高压磁控式软起动器技术与应用
高压电机的软起动
高压电机的软起动摘要:本文详细介绍各种高压电机软起动的基本原理、特征参数并进行对比分析,论述其原理及特点,从而得使读者更客观更全面的了解高压电机软起动技术。
关键词:高压电机软起动1 研究背景随着生产化程度的不断提高,很多行业的生产规模越来越大,在高压异步电动机的需求和使用上也呈上升趋势。
随着高压电机单机容量越来越大,其可靠起动问题渐渐显露出来。
高压电机以往的起动方式主要有:(1)加大电网容量。
为满足大容量电动机起动时有功功率和无功功率的要求,保证电动机起动时对端电压的要求,过去人们经常采取加大自身电网容量的办法,如采用大容量的变压器或建自备电厂,但这样又常常致使正常运行时电网负荷较轻,电力变压器处于轻载工作状况,造成能源的浪费。
在以变压器容量收费的地区,使用户电费支出加大。
(2)串联电抗器起动。
该方法能满足降低起动电流的要求,但电机的起动转矩小,且为有级调整,切换时有大电流冲击,在大容量电动机的起动应用中受到限制。
(3)自耦变压器起动。
该方法能满足降低起动电流的要求,起动转矩较串电抗器起动大,对中大容量电机的起动比较适宜,但其调整方面的问题,诸如滑动触点电弧烧损问题、碳刷磨损问题、局部匝间短路问题、切换时有大电流冲击等等,使其在实际应用中也受到限制。
鉴于上述原因,软起动的应用变得迫切起来。
目前的软起动主要有液阻软起动、晶闸管软起动、磁控软起动、变频器软起动、开关变压器软起动。
各种软起动方式采用不同的控制手段实现起动过程中对电压、电流的调节,以适应不同的应用场合。
本文对上述几种软起动的原理、优缺点进行简要阐述,从而对工程技术人员在软起动的选择上提供一定的帮助。
2 液态电阻软起动(1)液态电阻软起动的原理。
液态电阻是一种由电解液形成的电阻,它导电的本质是离子导电。
它的阻值正比于电极板间距,反比于电解液的电导率,改变极板间距和电导率,就可改变电阻值,从而实现电压、电流的无级调节,满足软起动性能要求。
(2)液态电阻软起动的特点。
磁控式软起动器技术探讨
图 １ 原 理 示 意 图
从 图１ 中可 以 看 出 左侧 的直 流 绕 组和 右 侧 的 交 流
绕组共同绕制在 同一个铁心上， 构成一个 最简单的磁 放大器 。 当直流绕组输入 电流为０ 时交流绕组的电抗值 为最大， 随着直流电流的增加， 交流绕组的电抗值就由
最大 向最小 变 化 ， 时施 加在 负 载端 Ｒ 这 Ｌ的 电压 则 由低 向高 过渡 ， 图２ 曲线 所示 。 如 中ｘ
１１ ０ ７ ４２ ４ ５０ ２． ０ ４７
ＫＩ
ｔ ［ ／ ２Ｍ ＱＫ （Ｋ 一 ＝ ＭＫ
式中， 为起动转矩倍数； Ｋ 为起动负荷倍数；Ｑ ｔ为电
机起 动 时 间 ， 。 Ｓ ｔ 即为拖 动 电机 带 有一 定 起 动 负荷 阻 力转 矩 条件 。 下 的 降 压起 动 时 间 。 以整 定 拖 动 电机 降压 起 动 时 间 可
实 际 中的应 用按 照 图 １ 简 单结 构是 不 能完成 的 ， 的
为 了有 效抑制高 次谐 波的产生 和保 证输 出电压正 弦
波的不 失 真 ， 优选 采用 了三拍 式 六单 元结 构 方 案， 践 实 证明这是最佳方 案。 第 一 代 磁 控 式 软 起 动器 存在 ２ 方 面 的 问题 ： 个 体
电子式软起动 的特点又克服了其不足 ， 并进一步简化
结构使之更适应于非专业人员操作 。 磁 控 式 软 起 动 器 与 电 子 式 软 起 动器 的 主 要 区 别 在 于 用无 反 馈式 磁放 大 器 （ 也称 可控 电抗器 ） 代 晶 闸 取
积、 重量、 温升都 比较大， 尤其是９ ｋ 以上功率的产品 ０Ｗ
通过对三相异步电动机起动过程ｎ 厂 ） （ 进行图解分 ｆ
析 以及有 关数学理论［， ２ 得如下经验公式： １
高压软启动装置技术
高压软启动装置技术附件二、技术规格及有关要求1用途本设备用于S02风机软启动2.工艺条件（见下表）S02风机电动机参数3.符合的标准1、GB∕T3906-1991《3-35KV交流金属封闭开关设备》2、GB/T3797-1989《电控设备，第2部分:装有电子器件的电控设备》3、GB191-2000《包装储运图示标志》4、GB4208-1993《外壳防护等级（IP代码）》5、GBT14549-1993《电能质量公用电网谐波》4.技术要求4.1技术总要求应符合中国环境保护产品认定技术条件和相关产品技术规范。
4.1.1本技术标书提出的是最低限度的要求，并未对切细节做出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，卖方应保证提供功能完整、性能优良并符合本技术标书和有关国际最新工业标准的优质产品。
4.1.2本技术标书所使用的标准如与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行，但制造工艺和设备应达到国际先进水平。
4.1.3方对所供的生产设备应逐项予以说明，包括设备功能组成、特点、技术性能、有关参数等。
4.2技术要求4.2.1电动机启动时变压器二次母线电压降落不超过额定电压的15%,软启动采用天津市先导倍尔电气有限公司产品。
4.2.2操作方式:就地远程操作4.2.3预留计算机接口4.2.4继电保护带养动保护的微机保护4.2.5操件及控制电源220V DC由免维护直流屏提供4.2.6产品技术参数额定软起动电压380V, 6KV, IOKV额定软起动功率100-20000KW限流范围2.5-3.5倍起动时间5-60秒控制电源电压3AC380V连续起动次数3-5次5技术特点5.1本装置通过对电机的控制，实现恒流起动，减小电机起动对电网的影响。
5.2对电机和起动器的热过载保护，对传动机械的机械保护，消除转矩浪涌并降低冲击电流。
5.3对于大多数应用来说，出厂设置即可满足要求，而不需要作任何调整。
5.4可以通过调整设定参数优化起动曲线。
软启动器工作原理及应用
5、软起动器出现显示屏无显示或者是出现乱码，软起 动器不工作。故障原因可能是： a-软起动器在使用过程中因外部元件所产生的震动使软
起动器内部连线震松（打开软起动器的面盖将显示屏连 线重新插紧即可） b-软起动器控制板故障更换控制板 c-显示屏故障更换显示屏 d-显示屏连接线损坏,更换连接线
（3）转矩控制起动。它是将电动机的起动转矩由小 到大线性上升，它的优点是起动平滑，柔性好，对 拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统， 延长拖动系统的使用寿命。同时降低电机起动时对 电网的冲击，是最优的重载起动方式，它的缺点是 起动时间较长。
（4）转矩同的是在起动的瞬间用突跳 转矩克服电机静转矩，然后转矩平滑上升，缩短起 动时间。但是，突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其 它负荷，应用时要特别注意。
⒊ 伤害电机绝缘，降低电机寿命
①大电流产生的热量反复作用于导线外绝缘，使绝缘 加速老化、寿命降低。
②大电流产生的机械力使导线相互摩擦，降低绝缘寿命。
③高压开关合闸时触头的抖动现象会在电机定子绕组上 产生操作过电压，有时会达到外加电压的5倍以上，这 样 , 高的过电压会对电机绝缘造成极大伤害。
4、在起动过程中，偶尔有出现跳空气开关的现象。故障原因有：
a-空气开关长延时的整定值过小或者是空气开关选型和电机不配。 （空气开关的参数适量放大或者空气开关重新选型）
b-软起动器的起始电压参数设置过高或者起动时间过长。（根据负载 情况将起始电压适当调小或者起动时间适当缩短。）
c-在起动过程中因电网电压波动比较大，易引起软起动器发出错误指 令。出现提前旁路现象。（建议用户不要同时起动大功率的电机，）
在工程中最常用的就是三相异步电机，由于其 电机启动特性，这些电动机直接连接供电系统启 动（硬启动），将会产生高达电机额定电流5－7 倍的浪涌（冲击）电流，使得供电系统和串联的 开关设备过载。另一方面，直接启动，也会产生 较高的峰值转矩，这种冲击不但会对驱动电动机 产生冲击，而且也会使用机械装置受损；还会影 响接在同一电网上其他电气设备正常工作。鼠笼 型异步电动机电子软启动器的诞生解决了这个问 题。它既能改变电动机的起动特性保护拖动系统， 更能保证电动机可靠起动，又能降低起动冲击 ， 因此随着电力电子技术的快速发展，智能型软起 动器将会得到更广泛的应用。
基于高压电动机的磁控软起动应用
产品与应用基于高压电动机的磁控软起动应用申凌云何俊正陈春香李运娥(安阳钢铁集团有限责任公司，河南安阳455004)摘要本文从原因、工作原理及组成等方面介绍了R Q D．D7型磁控软起动器在安钢焦化厂中高压大容量电动机的应用。
关键词：高压电动机；R Q D．D7型磁控软起动器；应用；焦化A ppl i c at i on of M agnet i c C ont r ol l e d Sof t St ar t erB as ed on H i gh V bl t age El ect r om ot or黝Pn Lf，2j gy“，l^k．，h，zz庇Png(境P，l I锄“，txf以，l g L f，钆咒’P(A nya ng I ron＆S t ee l G r oup C o．，Lt d，A nyang，H e’nan455004)A bs t r act F r om t he poi nt of r ea son，oper a t i on pr i nci pl e and const i t ut i on，t hi s pap er i nt r oduces t hea ppl i ca t i on of R Q D-D7t y pe m agnet i c c ont r ol l e d so f t s t a ner i n h噜h V01t a ge l a唱e el ect rom ot o r i n cok i ngpl ant of A ngang．K ey w or ds：hi gh V ol t age el ect r om ot or；R Q D—D7t yp e m agnet i c c ont r ol l ed sof t st ar t e r；appl i c at i on cO ki ng pl ant1引言安钢焦化厂是集团公司的重点单位，安钢“三步走”发展战略规划中的重要项目，采用了比较多的大电机技术，其中供水泵、污水处理泵、风机、皮带机等控制均采用了R Q D．D7型磁控软起动装置。
磁控软启动与高压固态软启动的对比
谐波
起动电流正弦性很好，产生谐波很小
起动电流谐波大（高达40%），存在较大的制动附加转矩
可靠性
过载能力极强，保护简单
串联晶闸管保护监控复杂，环境耐受能力及过载能力差，维修成本高
维护
无易损件，易维护
需要专业的维护技能与专门的备件
适用功率范围
高压可至30000kW以上
高压小功率
性价比
很高
低
起动类型
比较项目
磁阀式高压固态软起动
高压晶闸管起动
工作
原理
以低压小功率晶闸管为核心控制器件，通过改变绕组中直流控制电流大小来改变铁芯磁导率，从而平滑改变高压绕组阻抗
采用多只晶闸管串联对主电机的波形进行斩波，达到调压的目的
高压执行器
磁阀式可控电抗器
串联晶闸管
对晶闸管的要求
仅需要低压小功率晶闸管
接于主回路，因单只晶闸管耐压受限需多只串联，对触发脉冲的同步性及晶闸管的匹配要求极高
襄樊腾辉电气制造高压磁控软起与高压固态软起技术方案比较
襄阳腾辉电气制造有限公司是一家专业生产高低压电机软起的生产厂家，同时生产高压水阻柜、高压磁控软起动、高压固态软起动及高压电容偿，应新疆铜业公司要求特对高压磁控软起动与高压固态软起动起动进行比较：
一、TCQ型磁控软起动与高压晶闸管软起动装置比较
磁阀软起动高压晶闸管软起动
高压电机干式软启动器应用15
高压电机干式软启动器应用摘要：在企业的生产活动中,电机控制技术就是其中最关键的一部分,企业的正常生产经营活动与其有着密不可分的关系。
所以,怎样更好的控制电机,就是相关研究人员所研究的重点方向。
而随着现代科学技术的日新月异,各种高新技术的不断涌现,使得企业的电机控制能力也获得了长足的发展,软启动技术就是现在最为先进的技术之一。
本文首先将分析传统的启动方式,详细阐述软启动技术的应用以及优势,希望可以为相关单位和个人提供有用的参考。
关键词：电机控制；传统启动技术；软启动技术；应用优势中图分类号：TM343文献标识码：A引言现如今电能是我国乃至世界范围内使用最为广泛的一种能源,而电动机则是现代企业生产活动中使用的重要工具。
由于电动机有着其独特的优势和特点,在企业的生产经营活动中发挥着至关重要的作用。
在使用电动机的过程中,核心技术就是电动机的启动技术,而传统的电动机启动技术有利有弊,使用效果也是十分的勉强。
所以就需要探究更好的电动机启动方式,软启动技术就是在这种背景下诞生的,这种技术能够解决传统启动技术的弊端,更好地为企业服务。
1传统的启动方式分析电动机有两种传统的启动方式,分别是全压直接启动以及降压启动。
全压直接启动技术就是将电动机的定子绕组直接与电源连接,该启动技术的优点就在于启动迅速、效率很高,而且操作方式也比较简便,这是一种应用比较广泛的技术;降压启动技术就是在启动电机的过程中,通过星型接法,在电动机彻底启动之后,就将星型接法转变为三角型接法,就可以有效的降低电机的启动电流,使电压也随之降低,所以这种技术就叫做降压启动。
虽然这两种启动技术有着一定的优点,但是还存在着部分缺陷。
例如,需要复杂的启动设备,在启动电机的过程中会消耗很大的能源,造成很多不必要的浪费。
并且,由于这些技术过于简单直接,这就很容易会对电机元件造成损伤,将会极大的降低电动机的寿命,还会造成极大的安全隐患,就会产生一系列的连锁反应,产生更加严重的影响,不利于开展对电机的保护工作,甚至还有可能会对电机的正常运行造成影响,导致电机灵敏性出现问题。
高压磁控式软起动器技术应用与与调试
高压磁控式软起动器技术应用与与调试摘要：高压磁控式绕组电机软启动器又简称磁控软启动器用磁控限幅调压原理取代液阻和晶闸管的斩波调压方案，有效抑制电压波形畸变和高次谐波对电网的污染，从而简化了机组的结构，减少了调试的时间和难度，同时也大大的节省了维护成本，该新技术近些年来得到了广泛的应用，本文将根据在某高炉工程BPRT机组中的实际应用对该新形式启动器的原理、结构和应用调试进行介绍。
关键词：磁控软起；电抗；磁饱和；调试正文1. 高压磁控软起的优越性目前常用的几种软起动装置有变频（即晶闸管）软起动、液阻软起动和磁控软起和磁控软起动。
变频（即晶闸管）软起动变频调速软起动可以在限制交流电流的同时，实现大起动转矩的软起动，但是因为变频调速装置的售价太昂贵，控制复杂，调试需专门人员方能胜任，而且变频调速装置从来都是着眼于调速，对于单一的软起动用途来说有点大马拉小车，性价比不高。
液阻软起动装置体积太大，占地面积大，电解液夏天高温容易挥发（例如在广东汕头国鑫钢厂调试期间就因天气炎热水分蒸发严重导致运行一段时间后重新配置过电阻液）、冬天温度低可能结冰等问题，因此维护起来麻烦但是售价便宜。
而近些年出现的磁控软起能较好的解决上述问题，占地面积小，控制简单，调试和操作方便，在软起动过程中，限流器件无明显发热，饱和电抗产生的谐波比晶闸管小，特别是当起动对象为大容量相当电动机时，不存在SCR串联引起的静态、动态均压问题，性价比较高，因此得到了很好的应用。
2.高压磁控软起的结构2.1磁控软起的组成：三相饱和电抗器，断路器，直流励磁微控制系统（包括三相可控硅桥式整流装置、直流励磁微控制器、励磁用三相整流变压器、电流互感器等），其核心部件是三相磁饱和电抗器和直流励磁微控制器。
但是在实际的应用中有两种实现形式，其结构如图一和图二。
其中图一常应用于小容量高压电机，利用真空接触器切除串接于电机主回路的可调电抗器；图二常应用于大容量的高压电机（本项目工程采用的是图二方式），采用封星点的方式切除主回路中的可调电抗器，同时对于大容量的电机，这种方式也方便在电机中性点侧串接电流互感器以实现差动保护。
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高压磁控式软起动器技术与应用
陈吉林
天津二十冶有限公司电装分公司调试中心（300350）
【摘要】高压磁控式绕组电机软启动器又简称磁控软启动器用磁控限幅调压原理取代液阻和晶闸管的斩波调压方案，有效抑制电压波形畸变和高次谐波对电网的污染，从而简化了机组的结构，减少了调试的时间和难度，同时也大大的节省了维护成本，该新技术近些年来得到了广泛的应用，本文将根据在天津轧三高炉工程BPRT机组中的实际应用对该新形式启动器的原理、结构和应用调试进行介绍。
关键词：磁控软起、电抗、磁饱和、调试
正文
1. 高压磁控软起的优越性
目前常用的几种软起动装置有变频（即晶闸管）软起动、液阻软起动和磁控软起和磁控软起动。
变频（即晶闸管）软起动变频调速软起动可以在限制交流电流的同时，实现大起动转矩的软起动，但是因为变频调速装置的售价太昂贵，控制复杂，调试需专门人员方能胜任，而且变频调速装置从来都是着眼于调速，对于单一的软起动用途来说有点大马拉小车，性价比不高。
液阻软起动装置体积太大，占地面积大，电解液夏天高温容易挥发（例如在广东汕头国鑫钢厂调试期间就因天气炎热水分蒸发严重导致运行一段时间后重新配置过电阻液）、冬天温度低可能结冰等问题，因此维护起来麻烦但是售价便宜。
而近些年出现的磁控软起能较好的解决上述问题，占地面积小，控制简单，调试和操作方便，在软起动过程中，限流器件无明显发热，饱和电抗产生的谐波比晶闸管小，特别是当起动对象为大容量相当电动机时，不存在SCR串联引起的静态、动态均压问题，性价比较高，因此得到了很好的应用。
2.高压磁控软起的结构
2.1磁控软起的组成：三相饱和电抗器，断路器，直流励磁微控制系统（包括三相可控硅桥式整流装置、直流励磁微控制器、励磁用三相整流变压器、电流互感器等），其核心部件是三相磁饱和电抗器和直流励磁微控制器。
但是在实际的应用中有两种实现形式，其结构如图一和图二。
其中图一常应用于小容量高压电机，利用真空接触器切除串接于电机主回路的可调电抗器；图二常应用于大容量的高压电机（本项目工程采用的是图二方式），采用封星点的方式切除主回路中的可调电抗器，同时对于大容量的电机，这种方式也方便在电机中性点侧串接电流互感器以实现差动保护。
2.2三相磁饱和电抗器与固定铁芯电抗不同，磁饱和电抗器除了具有串在三相电动机定子进线侧的交流绕组（工作绕组）以外，还有控制铁芯饱和程度的直流绕组（励磁绕组或控制绕组），为了抵消交流绕组对于直流绕组的反作用，减少交流绕组电流在直流绕组上的感应电势，每相采用了2个交流绕组，它们在直流绕组上的感应电势却是反极性的。
因为磁饱和电抗器在软起动过程结束后即脱电运行，因此其冷却方式为空气自然冷却。
2.3直流励磁微控制器---整个软起动装置的核心部件
目前先进的直流励磁微控制器采用的是高速微控制器，如单片机、ARM、DSP和PLC等等，通过采集电流信号使电机起动过程由过去电流开环控制转为电流闭环控制，由过去的单一起动方式实现了电流恒定起动、电压斜坡线性增大起动、按预定的起动曲线起动的多种起动方式。
在性能上更接近晶闸管软起动，但在成本上技术可靠性上优于后者。
且微控制器装置具有良好的人工界面，可实时显示起动电流，电机速度，且每次起动的电流和速度时间曲线可存于控制装置中，可在起动前设定起动参数或起动曲线，并且有起动超时或三相电流不平衡自动跳闸和报警功能，起动结束后也可做为电机的一个监测保护装备，随时显示监测电机的电流和速度。
天津轧三高炉BPRT工程直流励磁微控制器使用的是陕西英强公司生产的YQR3系列装置，其特点是采用ARM系统控制单元，计算速度快，控制精度高，保护齐全可靠，操作界面友好方便。
3.高压磁控软起的原理
由以上软起动装置的结构我们可以很清晰看出，在电机的主回路上串联一三相磁饱和电抗器，通过调节电抗器的阻抗值大小来改变电机的电压，从而改变电机电流以实现软起动。
而三相磁饱和电抗器的工作原理是利用铁磁材料的交流有效磁导率随直流磁场大小变化的特性借以改变交流绕组的电抗，即通过调节铁心直流磁通的大小，改变铁心磁通密度及其饱和度来改变电抗器的感抗XL，交流绕组的电感 L 与铁芯的导磁率μ成正比。
如下图三和图四
图三磁路示意图图四输出负载端电压变化特性曲线
通过直流励磁微控制器触发三相可控硅桥式整流电路向直流绕组提供直流电源，从而改变铁心的直流磁场。
从图三中可以看出左侧的直流绕组和右侧的交流绕组共同绕制在同一个铁心上，构成一个最简单的磁放大器。
当直流绕组输入电流为0时交流绕组的电抗值为最大，随着直流电流的增加，交流绕组的电抗值就由最大想最小便变化，这是施加在负载端RL的电
压则由低向高过度，如图4所示。
这就是磁控式软起的基本原理
4.磁控软起装置的调试应用
4.1主回路调试
根据设计的原理图，该工程使用的是图二方式，因此必须按照常规的10KV高压进行试验，包括封星点的真空断路器、PT、CT和避雷器等交接试验，对于大容量的电机由于存在电机绕组的差动保护，因此CT试验尤为重要，其极性、变比和保护等级应和运行断路器侧的CT一致。
电抗器的试验包括直流电阻测试，其结果与出厂要求不应有明显差别，绝缘电阻和工频交流耐压试验应符合要求。
直流励磁绕组直流电阻测试应符合出厂要求。
工频交流系统耐压应按10KV电压等级进行，且无明显闪络。
4.2励磁回路调试
由于该装置采用的是基于先进的ARM控制器，通过触发三相可控硅桥式整流电路，因此可以在空载状态下测试可控硅是否触发良好，输出直流电压波形是否符合要求；以免在起车时整流失败。
4.3系统联调
根据原理图设计，测试所有的信号是否采集正确。
包括一些工艺的起车允许信号，各种装置的准备信号等进行合闸，并且模拟各种故障信号进行联跳试验，检验保护的正确性，以达到设计要求。
4.4空载试车
现场的空载试车将检验设备是否具备设计要求和性能。
根据电机的额定情况设置微控制器参数，一般包括额定电流、过流、低压和相电流不平衡等保护定值，然后根据现场的负载工艺情况设置启动倍数等等。
总结该技术通过在天津轧三高炉工程BPRT机组的成功应用，印证了磁控软起装置的优越性能，电抗动态可调实现无级调压，阻抗大，启动平稳，耗能低，启动波型号，启动时间短等特点，是值得推广的绿色启动方式
【参考文献】
1.曹芳张明礼 . 磁控式软启动器技术之探讨【J】.机电信息
2.YQR3型高压磁控软启动装置用户使用手册陕西英强电气自动控制技术有限公司
3.GB 50150-2006 电气装置安装工程电气设备交接试验标准。