高压电动机软起动柜简介

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1、1高压电动机软起动柜简介梁海涛2引言最近温家宝总理在十届全国人大四次会议上，提 出了资源节约工作要抓好六项措施，其中的第三项： 要大力推动以节能降耗为重点的设备更新和技术改造 ，加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的工艺、设备和 产品。目前企业中普遍存在供电设施的容量远远大于实 际用电设备的容量的情况，甚至在二倍以上。其中一 个主要原因是企业的主要用电负荷是电动机，为了满 足电动机直接起动时不会引起超过标准规定的电网压 降。往往考虑放大供电电网容量。而在一些先进工业 化国家正好相反，电动机大都采用软起动柜以降低起 动电流，采用较小的供电电网，提高用电设备容量/供 电设备容量的比例，从而节约总投资和节

2、约运行电耗 。第一章 高压电动机软起动相关知识简介1.1电动机起动的概念电动机的起动是指电机转子由静止不动到达稳定转速运行的过程。 1.2电动机直接全压起动的危害性及软起动好处：1.2.1 引起电网电压波动，影响同电网其它设备的运行交流电动机在全压直接起动时，起动电流会达到额定电流的47 倍，当电机的容量相对较大时，该起动电流会引起电网电压的急剧下 降，影响同电网其它设备的正常运行。 软起动时，起动电流一般为额定电流的23倍，电网电压波动率一般 在10%以内，对其它设备的影响非常小。34第一章 高压电动机软起动相关知识简介1.2.2对电 网的影响：超大型电机直接起动的大电流对电 网的冲击几乎类

3、似于三相短 路对电 网的冲击，容易引发功率振荡，使电网失去稳定。起动电 流中含有大量的高次谐波，会与电网电路参数引起高频 谐振，造成继电 保护误动 作、自动控制失灵等故障。软起动时 起动电 流大幅度降低，以上影响可完全免除。1.2.3伤害电机绝缘，降低电机寿命大电流产生的焦耳热反复作用于导线外绝缘，使绝缘加速老化 寿命降低。大电流产生的机械力使导线相互摩擦，降低绝缘寿命。5第一章 高压电动机软起动相关知识简介高压开关合闸时触头的抖动现象会在电机定子绕组上产生操作过 电压，有时会达到外加电压的5倍以上，这样高的过电压会对电机绝 缘造成极大伤害。软起动时，最大电流降低一半左右，瞬间发热量仅为直起的

4、1/4 左右，绝缘寿命会大大延长；软起时电机端电压可以从零起调，可完 全免除过电压伤害。 1.2.4电动力对电机的伤害大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会造 成夹紧松动、线圈变形、鼠笼条断裂等故障。软起动时，由于最大电流小，则冲击力大大减轻。6第一章 高压电动机软起动相关知识简介1.2.5对机械设备的伤害全压直接起动时的起动转矩大约为额定转矩的2倍，这么大的力 矩突然加在静止的机械设备上，会加速齿轮磨损甚至打齿、加速皮带 磨损甚至拉断皮带、加速风叶疲劳甚至折断风叶等等。软起动的转矩不会超过额定转矩，上述弊端可以完全克服。当采用减压起动时，上述危害只有一定程度的降低；当采用软起

5、 动时，上述危害几乎完全消失；独立变压器供电方式直接起动只能在 电网电压波动方面有所缓解，而其它方面的危害都照样存在。7第一章 高压电动机软起动相关知识简介超大型电动机的价值都很高，在生产中也都起着核心作用。 它的一点故障便会造成很大的经济损失，对它采用完善的保护是 非常必要的。比如说对一台电机我们不能指望它的各处绝缘都是 完全一致的，可能在某一点就有个薄弱环节，出厂试验时它能通 过，但在长时间的冲击下这个薄弱环节会逐渐首先显露出来，使 其寿命缩短。如果我们采取软起动，则可以大大延长电机的使用 寿命。 软起动柜虽然工作时间短，但其重要作用不可轻视，应该引 起我们的高度重视。从电机系统节能的角度

6、看，使用软起动可以 取消独立供电变压器，具有很大的节电效果。8第二章 国内外产品状况及主要生产厂家2.1国内外产品主要状况尽管低压软起动柜和高压软起动柜的基本原理一致，但高压 软起动柜存在的诸多技术难题（晶闸管的可靠驱动、快速检测、强 电磁干扰环境中信号的准确检测等）使得在低压软起动柜在遍地开 花的情况下，高压软起动柜的成熟产品并不多见。目前国内厂家多采用采购国外核心模块然后自己再组装的模式 如唐山开诚公司采用罗克韦尔公司核心模块生产隔爆型高压电动机 软起动柜。国外主要生产厂家： 罗克韦尔（美国）、摩托托尼（美国）、本秀（美国） 国内主要生产厂家： 上海所肯和平（新加坡索肯公司和上海和平公司合

7、资）、 上海雷诺尔、上海聚友、上海追日、哈尔滨九洲、哈尔滨帕特尔 、长沙奥托、唐山开诚等。9第三章 高压电动机软起动柜主要类型3.1磁控式软起动柜原理：利用磁放大器原理制造的串联在电源和电动机之间的三相饱和电 抗器构成的软启动装置（靠改变铁芯的磁饱和度来改变其电抗值，从 而改变其与电机的分压）缺点：电机端电压的调节范围小。容易起动失败（关键是最大电抗值的选择）。由于始终工作在饱和区附近，铁芯磁通量很大，铁损很大，激磁功率 很大这也引起绕组和铁芯发热。10第三章 高压电动机软起动柜主要类型由于发热，连续起动性能非常差。只能以恒流方式工作，且电流不能较小，故在上电时对电网 有冲击，电机转速也一下子

8、上升到某一数值，这对于安装非常精 密的轴流风机叶片来说，是非常不利的，会增加风机的故障率。靠分压减压起动，电机端电压与电机容量（阻抗）有关，如 果用磁控式软起动器起动多台电机，则容量不能相差较多，否则 大电机阻抗小、分压低、电流小；小电机阻抗大、分压高、电流 大，另外由于磁控式软起动器的连续起动性能差，一拖多也无实 际意义。11。 第三章 高压电动机软起动柜主要类型3.2水阻式软起动柜（生产厂家湖北较多）原理：顾名思义就是在电机定子回路（笼型电机）或转子回 路（绕线电 机）中串入液态电 阻，电机在起动过 程中液态电 阻阻 值在预定的时间 内自动无级减小，直至阻值接近为零，将液阻自 动切除，电机

9、投入正常运行。缺点：液阻箱体积大，起动有温升-软起动重复性差。控制功能低下-移动极板需要有一套伺服机构，它的移动速 度较慢，难以实现起动方式的多样化12第三章 高压电动机软起动柜主要类型维护困难-液阻软起动需要维护，液箱中的水，需要定期补充， 在高压回路里加水作业有很大危险性，电极板长期浸泡于电解液中 ，表面会有一定的锈蚀，需要作表面处理 。 对环境温度要求高-液阻软起动装置不适合置放在易结冰或颠 簸的现场13第三章 高压电动机软起动柜主要类型3.3晶闸管式软起动柜 原理：运用不同的方法，控制串接于电源与被控电机之间的三相反 并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压从零以预设函数关系 逐渐上升，

10、直至起动结束，赋予电机全电压，从而实现电动机软 起动。在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增 加。 设计难点：由于采用可控硅串并联方法，因此对元器件特性参数的 一致性及元器件触发和监控单元的可靠性要求很高。（串联时的 均压性能、并联时均流性能）14第三章 高压电动机软起动柜主要类型软起动方式 液阻 晶闸管 磁控 变频器 综合评价 一般 较好 较好 很好 实现软停止 难 容易 较易 非常容易 电机保护 一般 完善 完善 最完善 高次谐波 小 大 较大 较大 价格比 1 510 12 820 体积比 1 0.2 0.30.5 0.10.2 噪音 小 较小 较大 较小 能否串联在转子中

11、可以 不可以 不可以 不可以 维护工作量 大 小 小 最小 环境要求 高 低 一般 高15第四章 我公司产品的主要优势4.1我们生产的高压电动机软起动柜是与河北工业大学合作开发的产品 ，我们拥有完全的知识产权。 4.2我们完全掌握产品的核心技术与国内外同行相比具有价格优势 4.3我们的产品具有两项发明专利技术晶闸管动态安全监测与保护技术-快速检测出降容元器件并采 取相应措施，避免事故扩大。晶闸管触发单元高频恒流源供电技术-确保每只晶闸管可靠开通 ，工作状态稳定。 4.4由于我们掌握产品的核心技术，我们可对用户提供稳定、及时的技 术支持和服务。16第五章 应用领域及商务模式5.1应用领域中高压电

12、动机软起动柜应用领域非常广泛，可应用于冶金、 石油、化工、水利、电力、轻工、采矿、市政工程、建材、制药 、港口等领域。通俗的讲凡是应用大功率电机的地方都要用软起 动柜（我们的产品目前主要针对交流异步鼠笼式电动机） 5.2 防爆相关说明现场设备的防爆技术包括隔爆型（如增安、气密、浇封等） 和本质安全型两类。隔爆型防爆是防爆中的一种形式， 隔爆型为 隔爆外壳型，主要考虑外壳强度，以及间隙大小，保证内部所发 生的火花不会引起外部爆炸。第五章 应用领域及商务模式与隔爆型技术相比，本质安全技术采取抑制点火源能量作为防爆 手段，可以带来一系列的优点：结构简单、体积小、重量轻、在带电 情况下进行维护和更换、

13、安全可靠性高、适用范围广。实现本质安全的关键技术为低功耗技术和本安防爆技术。但在我 国目前的技术条件下，因为价格和其它因素，通常采用隔爆型防爆技 术。5.3商务模式这对各地不同情况及商务关系程度基本有以下几种模式：公开招标、议标、分包等17第六章 高压电动机软起动柜构成6.1高压软起动柜柜体及附件 6.2和系统容量相适应的大功率晶闸管（6KV产品每相6个，10KV产品每 相10个）。 6.3进线真空接触器及旁路真空接触器 6.4和系统容量相适应的PT、CT 6.5晶闸管的驱动和监测单元 6.6系统的信号采集和处理单元 6.7系统的显示单元18第七章 采用高压软起动柜节省费用概算7.1投资比较以

14、800KW水泵为例说明如下：采用直接起动方案，需要的供电变压器容量为4500KVA。如采用 固态软起动柜的方案，则供电变压器的容量只需要2500KVA，但需要 增加1面上海雷诺尔电气有限公司的RNMV-60150高压固态软起动柜 两个方案投资比较如下：采用直接起动方案在采用环氧浇注干式变压器的情况下，4500KVA 比2500KVA价格多出约29万元，另外国家发改委规定，上海市电力公 司对多回路供电按每KVA收取290元的高可靠性供电费，这样每回路 4500KVA比2500KVA要多收（4500-2500）*290=58万元采用固态软启动器柜方案，则需增加1面RNMV-60150软起动柜价 值26万元。所以直接起动方案比采用固态软起动柜方案，投资反而要 增加29+58-26=61万元。19第七章 采用高压软起动柜节省费用概算7.2运行成本比较 二种方案的负载功率是一样的，但配电变压器的损耗则不一样。 2500KVA的变压器空载损耗约为3750W,而4500