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液态变阻软起动器在高压电动机上的应用

　　采用鼠笼型异步电动机在各种生产机械的电力拖动是最普遍的，在治金、矿山、石化行业用于风机、水泵、破碎机等机械上的大中容量电力拖动中更比比皆是。在一般的传动设计中为节省投资，往往采用直接起动、串电抗器起动或用自耦变压器起动，进口软起动装置和变频起动装置因投资昂贵而较少使用。但是采用直接起动、串电抗器起动和用自耦变压器起动时，不是因为起动电流太大造成对电网和设备的冲击，就是因为调节余地太小而不能满足工况要求。下表为几种起动方式的性能、价格对照。
　　

　　2 传动装置设计
　　
　　2.1 设计的工艺要求
　　
　　本院承接的杭州钢铁集团1300鼓风机的配套主电动机为上海电动机厂生产的YK5000－2型笼型电动机，其额定功率为5000kW，额定电压为6kV，额定电流为532A，星型接法，要求在起动过程中电动机端电压不低于75％额定电压，而杭钢电网要求在电动机起动过程中6kV母线压降不能大于15％额定电压，最大起动电流控制在1700A以下，起动时间控制在40s内，并提供了一次系统图，见附图1。
　　

　　
　　2.2 起动方式的选择
　　
　　根据一次系统图和参数，由于用自耦变压器起动，其最高档抽头电压为75％额定电压，再考虑系统压降，明显不能满足电动机要求，故不予考虑。
　　采用串电抗器起动是杭钢大中容量电动机起动的惯例；计算如下：
　　为保证电动机在起动过程中6kV母线压降不大于15％额定电压，(忽略Qfh不计)则：
　　

　　
　　由以上计算可知，当串电抗器起动满足了母线压降不大于15％额定电压时，电动机端电压低于75％额定电压，起动电流也超过1700A。同样，经过计算可知，若满足了起动电流不大于1700A的条件，此时XK为1欧姆，母线电压为5400V，电动机端电压为2760V，明显不能满足电动机要求。若满足了电动机端电压要求，取XK为0.08欧姆，则此时母线电压为4992V，而电动机起动电流为2588A，也明显不能满足工况要求。
　　
　　3 GZYQ型电液起动装置介绍
　　
　　3.1 结构
　　
　　鉴于上述情况，我们选用了湖北追日电气设备有限公司生产的电液起动装置。其一次接线见附图2，工作原理如下。图中1DL为主电动机运行少油断路器，2DL为短接少油断路器，Rs代表电液变阻装置。电液变阻装置的三相电阻由相互绝缘的三个绝缘箱体构成，每个箱体内部分别盛有电液以及一组相对应的导电极板，一动一定。动极板组通过柜体上部的传动机构及控制系统控制运行，起动开始时，动定极板间距离最大，此时1DL闭合，2DL断开，电动机开始起动。随着电动机转速的均匀上升，动定极板间距离逐渐接近，整个起动过程均匀升速，实现软起动。当电动机达到额定转速时，动定极板间的电阻值接近于零，此时起动过程完成，2DL闭合，液阻回路被短接，主电动机进入运行状态。

 

　　
　　3.2 电液电阻的计算
　　
　　电液变阻起动装置阻值的最佳配制是控制适宜的起动电流及使风机能正常起动的关键，追日公司根据实际应用而归纳的参考公式为：
　　　　Rs＝1.01Ue／（1.73×2.5Ie）（欧）
　　　　式中Rs：每相电液配制的最大电阻
　　　　Ue：电源线电压
　　　　Ie：电动机的额定电流
　　
　　4 电液起动装置的实际应用
　　
　　根据杭钢给定的参数代入液阻配制公式得：
　　　　Rs =1.01×6300／(1.73×2.5×532)=2.76Ω
　　即三相液阻每相配制最大电阻为2.8欧姆时起动电流可控制在2.5倍额定电流左右。杭钢5000kW电动机按上述要求进行配置，闭合1DL后，电动机缓慢起动，起动瞬间电流为1280A，随着电液电阻均匀减小，电流逐渐增大，转速则平滑上升。当电流增至1680A并维持约9秒钟时电动机转速已接近额定转速，电动机电流迅速从1680A下降到200A，整个起动过程共用了34秒，见附图3。
　　
　　

　　
　　(附图3)
　　起动过程中最大母线压降为11％额定电压，各项实测数据表明所有参数都基本符合要求，在整个起动过程中机械设备和电气设备均没有受到大电流冲击。
　　5 结论
　　
　　经过多次起动，我们认为追日电气公司生产的GZYQ型电液起动装置切实可行并具有以下特点：
　　(1)采用PLC控制，可实现遥控或中央控制。
　　(2)对起动过程可预先进行计算机仿真计算，然后确定最佳的起动参数（附图4，计算机仿真起动曲线）。
　　
　　

　　
　　（附图4）
　　(3)能有效控制起动电流，减小大电动机起动时对电网的冲击，降低对电网容量的要求。
　　(4)起动平稳，加速均匀，减轻了起动过程对机械和电气设备的冲击，延长电动机寿命。
　　(5)液体电阻热容量大，可以连续起动二次以上、操作维护方便。
　　(6)起动速度快，安全性能好。
　　(7)电阻值更改方便，调节余地大，通用性好。
　　另外，若该起动装置的体积能做得更小的话，则使用的范围将更广泛。

作者：陈光宇

 

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