磁控软起动在高压电动机上的应用

高越农:总工程师教授

2002年以来发表文章有近三十篇,现任职天津市先导机电有限公司

摘要：本文介绍磁控软起动装置的工作原理、起动特性以及在大型高压电动机上的成功应用。

关键词： 磁控软起动 空分系统 高压交流电动机

1、前言因为高压交流电动机具有结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜、转子惯量小等特点，所以，空分系统中的主要机组（空压机、氧压机、氮压机）均由它们拖动。但是，其直接起动的电流高达电动机额定电流的5～8倍，会对电动机及所拖动的机组造成电气和机械损伤，并引起大的电网电压降。因此，解决电动机的起动问题是确保设备正常运转的关键。 2、简单剖析软起动的定义和先行各种软起动装置的技术特点

2.1电动机软起动的定义运用串接于电网和电动机之间的、导通能力可控的软起动装置，令电动机以小于其堵转值的电流使电动机的转速平缓上升，直至起动完成再投全电压，即为软起动。软起动可减小电动机硬起动（即直接起动）引起的电网电压降，不妨碍共网其它电气设备的正常运行，可减小电动机的冲击电流，避免它所造成的电动机过大的局部温升，从而延长电动机寿命，可减少电磁干扰，确保周边电气仪表的正常运行，可减小机械冲力，减缓对所驱动的机械设备（轴、啮合齿轮等）的冲击。

2.2我公司选用磁控软起动装置的原因当前可采用的软起动装置主要类型是：变频器软起动、晶闸管软起动、磁控软起动和液阻软起动。我们对磁控软起动装置的比较特点作了如下的分析：

2.2.1与高压变频器软起动装置比较：变频器起动高压电动机是目前最理想的起动装置，它性能优越且参数设置方便，但变频器一般用于调速，若仅作为起动装置，其优越性无法充分体现。与之相比，磁控软起动装置价格便宜（约为高压变频器软起动装置价格的1/4～1/8），性价比高，可实施性好。

2.2.2与液体电阻软起动装置比较：液体电阻软起动装置具有不产生高次谐波，价格低的优点，但其装置的体积大，且需定期给液箱补水，给极板作清洁处理，起动重复性差。与之相比，磁控软起动装置体积小、维护方便、性能稳定，而且价格上也不相上下。

2.2.3与晶闸管软起动装置比较：晶闸管软起动装置具有起动平稳、体积小，结构紧凑，起动重复性好，保护周全等优点，但是晶闸管高压产品的价格太高、引起的高次谐波较严重。磁控软起动装置具有其所具有的几乎全部功能，但价格便宜、高次谐波污染不严重。我们认为，磁控软起动的性价比占优。而且，当时天津市先导倍尔电气有限公司在国内已经有40多台的业绩。所以，我们在2004年决定选用该公司生产的磁控软起动系列产品。 3

、 磁控软起动装置简介

3.1工作原理磁控软起动是从电抗器软起动衍生出来的，用电抗器串在电动机定子侧实现降压是两者的共同点，磁控软起动的主要特点是用饱和电抗器取代电抗器。在电动机起动过程中，通过反馈自动控制电抗器铁芯的饱和程度，调节交流绕组的电抗，实现电机恒流软起动。

3.2装置构成磁控软起动装置包括饱和电抗器和励磁2部分。饱和电抗器由铁芯和绕组组成，绕组分为交流绕组和直流励磁绕组。直流励磁主回路是三相全控桥整流电路，调节器由西门子公司的PLC（可编程控制器）S7-224及先导公司生产的脉冲放大板组成。

3. 3技术特点

1）起动平滑通过闭环控制，使电机恒流，起动平滑，减小了电网压降，大大减小了对压缩机机械传动系统的冲击，起动完成后短接已经充分饱和了的饱和电抗器，几乎不引起二次冲击电流。

2）起动参数便于调整控制的核心部分为S7-224，结构简单，性能可靠，设定灵活。通过简易的参数设定，可使电动机起动电流倍数在一定范围内连续可调。

3）具有全数字的特点有人机界面，可设定起动参数并有显示和记录事件的功能。

4）起动重复性好起动时间曲线不受起动次数和季候影响，热态、冷态的起动时间基本一致。

5）仿真准确软起动装置供应方能够针对每台软起动的个例，提供具有相当准确性的软起动仿真。

4、磁控软起动在本公司16000m3/h空压机组上的运用

4.1空压机、氧压机、氮压机驱动电动机的额定参数（表1）空分设备 电机类型 电机型号 容量（KW） 电压 （KV） 电流（A） 转速（r/min） 功率因数空压机 同步机 T8100-2/1500 8100 6 887 1500 0.9 氧压机 异步机 YKOS3700-2 3700 6 408 2985 0.907 氮压机 异步机 YK3400-2 3400 6 373 2986 0.911 表1 空压机、氧压机、氮压机驱动电动机的额定参数表

4.2 磁控软起动装置的参数设置及实际运行情况 空压机、氧压机、氮压机软起动我们都选择了RQD-D7型磁控软起动装置。在我们的配合下，以上3台装置已于2005年2～3月先后投入运行。空压机、氧压机、氮压机软起动的参数设定和投运情况见表2。 空压机组 8100KW空压机 3700KW氧压机 3400KW氮压机设定 起动倍数 2.3 3.2 3.6 运行实际 直流电流 300A以内 280A以内 285A以内 起动倍数 2.4 3.2 3.62 起动时间(s) 27 26 27 电网压降 10.9% 8.9% 9.1% 表2 空压机、氧压机、氮压机软起动的参数设定和投运情况表

4.3磁控软起动装置的优点：

4.3.1磁控软起动一次起动成功率较高，性能稳定，操作维护方便，就我们公司的情况来看成功率为100％，没出现过因软起动装置本身问题起动不成功的问题。

4.3.2在软起动装置里，饱和电抗器起高、低压隔离和功率放大的双重作用，与晶闸管软起动装置比较，具有安全性高，成本低的特点。

4.3.3应用PLC，实现对磁饱和电抗器的闭环控制，使起动电流平稳，起动电流大小可以根据电网情况灵活设置，并具有网络通讯功能。

4.3.4成功地将饱和电抗器合为一个空气自然冷却的整体，共用一个直流励磁绕组，很好地解决了线圈之间的兼容和配合问题，装置中的所有电柜都能够安装在主电室内。

4.3.5软起动方式是3倍左右额定的恒流软起动，软起动时间为20~30秒，软起动重复性好，完全满足生产工艺要求。

4.4 暴露出的缺点和问题：

4.4.1 起动时装置中的饱和电抗器会发出一定的噪音。

4.4.2 为氮压机软起动配套的旁路真空断路器性能欠佳，出现过合不上、突然断开的情况，影响整个软起动装置的可靠性。

4.4.3 驱动氧压机和氮压机的2台异步电动机的起动电流倍数偏高。

5、结束语采用PLC控制的磁控软起动装置进行大型高压电动机的软起动，可将起动冲击电流控制在电网和电机容许的范围之内，且起动过程平稳，电网电压波动较小，满足了电机起动的需要，从而保证了16000m3/h空压机组的正常运行。

参考文献 1、高越农. 《浅谈电动机软起动》国际自动化商情,2002.9.

2、许实章. 《电机学》 北京:机械工业出版社,1996.

3、李焦明. 《3种新型高压电动机软起动装置评介》水泥,2003.7

4、王正茂 《电机学》 西安交通大学出版社,2000.

5、高越农 磁控软起动 电气时代 2002.10

6、李炳铨等 磁控软起动在锦石化的应用 电气时代 2004.10