[發明專利]一種異步電動機軟起動和就地補償的方法和裝置

有效

• 申請號: 200910043519.7
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN101626215A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 王衛安;黃燕艷;劉興民;馬雅青;譚勝武;王小方;沈輝;段世彥;張定華;周方圓
• 申請（專利權）人: 株洲變流技術國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: H02P1/28
• 分類號: H02P1/28;H02P3/18
• 代理公司: 長沙新裕知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉 熙

技術領域

本技術發明涉及一種工業電動機的控制設備，特別是一種電動機的軟起動和電動機的 就地補償設備。其應用領域為冶金、采礦、建材、石化、給排水等行業的大功率高壓電動 機需要軟起動和需要就地補償、不頻繁起動的場合。特別適用單向旋轉的負載，如水泵、 風機、壓風機、球磨機等場合。

背景技術

電機的起動方式主要有兩種，一種是直接起動方式，另一種是降壓起動方式。對于直 接起動方式，因受到許多限制，主要表現在下列三個方面特征：

(1)起動電流可大到電動機額定電流的4～7倍，部分國產電動機的起動電流實際測 量甚至高達8～12倍。如果直接起動較大的電動機，過大的起動電流將造成電網電壓顯著 下降，影響同一電網其它電氣設備和電子設備的正常運行，嚴重時將使部分設備因電壓過 低而退出運行，甚至使電力線路繼電保護裝置過流保護動作而跳閘，使線路供電中斷。

(2)直接起動會使被拖動的工作機械受到機械性沖擊，對于水泵性負載來說，過高的 起動轉矩對葉片、軸承、拍門等造成軟性損傷(機械變形、疲勞性老化)及硬性損傷(裂 紋、斷裂等)是較為常見的，甚至會因水流對管道的沖擊力(及反作用力)過大而產生嚴 重的水錘效應損壞設備。

(3)直接起動要求供電變壓器容量較大，而對農田排灌泵站供電的變壓器容量往往達 不到直接起動對電網容量的要求。

在不允許直接起動的情況下，就要采用降壓起動的起動方式，即降低電動機端電壓進 行起動。降壓起動一般有星形/三角形起動、定子電路中串接電阻起動、電抗器起動、自 耦變壓器降壓起動及本發明推薦的軟起動等方法。其中：

1)星形/三角形起動器是降壓起動器中結構最簡單、成本最低的一種，然而它的性能 受到限制，主要表現在：

(1)無法控制電流和轉矩下降程度，這些值是固定的，為額定值的1/3。

(2)當起動器從星形接法切換到三角形接法時，通常會出現較大的電流和轉矩變動。 這將引起機械和電氣應力，導致經常性故障的發生。

2)自耦變壓器式起動器比星形/三角形起動器提供了更多的控制手段，可以通過變 壓器抽頭改變I段起動電壓(典型為65％和80％兩擋起動分接頭)。然而它的電壓是分級 升高的，所以其性能受如下限制：

(1)電壓的階躍性變化(分級轉換時產生)引起較大的電流和轉矩變動，同星形/三 角形起動器性能限制“2”一樣會導致機械、電氣經常性故障的發生。

(2)有限的輸出電壓種類(起動電壓分接頭數量有限)，限制了理想起動電流的選擇。 因為自耦變壓器式起動器控制是使用較額定電壓低的電壓級別進行降壓起動，它控制的電 機參數為電壓而非電流，所以當電網電壓波動及負載變化(如排灌站水位落差變化)時， 起動電流曲線將顯著偏離設計理想曲線，從而惡化起動性能，設備在較差的工況下將大大 縮短使用壽命，增加維護成本。

3)電阻式起動器也能提供比星形/三角形起動器更好的起動控制。然而它同樣有一 些性能、使用上的限制，包括：

(1)起動特性很難優化。原因是制造起動器時電阻值是確定的，在使用中很難改變， 雖然可以通過轉換分接頭來進行分級起動，但當級數較多時，勢必增加控制系統的復雜性， 而制造成本、故障率也將隨之大幅度提高，所以一般電阻式起動器均在2～5級間。這樣， 加在電動機定子繞組上的電壓、電流等主要電量參數在分級起動時仍有很大的波動。

(2)頻繁起動場合下的起動特性不好。原因是在起動過程中電阻值會隨著電阻的溫度 變化，在停止到再起動過程中需經長時間冷卻過程。

(3)負載較大或起動時間較長的場合下的運行特性變壞，原因是電阻值隨著電阻器溫 度的變化而變化。

綜上所述，傳統的降壓起動設備均有諸多性能限制和使用限制，越來越難以適應不斷 發展的電動機復雜使用場合的起動需要。