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探索电力革新:从传统电机启动到智能软启动的未来变革

点击次数:1    发布时间:2025-06-19

中压电机软起动器在冶金、石化、医药、市政等多个领域得到广泛应用。传统启动方式存在诸多不足,尤其在大型设备中问题更为明显。随着软起动器在生产中广泛应用,选用软起动电机已成为未来发展的必然选择。

一、引言

电力电子技术是电子技术与电子、控制、电力学科紧密相关的领域。1957年,晶闸管的问世标志着电力电子学的革命,电力电子技术由此进入飞速发展时期。晶闸管,即晶体闸流管,又称可控硅整流器,是一种半控性器件。其具有导通时刻可控、电流过零时关断等特点。晶闸管在发明之初,因其性能优于汞弧整流器,受到广泛欢迎,开启了电力电子技术迅速发展的新时代。20世纪80年代以来,晶闸管的部分应用逐渐被性能更优的全控型器件取代,但由于其承受电压和电流容量仍是目前电力器件中*高的,因此在大型设备中仍具有重要地位。其主要特点如下:耐压高、电流大、压降低、功率损耗小,寿命长、耐瞬时过电流冲击能力强等。

二、中压(6~10kV)电机常用起动方法

交流电动机在各种领域中应用广泛。为解决交流电动机在起动过程中对电网、机械的冲击,人们采取了多种方法,如串电阻起动、串电抗器起动、星—角转换起动、自耦降压起动、变频起动等。用晶闸管控制的电机软起动装置*早出现在19世纪。当时,美国航天局工程师“弗兰克”发明了一项名为“功率周波控制器”的专利,通过晶闸管反并联、调节晶闸管导通角实现交流调压,解决了空载和轻载时交流异步电动机功率因数过低的问题。随后,引入电流反馈技术,使控制水平大幅提高,得到广泛应用。美国将采用此技术的装置命名为“节电器”。

三、电机软起动的好处

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(1)减小对电网的冲击,降低变压器容量。普通鼠笼式电动机在空载全压直接起动时,起动电流可达额定电流的5~7倍。当电动机容量较大时,该起动电流将导致电网电压急剧下降,破坏同电网其他设备的正常运行,甚至造成电网失去稳定,引发更大事故。采用软起动后,起动电流可降至额定电流的1.5~3倍,大大降低电网电压波动率。对于由单独变压器供电的电动机,当采用直接全压起动时,要求电动机容量不大于变压器容量的80%。采用软起动时,变压器的容量可以与电动机的视在功率相同(一般为S=1.1PN)。

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(2)减小对电机的伤害,延长电机寿命。电动机直接全压起动时的大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大冲击力,加大了定子线圈(尤其是端部)与铁芯的磨损,破坏绕组绝缘;鼠笼条上的冲击力也容易引起断裂,引发电机故障。电动力大小与电流平方成正比。直接全压起动时的电动力是正常额定运行时电动力的36倍(按Imax=6IN)。软起动时的电动力是正常额定运行时电动力的9倍。可见效果非常明显。

(3)减小对机械的伤害,延长机械寿命。电动机直接全压起动时的*大转矩约为额定转矩的2倍。对于齿轮传动设备来说,很大的冲击力会使齿轮磨损加快甚至破碎;对于皮带传动设备来说,加大了皮带的磨损甚至拉断皮带;对于水泵类设备来说,会产生“水锤效应”损坏管道和叶轮。软起动时电机缓慢加速,力矩逐步加大,完全免除了上述危害。软起动时电机转速缓慢上升,有利于润滑油脂的充分到位,还免除了干磨现象。这些都极大程度地减小了对电机的伤害,有利于提高机械设备的寿命。

四、电力电子技术的难题

(1)用电负荷的单机容量越来越大,要求电力电子装置的容量也越来越大,对电力电子器件的电压容量和电流容量的要求也就越来越大,这是当前电力电子技术的一个难点问题。当前人们只有靠串并联技术来解决这个问题,但是可靠性一直困扰着串并联技术的大量应用。

(2)串并联应用。对较大型的电力电子装置,当单个电力电子器件的电压或电流定额不能满足要求时,往往需要将电力电子器件串联或并联起来工作。晶闸管的串联和并联都存在电流分配不均匀的问题,需要通过选择参数和特性尽量一致的器件以及采用均流电抗器等方法来解决。

五、软起动装置性能的比较

目前国内外的中高压软起动产品主要有两种,一种为应用高压变频器软起动,另一种应用可控硅做软起动。以下是两种装置的性能比较。高压变频器软起动具有起动转矩大、起动性能好等优点,但存在可靠性低、谐波含量大、价格昂贵等问题。

六、结语

中压电机软起动器在冶金、石化、医药、市政等领域得到广泛应用。采用传统的启动方式存在诸多不足,尤其在大型设备中问题更为明显。随着软起动器在生产中广泛应用,选用软起动电机已成为未来发展的必然选择。例如,皖南电机作为一家专业的电机制造商,其软起动电机产品在市场上享有良好的口碑,其价格表显示的产品性价比极高,是用户理想的选择。

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