開(kāi)關(guān)變壓器技術(shù)在大中型電動(dòng)機軟起動(dòng)上的應用
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普通鼠籠式電動(dòng)機在空載全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì )達到額定電流的5～7倍，甚至達到10倍。電動(dòng)機直接全壓起動(dòng)時(shí)的大電流在電機定子線(xiàn)圈和轉子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，加大了定子線(xiàn)圈（尤其是端部）與鐵芯的磨損，會(huì )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(dòng)力的大小與電流的平方成正比。直接全壓起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)力是正常額定運行時(shí)電動(dòng)力的36倍（按Imax=6IN）。
電動(dòng)機直接全壓起動(dòng)時(shí)，額定電壓瞬時(shí)加在電機繞組上。此時(shí)會(huì )產(chǎn)生操作過(guò)電壓，在最不利的情況下過(guò)電壓會(huì )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(shí)就是由于產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因。
當電動(dòng)機容量相對較大時(shí)，過(guò)大的起動(dòng)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(huì )引起電網(wǎng)失穩，引發(fā)更大的事故。因此，一般要求經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機引起的電壓波動(dòng)不大于10%；偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機引起的電壓波動(dòng)不大于15%。
二、工作原理
開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電機軟起動(dòng)裝置的基本原理和可控硅串聯(lián)式固態(tài)軟起動(dòng)裝置相同，都是相控調壓控制。裝置原理如圖1所示，開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機軟起動(dòng)裝置用開(kāi)關(guān)變壓器（TK）的高壓繞組來(lái)代替可控硅串，而把可控硅放在開(kāi)關(guān)變壓器的低壓側。
其原理如下：
圖1：原理圖
SCR未導通且加上電源電壓U時(shí)，開(kāi)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(shí)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(shí)，SCR從α角處導通，則U2立即降低，U2電壓如圖2中實(shí)線(xiàn)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(shí)，則U2變小，U1變小，UD加大。反之亦然。α由大到小連續調節，則UD連續由小到大，即可實(shí)現電機的平滑加速，完成調壓軟起動(dòng)。
從本質(zhì)上來(lái)看，開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機軟起動(dòng)裝置是一種改進(jìn)型固態(tài)軟起動(dòng)裝置，其改進(jìn)主要體現在如下兩個(gè)方面。
1）可靠性
開(kāi)關(guān)變壓器式高壓電動(dòng)機軟起動(dòng)裝置用開(kāi)關(guān)變壓器（TK）的高壓繞組來(lái)代替可控硅串，而把可控硅放在開(kāi)關(guān)變壓器的低壓側（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(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)?wèn)題，可靠性大大提高。
2）諧波
由于開(kāi)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(kāi)關(guān)變壓器一次側和二次測電壓波形
圖3：電機端電壓波形
1.開(kāi)關(guān)變壓器式起動(dòng)裝置優(yōu)點(diǎn)包括：
2.電壓電流可全范圍調節；
3.可實(shí)現任意起動(dòng)曲線(xiàn)；
4.時(shí)間常數小、反應迅速；
5.設計簡(jiǎn)單，電動(dòng)機功率增加時(shí)只要增加功率器件的容量；
6.開(kāi)關(guān)變壓器工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，開(kāi)通時(shí)主要為銅損，隔斷時(shí)主要為鐵損，起動(dòng)中開(kāi)關(guān)變壓器損耗很小，發(fā)熱??；
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