電抗起動器

一種基於可變電抗變換器的高壓軟起動控制器， 它是利用可變電抗將高壓與低壓進行隔離，解決了晶閘管的耐壓性不好的問題。 晶閘管在交流電源的1個周期內實現導通與截止的工作過程，改變觸發角α，則變壓器的主線圈就可以看作是可變電抗，這樣使電機的起動性能得到了最佳化。

基本介紹

• 中文名：電抗起動器
• 外文名：reactor starter

簡介

全壓起動時三相異步電動機的起動電流很大，衝擊電網，影響電網中其他設備的運行，起動轉矩大概是TN（額定轉矩）的2倍，嚴 重磨損機械結構，損壞設備。基於此，在生產中所採用的大功率高壓電動機，選用軟起動器來起動電動機以解決上述問題。改進晶閘管串聯式軟起動裝置後，得到了可變電抗式高壓軟起動器，它是將可變電抗器串聯在高壓電機與晶閘管調壓裝置之間，實現了高低壓間的隔離，使晶閘管的耐壓問題得到了解決，使裝置在高可靠性和高性能的狀態下運行。

可變電抗式高壓軟起動系統線路原理

特製的變壓器和晶閘管三相交流調壓電路組成了可變電抗變換器。一次阻抗串聯電路，是在電源與電機定子迴路中串入變壓器的高壓繞組而形成的；二次阻抗變換電路，是每相低壓繞組串入1對反並聯晶閘管而形成的。改變低壓繞組上電壓，即是調節了電機的輸入電壓，是通過控制晶閘管的通斷來完成的，因此，改變了負載阻抗和一次繞組的比例關係。

可變電抗軟起動系統線路原理圖如圖1所示。

系統的主要組成部分為起動控制電路、可變電抗變換器、同步電路、相控制電路、保護控制電路。其中，起動控制電路是軟起動器的關鍵和核心所在，要合理選擇控制方案，從而實現高壓電機平穩起動。

可變電抗高壓軟起動器的結構原理如圖2所示。

布置了3組反並聯晶閘管，無論哪一組晶閘管導通時，變壓器都短路，高壓繞組的電壓也很小，使得電網電壓差不多都加在了電動機定子上，電動機加速運行；若3組反並聯晶閘管的其中2個都是截止狀態時，變壓器空載，電機定子電流非常小，電網的全部電壓幾乎都加在了變壓器的高壓繞組上。變壓器短路和空載的2種狀態等效成開關的作用。

可變電抗高壓軟起動器的工作過程

工作過程：起動時，S1斷開S2閉合，晶閘管不導通，變壓器空載運行，變壓器的勵磁阻抗較大，使得電網電壓疊加在了變壓器的一次繞組上，定子電流小，電動機未起動。後來變壓器二次繞組上得到了電壓並加在了反並聯晶閘管兩端，因二次繞組上的電壓低，不用晶閘管串聯。起動開始後，脈衝發生器發出觸發脈衝，使晶閘管導通，這時二次繞組電壓u2′立刻下降，一次側電壓u1′與u2′為比例關係有同樣的波形。當α（晶閘管的導通角）改變時，以前移為例，u2′變 小u1′也 變小，電動機的定子電壓變大，α由大到小的變化若是連續的，那么電動機的定子電壓將會連續的由小到大進行變化，電動機電流逐漸從小變大，直到電機轉速約等於同步轉速。儘量地減小起動電流，從而減小對電機和電網的衝擊，實現軟起動。

為了減小起動完成後不必要的損耗，將S1軟起動器旁路閉合。這樣，電機投入電網運行時，軟起動器也可以繼續保護並監控電機的運行。

改進的可變電抗高壓軟起動器起動方式

轉矩控制軟起動、電壓斜坡軟起動是常用的2種軟起動方式，與之相比，轉矩加突跳變軟起動、限流軟起動也很常見。採用的帶限流功能的電壓斜坡起動方式具有可靠性高、適用範圍廣等特點，電動機起動電壓的初值根據剛能帶動負載轉動起來的值進行設定，起動時，電壓迅速上升，直至初值，然後逐漸平滑上升，當定子電流上升到給定的限值時，電壓維持恆定不變，而電流隨之逐漸變小，起動電壓繼續升至額定全壓，至此完成起動過程。

斜坡時間不會影響電流限值，電機定子電流在電機全速運行後開始減小，直到減至正常運行時的電流值。採用該起動方式，斜坡電壓起動時會產生過高的起動電流，以及限流起動時起動時間過長這2個缺點都是可以避免的，前提是電機的加速不要超過限定的起動電流和限定的起動時間，因而它是1種良好的起動方式。全速運行後的電動機，定子電流開始下降，控制器接到由電流檢測提供的反饋後，閉合旁路接觸器，以減少由軟起動器產生的熱損耗。

斜坡電壓起動過程特性（帶限流功能）限流即可抑制峰值電流，同時又能延伸斜坡時間。電壓斜坡在限流上起作用，並且限流反作用於電壓斜坡，在電動機加速後，使限流值符合要求，最後達到最大電流。但是需注意，限流值越低，會造成斜坡時間越長，從而使電動機起動時間過長，所以限流值並不是越低越好。對於經常變化負載的電動機，則會造成電機失速，引起電動機過載跳閘。為保證能使電動機全速運轉，必須根據負載情況合理設定限流值。