系統(tǒng)會(huì)對(duì)提高系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)，對(duì)其穩(wěn)定性與可靠性有很高的要求，能否穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)考核一個(gè)廠綜合能力的主要指標(biāo)，而廠用系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)保證機(jī)組穩(wěn)定的重要因素。由于廠用電系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性，耗用相當(dāng)?shù)陌l(fā)電量，一般電廠要達(dá)到發(fā)電量8%~10%，較低的亦在6%~8%，所以降低廠用電率對(duì)提高電廠的經(jīng)濟(jì)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)由于啟動(dòng)電流大引起電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，并引起母線電壓下降，影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行。特別是容量較大、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大的電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)這種情況將更為嚴(yán)重。現(xiàn)一般大型電廠大都采用直接啟動(dòng)，雖然能夠滿足電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)要求，但大電流對(duì)設(shè)備的沖擊較大，也會(huì)引起母線電壓下降，對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生一定的影響。

由于軟啟動(dòng)具有較好啟動(dòng)特性及限制啟動(dòng)電流的功能，能夠整定電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的高電流限定值，減小對(duì)設(shè)備的沖擊及母線電壓下降程度，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，特別是對(duì)一些較小系統(tǒng)需要采用降壓啟動(dòng)的設(shè)備意義更大，效果將更明顯。由于其具有啟停時(shí)間可調(diào)，對(duì)一般的設(shè)備能夠?qū)嵭衅椒€(wěn)啟停，對(duì)提高設(shè)備的穩(wěn)定性，減輕對(duì)電動(dòng)機(jī)本身及被拖動(dòng)設(shè)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(dòng)機(jī)是長期連續(xù)運(yùn)行的，但輔機(jī)并不是總在滿載狀況下運(yùn)行，因此電動(dòng)機(jī)的效率會(huì)有所下降，造成一定的損失。軟啟動(dòng)能夠根據(jù)負(fù)荷情況自動(dòng)調(diào)節(jié)功率因數(shù)，使電動(dòng)機(jī)在工作中達(dá)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(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的發(fā)展

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

軟啟動(dòng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，沒有得到廣泛應(yīng)用的原因：雖然開發(fā)20多年，但具體應(yīng)用實(shí)踐較短；價(jià)格較貴，特別是小容量與現(xiàn)用普通開關(guān)差價(jià)太大。但隨著技術(shù)進(jìn)步、產(chǎn)品的進(jìn)一步型式化及國產(chǎn)化，其造價(jià)將會(huì)大幅度降低，目前大容量開關(guān)的造價(jià)已基本與現(xiàn)有開關(guān)價(jià)格接近，這可以看出其發(fā)展前景及優(yōu)勢(shì)，會(huì)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。


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