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內容簡(jiǎn)介： 中壓電機軟起動(dòng)器現已廣泛的應用于冶金、石化、醫藥、市政等領(lǐng)域。采用傳統的起動(dòng)方案存在諸多缺陷，而對于大容量設備來(lái)講其問(wèn)題就更為突出，隨著(zhù)軟起動(dòng)器不斷的在生產(chǎn)實(shí)踐中大量的應用，選擇軟起動(dòng)電動(dòng)機，將是未來(lái)的必然趨勢。

　　一、引言

　　電力電子技術(shù)是應用于電子技術(shù)領(lǐng)域的電子技術(shù)，是與電子、控制、電力緊密相關(guān)的學(xué)科，1957年晶閘管問(wèn)世，帶來(lái)了電力電子學(xué)的革命，電力電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。

　　晶閘管是晶體閘流管的簡(jiǎn)稱(chēng)，又稱(chēng)作可控硅整流器，也被簡(jiǎn)稱(chēng)為可控硅。其特點(diǎn)是開(kāi)通時(shí)刻可以控制，電流過(guò)零時(shí)關(guān)斷，為半控性器件。晶閘管發(fā)明之初，由于其各方面性能明顯勝過(guò)以前的汞弧整流器，因而受到普遍歡迎，從此開(kāi)辟了電力電子技術(shù)迅速發(fā)展的新時(shí)代。20世紀80年代以來(lái)，晶閘管的某些應用開(kāi)始被各種性能更好的全控型器件所取代，但由于其能承受的電壓和電流容量仍是目前電力器件中最高的，因此在大容量場(chǎng)合仍具有重要的地位。其特點(diǎn)主要如下：

　　（１）耐壓高：當前已有8500V的產(chǎn)品

　　（２）電流大：當前已有5000A的產(chǎn)品

　　（３）壓降低：導通時(shí)管壓降<2V

　　（４）功率損耗小，壽命長(cháng)

　　（５）耐瞬時(shí)過(guò)電流沖擊能力強等

　　二、中壓（6～10 kV）電機常用的起動(dòng)方法

交流電動(dòng)機是在各種領(lǐng)域中應用最為廣泛的電動(dòng)機，為解決交流電動(dòng)機在起動(dòng)過(guò)程中對電網(wǎng)、機械的沖擊，人們采取過(guò)很多辦法，傳統的有串電阻起動(dòng)、串電抗器起動(dòng)、星—角轉換起動(dòng)、自耦降壓起動(dòng)、變頻起動(dòng)等。

用晶閘管控制的電機軟起動(dòng)裝置是在19世紀出現的。當時(shí)美國航天局有一位“弗蘭克”的工程師取得了一項專(zhuān)利，叫“功率周波控制器”，利用晶閘管反并聯(lián)、調節晶閘管的導通角達到交流調壓的目的，為解決在空載和輕載時(shí)交流異步電動(dòng)機功率因數過(guò)低的問(wèn)題，此技術(shù)得到了應用。后來(lái)又引入電流反饋技術(shù)，使該項控制水平大幅度提高，得到廣泛的采用，美國將采用此技術(shù)的裝置命名為“節電器”。

　　三、電機軟起動(dòng)的好處

　　（1）可減小對電網(wǎng)的沖擊，可降低變壓器的容量

普通鼠籠式電動(dòng)機在空載全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì )達到額定電流的5～7倍。當電動(dòng)機容量相對較大時(shí)，該起動(dòng)電流將引起電網(wǎng)電壓急劇下降，這會(huì )破壞同電網(wǎng)其它設備的正常運行，甚至會(huì )引起電網(wǎng)失去穩定，造成更大的事故。因此，一般要求經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機引起的電壓波動(dòng)不大于10%；偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機引起的電壓波動(dòng)不大于15%。采用軟起動(dòng)后起動(dòng)電流可降為額定電流的1.5～3倍，可大大降低電網(wǎng)電壓的波動(dòng)率。

對于由單獨變壓器供電的電動(dòng)機。當采用直接全壓起動(dòng)時(shí)，要求電動(dòng)機的容量不大于變壓器容量的80%。當采用軟起動(dòng)時(shí)，變壓器的容量可以和電動(dòng)機的視在功率相同（一般為S=1.1PN）。

變壓器——-電動(dòng)機組的等效電路如圖1所示。U0為無(wú)窮大電網(wǎng)。U1為電機端電壓。XT為變壓器的短路阻抗，在額定情況下，當電機電流等于變壓器額定電流時(shí)。XT上的壓降為變壓器的短路電壓值UK。如果軟起動(dòng)時(shí)電機的最大電流為3IN。則XT上的壓降為3UK。中小型電力變壓器的UK=（4～10.5）%UN,大型變壓為UK=（12.5～17.5）%UN,在一般情況下，只要電機起動(dòng)時(shí)的端電壓不低于額定電壓的65%（最大電流時(shí)）即可起動(dòng)成功。

額定運行時(shí)，I=IN、U0-U1=UK、U1=UN。如果按極限情況計算：UK=17.5%;I=3IN。則：U1=U0-3UK=UN-2×17.5%UN=65%UN。也可滿(mǎn)足起動(dòng)要求。其它情況定會(huì )U1＞65%。更不成問(wèn)題。

對于電機和其它負荷共用變壓器的情況，一般要求經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機容量不大于變壓器容量的20%；偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機容量不大于變壓器容量的30%。

如果按全壓直接起時(shí)Imax=6IN，軟起動(dòng)時(shí)Imax=3IN，則從等電流等線(xiàn)路壓降方面考慮，經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機容量可達變壓器容量的40%；偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機容量可達變壓器容量的60%。

　　（2）可減小對電機的傷害，延長(cháng)電機壽命

1.電動(dòng)機直接全壓起動(dòng)時(shí)的大電流在電機定子線(xiàn)圈和轉子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，加大了定子線(xiàn)圈（尤其是端部）與鐵芯的磨損，會(huì )破壞繞組絕緣；鼠籠條上的沖擊力也容易引起斷裂，引起電機故障。電動(dòng)力的大小與電流的平方成正比。直接全壓起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)力是正常額定運行時(shí)電動(dòng)力的36倍（按Imax=6IN）。軟起動(dòng)時(shí)的電動(dòng)力是正常額定運行時(shí)電動(dòng)力的9倍。可見(jiàn)效果是非常明顯的。

2.電動(dòng)機直接全壓起動(dòng)時(shí)的大電流會(huì )使定轉子繞組產(chǎn)生大量的焦耳熱。燒損繞組絕緣，降低電機壽命。軟起動(dòng)可以大大降低發(fā)熱量。提高電機壽命。高熱量的產(chǎn)生在最大電流處。焦耳熱與電流的平方成正比，因此集中的高熱量降低倍。一般軟起動(dòng)時(shí)都是空載或輕載起動(dòng)，最大電流常在2IN左右，這時(shí)高熱量?jì)H為直起的。無(wú)疑對延長(cháng)電機壽命有極大好處。

3.電機直接全壓起動(dòng)時(shí)，額定電壓瞬時(shí)加在電機繞組上。這時(shí)會(huì )產(chǎn)生操作過(guò)電壓，在最不利的情況下過(guò)電壓會(huì )達到額定電壓的5倍，這對電機絕緣將造成極大的傷害。許多電機的損壞發(fā)生在合閘時(shí)就是由于產(chǎn)生操作過(guò)電壓的原因。

　　（3）可減小對機械的傷害，延長(cháng)機械壽命

電動(dòng)機直接全壓起動(dòng)時(shí)的最大轉矩約為額定轉矩的2倍，對于齒輪傳動(dòng)設備來(lái)說(shuō)，很大的沖擊力會(huì )使齒輪磨損加快甚至破碎；對于皮帶傳動(dòng)設備來(lái)說(shuō)，加大了皮帶的磨損甚至拉斷皮帶；對于水泵類(lèi)設備來(lái)說(shuō)，會(huì )產(chǎn)生“水錘效應”損壞管道和葉輪。軟起動(dòng)時(shí)電機緩慢加速，力矩逐步加大，完全免除了上述危害。軟起動(dòng)時(shí)電機轉速緩慢上升，有利于潤滑油脂的充分到位，還免除了干磨現象。這些都極大程度地減小了對電機的傷害，有利于提高機械設備的壽命。

　　四、電力電子技術(shù)的難題

　　（1）用電負荷的單機容量越來(lái)越大，要求電力電子裝置的容量也越來(lái)越大，對電力電子器件的電壓容量和電流容量的要求也就越來(lái)越大，這是當前電力電子技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。當前人們只有靠串并聯(lián)技術(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，但是可靠性一直困擾著(zhù)串并聯(lián)技術(shù)的大量應用。

如果電力電子器件的電壓電流容量得以解決，則擺在人們面前的將是一個(gè)非常美好的前景：交流電網(wǎng)的不可控問(wèn)題將得以解決，使人們從繁雜的計算和對事故的恐慌中解放出來(lái)；所有用電設備將有序工作：無(wú)沖擊、無(wú)負序、無(wú)諧波……

　　（2）串并聯(lián)應用

對較大型的電力電子裝置，當單個(gè)電力電子器件的電壓或電流定額不能滿(mǎn)足要求時(shí)，往往需要將電力電子器件串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)工作。

2.1晶閘管的串聯(lián)

當晶閘管的額定電壓小于實(shí)際要求時(shí)，可以用兩個(gè)以上同型號器件相串聯(lián)。理想串聯(lián)希望各器件承受電壓相等，但實(shí)際上因器件特性之間的差異，一般都會(huì )存在電壓分配不均勻的問(wèn)題。串聯(lián)的器件流過(guò)的漏電流總是相同的，但由于靜態(tài)伏安特性的分散性，各器件所承受的電壓是不等的。當兩個(gè)晶閘管串聯(lián)時(shí)，在同一漏電流IR下所承受的正向電壓是不同的。若外加電壓繼續升高，則承受的電壓高的器件將首先達到轉折電壓而導通，使另一個(gè)器件承擔全部電壓也導通，兩個(gè)器件都失去控制作用。同理，反向時(shí)，因伏安特性不同而不均壓，可能使其中一個(gè)器件先反向擊穿，另一個(gè)隨之擊穿。這種由于器件靜態(tài)特性不同而造成的均壓?jiǎn)?wèn)題稱(chēng)為靜態(tài)不均壓?jiǎn)?wèn)題。

為達到靜態(tài)均壓，首先應選擇參數和特性盡量一致的器件，此外可以采用電阻均壓。RP的阻值應比任何一個(gè)器件阻斷時(shí)的正、反向電阻小的多，這樣才能使每一個(gè)晶閘管分擔的電壓取決于電阻的分壓。

類(lèi)似的，由于器件動(dòng)態(tài)參數和特性的差異造成的不均壓?jiǎn)?wèn)題成為動(dòng)態(tài)不均壓?jiǎn)?wèn)題。為達到動(dòng)態(tài)均壓，同樣首先應選擇動(dòng)態(tài)參數和特性盡量一致的器件，另外，還可以用RC并聯(lián)支路做動(dòng)態(tài)均壓，如圖2b所示。對于晶閘管來(lái)講，采用門(mén)極強脈沖觸發(fā)可以顯著(zhù)減少器件開(kāi)通時(shí)間上的差異。

2.2晶閘管的并聯(lián)

大功率晶閘管裝置中，常用多個(gè)器件并聯(lián)來(lái)承擔較大的電流。當晶閘管并聯(lián)時(shí)就會(huì )分別因靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性參數的差異而存在電流分配不均勻的問(wèn)題。均流不佳，有的器件電流不足，有的過(guò)載，有礙提高整個(gè)裝置的輸出，甚至造成器件和裝置的損壞。均流的首要措施是挑選特性參數盡量一致的器件。此外，還可以采用均流電抗器。同樣，采用門(mén)極強脈沖觸發(fā)也有助于動(dòng)態(tài)均流。當需要同時(shí)串聯(lián)和并聯(lián)晶閘管時(shí)，通常采用先串后并的方法聯(lián)接。比較起來(lái)，即使采取冗余設計，串聯(lián)也比并聯(lián)的風(fēng)險性要大些，所以在進(jìn)行電路設計時(shí)，如果通過(guò)電路變換兩種方法都能達到要求，應首選并聯(lián)，均流的實(shí)現相對容易些。

　　五、軟起動(dòng)裝置性能的比較

目前國內外的中高壓軟起動(dòng)產(chǎn)品主要有兩種，一種為應用高壓變頻器軟起動(dòng)另一種應用可控硅做軟起動(dòng)，在此筆者簡(jiǎn)要的介紹一下兩種裝置的性能。

　　（1）高壓變頻器軟起動(dòng)

變頻器裝置主要是用在交流電機的調速上，具有明顯的節能效果。如果把它用在電機軟起動(dòng)上，則不應再把它的調速性能與我公司產(chǎn)品相比較。把變頻裝置用來(lái)做軟起動(dòng)，在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中電機不會(huì )有過(guò)流現象，起動(dòng)轉矩大，具有很好的起動(dòng)性能。但對于起動(dòng)轉矩小的風(fēng)機水泵類(lèi)負荷，變頻裝置的這一優(yōu)點(diǎn)則表現不出來(lái)。同時(shí)還存在以下不足：

1.變頻技術(shù)還處于發(fā)展階段，由于開(kāi)關(guān)損耗還比較大，所以可靠性還比較低，故障率比較高，屬于可維修性設備。各單位往往由于維修技術(shù)跟不上而造成停工時(shí)間長(cháng)，某鋼鐵公司曾發(fā)生35000KW高爐鼓風(fēng)機一個(gè)多星期才起動(dòng)起來(lái)的事例。也有擱置一旁不敢用的情況。

2.變頻裝置輸出電壓中，諧波的含量大，會(huì )在電機齒槽上產(chǎn)生局部過(guò)熱現象，燒毀絕緣，影響電機使用壽命。在調速應用時(shí)要使用特殊設計的變頻電機就是這個(gè)原因。

3.用變頻裝置做軟起動(dòng)，當達到亞同步轉速要從變頻電源向工頻電源切換時(shí)，必須有良好的同步功能（有的變頻裝置不具備此功能），否則會(huì )產(chǎn)生機械沖擊，損傷機械設備。

4.變頻裝置價(jià)格昂貴

5.變頻裝置電路原理復雜，對維修技術(shù)水平要求高，維修時(shí)間長(cháng)。

　　　　六、結語(yǔ)

中壓電機軟起動(dòng)器現已廣泛的應用于冶金、石化、醫藥、市政等領(lǐng)域。采用傳統的起動(dòng)方案存在諸多缺陷，而對于大容量設備來(lái)講其問(wèn)題就更為突出，隨著(zhù)軟起動(dòng)器不斷的在生產(chǎn)實(shí)踐中大量的應用，選擇軟起動(dòng)電動(dòng)機，將是未來(lái)的必然趨勢。

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中國2020年交流電機行業(yè)發(fā)展前景分析報告
　　交流電機是一個(gè)非常廣義分類(lèi)，電機本身的種類(lèi)就是非常大的，交流電機本身也可以分低速跟高速，低速的可以叫低速電機、交流低速電機，高速的可以叫高速電機，高速電動(dòng)機，交流高速電機，而高速電機又可以被稱(chēng)為電主軸，高速電主軸等等。

西安西瑪電機的保護措施有哪些？
　　西瑪電機保護的發(fā)展現狀：目前，電機保護已從機械式向電子式、智能化方向發(fā)展，可直接顯示電機的電流、電壓、溫度等參數，靈敏度高，可靠性高，功能多，故障排除。

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　　高壓電機的修理價(jià)格通常是根據故障情況來(lái)計算的。對于需要大修繞組的高壓電機，可參考高壓電機功率。修理高壓電機還沒(méi)有固定的價(jià)格，各地的價(jià)格也不盡相同。現在一般的價(jià)格是以每千瓦的價(jià)格為基礎的。

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　　通電前應檢查所接電源是否符合要求。通電后應先點(diǎn)動(dòng)，然后驗證西安西瑪電機的電氣設備的各個(gè)部分的工作是否正確和操作順序是否正常。特別要注意驗證急停器件的動(dòng)作是否正確。驗證時(shí)，如有異常情況，必須立即切斷電源查明原因。

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　　西安西瑪防爆電機的原理是：設置在特殊殼體內的裝藥構件的電機、具有外殼的殼體和由火花或電氣元件爆炸混合物產(chǎn)生的電弧將殼體內的作用分開(kāi)，爆炸混合器。可再點(diǎn)燃外殼的點(diǎn)火電器，外殼不被破壞，而是由電弧爆炸產(chǎn)生的爆炸壓力，外殼的爆炸產(chǎn)品是增壓外殼，防止外殼的爆炸，爆炸不會(huì )引起燃燒。混合爆炸。

無(wú)刷電機行業(yè)發(fā)展現狀及趨勢分析。
　　由于無(wú)刷電機價(jià)格昂貴，這使得許多公司特別喜歡使用產(chǎn)品代替刷電機，導致大型企業(yè)應用的成本增加，所以潛在的需求有足夠的空間用于未來(lái)的發(fā)展，但尚未得到充分的重視。

西瑪電機生產(chǎn)的高效電機有多大效率？
　　為了使西瑪電機獲得高效電機，需要從設計、材料和工藝方面改進(jìn)電機，以減少不必要的損耗，并提高效。例如，在實(shí)際電機中使用更合理的定子和轉子槽、風(fēng)扇參數和正弦繞組。

步進(jìn)電機主要應用在哪些設備上？
　　步進(jìn)電機主要用于一些有定位要求的場(chǎng)合，例如：線(xiàn)切割的工作臺拖動(dòng)，植毛機工作臺(毛孔定位)，包裝機(定長(cháng)度)，基本上涉及到定位的場(chǎng)合都用得到。

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　　隨著(zhù)電機行業(yè)的不斷發(fā)展，電機產(chǎn)品的外延和內涵也不斷拓展，減速電機的通用性逐漸向專(zhuān)用性方向發(fā)展，打破了過(guò)去同樣的電機分別用于不同負載類(lèi)型、不同使用場(chǎng)合的局面。減速電機正向智能化、自動(dòng)化、專(zhuān)用性、特殊性、個(gè)性化方向發(fā)展。

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