高压电机软启动的方法(2)

4. 绕线式电动机及其拖动系统

绕线式电机拖动系统如图3所示：电机启动时，在转子回路串一个电阻R，启动结束后，将串入的转子电阻短路。绕线式电机水电阻变化原理同鼠笼电机一样，所不同的是，水电阻串入电机的转子回路，它在降低电机启动电流的同时，增加电机的启动转矩。绕线式电机转子串入三相对称电阻后:上述公式与鼠笼电机最大的区别在于：鼠笼电机启动电阻只增加了启动转矩的分母，即它在减少了电机的启动电流的同时，减少了电机的启动转矩；并且，电机在启动过程中是一个感性负载，电源电压全部加在启动电阻上，增加了启动电阻的功率消耗。绕线式电机，正好克服了上述不足。当Rst》（x1+x2）时，电机的转矩与Rst/S成反比，电流与Rst/S成反比；转子输出电压与转差率S成正比。根据这一关系，在风机启动阻力转矩的基础上，加上电机的额定转矩就是电机以额定转矩100%加速启动，并可制出电机的转速、转矩、电流和电阻上的功率损耗表2。

转差率 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.05 0.02 平均

转速 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 0.95 0.98

电机电流 1.11 1.09 1.08 1.08 1.08 1.10 1.12 1.15 1.18 1.23 1.26 1.31 1.15

电阻上电压降 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.05 0.02 0.46

电机输出转矩 1.11   1.09   1.08   1.08   1.08   1.10   1.12   1.15   1.18   1.23   1.26   1.31   1.15

水电阻功率 1.11 0.98 0.86 0.76 0.65 0.55 0.45 0.34 0.24 0.12 0.06 0.03 0.51

从表2可以清楚的看出，绕线式电动机在启动电流比鼠笼电机减少了近1/2倍的情况下，启动转矩增加4倍以上，启动时间减少到1/10倍(6.9秒)，在启动电阻上消耗的电能减少了33倍（1.3Kw）左右（只就使14.4kg水从20℃加热到100℃）。

该拖动系统：绕线电机约需23万元、三相变阻器＋短路开关柜约需10万元；需增加三根3×240mm2低压电缆作为转子电流引出线，每根长度按30米计，加上6个电缆头，约需2.5万元，在不计基建费用的情况下，总计费用将达到35.5万元。

5. 无刷自控电机及其实现方法

无刷自控电机拖动系统如图4所示，它无需增加启动控制柜和复杂的控制装置，只需一个运行开关柜，就可实现电机的软启动。它的主要电气性能同绕线式异步电动机加装水电阻式软启动器相当，所不同的是：电机的启动过程中，串入转子内的启动电阻，随着电机转速的升高，其阻值按电机转速平方规律自动减少，并在电机转速达到额定转速90%左右时，启动电阻降为零。它保证了启动装置与电机启动过程完全同步，并克服了绕线式电机滑环和碳刷、鼠笼电机复杂的启动装置和过高的成本造成的危害。

它可以从以下三个方面实现（假设已有鼠笼电机直接启动系统）

A. 购买一台无刷自控电机，取代现有鼠笼电机即可。该电机是按加装无刷自控电机启动器设计，去掉了绕线电机滑环、碳刷及防止碳粉入侵电机绕组等装置。它不但降低了电机的制造成本（电机+启动装置约25万元），还提高了电机的效率约0.1%左右。

B. 购买一台绕线式异步电动机（约23万元）和一套无刷自控电机软启动器（约2.5万元）,去掉绕线式异步电动机内的碳刷和滑环，安装无刷自控电机软启动器，就变成了一台无刷自控电机。

C. 保留电机定子及其附属装置不变，将原鼠笼转子更换成无刷自控电机转子（全部改造费约需17万元）即可。

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