開關(guān)變壓器技術(shù)在大中型電動機軟起動上的應用
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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(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)電壓急劇下降，破壞同電網(wǎng)其它設備的正常運行，甚至會引起電網(wǎng)失穩(wěn)，引發(fā)更大的事故。因此，一般要求經(jīng)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(guān)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(diào)壓控制。裝置原理如圖1所示，開關(guān)變壓器式高壓電動機軟起動裝置用開關(guān)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(guān)變壓器的低壓側(cè)。
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(guān)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(diào)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(diào)壓軟起動。
從本質(zhì)上來看，開關(guān)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(guān)變壓器式高壓電動機軟起動裝置用開關(guān)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(guān)變壓器的低壓側(cè)（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(guān)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(guān)變壓器一次側(cè)和二次測電壓波形
圖3：電機端電壓波形
1.開關(guān)變壓器式起動裝置優(yōu)點包括：
2.電壓電流可全范圍調(diào)節(jié)；
3.可實現(xiàn)任意起動曲線；
4.時間常數(shù)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(guān)變壓器工作于開關(guān)狀態(tài)，開通時主要為銅損，隔斷時主要為鐵損，起動中開關(guān)變壓器損耗很小，發(fā)熱小；
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