時間:2011-11-14 17:07:56來源:caijuan
摘要:本文較詳細(xì)地論述了磁閥式高壓軟起動器的特點(diǎn)、工作原理、調(diào)感原理、技術(shù)優(yōu)勢與各種軟起動器性能比較、產(chǎn)品選型、一次接線方案、規(guī)格尺寸、安裝基礎(chǔ)等事宜。閱讀此文,可全面了解該產(chǎn)品,便于選擇與應(yīng)用之需。
引言
武漢海澳電氣有限公司是一家專業(yè)從事磁閥式高壓電機(jī)軟起動器及磁閥式高壓動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)母咝录夹g(shù)企業(yè)。HDQ型磁閥式高壓固態(tài)軟起動裝置系該公司創(chuàng)新成果,獲兩項(xiàng)國家授權(quán)專利:“高壓電機(jī)六柱式三相自勵磁控軟起動裝置”(ZL200720088306.2)和“高壓電機(jī)四柱式單相自勵磁控軟起動裝置”(ZL200720088304.3).該技術(shù)成果已通過湖北省科技廳組織的專家鑒定,達(dá)到國際先進(jìn)水平。
磁閥式高壓電機(jī)軟起動技術(shù)以磁閥式可控電抗器為核心,配合晶閘管控制器件,通過控制晶閘管導(dǎo)通角,改變調(diào)節(jié)直流控制電流和電抗器鐵心磁閥的磁阻,達(dá)到平滑調(diào)節(jié)電抗器感抗的目的。可控電抗器磁閥的作用與晶閘管閥類似,用于控制高壓電機(jī)起動電流大小。將磁閥取代晶閘管閥,克服了后者耐壓受限、容量受限、對波形破壞嚴(yán)重的缺點(diǎn),尤其適合高壓超大功率電機(jī)軟起動,這是該公司產(chǎn)品的鮮明特色和專利技術(shù)。磁閥式高壓大電機(jī)軟起動技術(shù)具有控制效率高、調(diào)節(jié)范圍寬、響應(yīng)速度快、無諧波污染、無漏磁、噪音低、損耗小、無需外加勵磁電源等顯著優(yōu)點(diǎn)。
該公司生產(chǎn)的磁閥式高壓電機(jī)軟起動裝置已廣泛服務(wù)于電力、冶金、石化、市政、水利等行業(yè),憑借先進(jìn)的技術(shù)、可靠的質(zhì)量、完善的服務(wù)贏得了用戶的廣泛贊譽(yù)。
該公司嚴(yán)格貫徹執(zhí)行ISO9001:2008質(zhì)量管理體系及現(xiàn)代企業(yè)管理模式,在器件選型采購、產(chǎn)品制造、工藝控制、試驗(yàn)檢測、售前售中售后服務(wù)等均已形成嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范的管理程序,確保用戶得到優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和周到的服務(wù)。
將磁閥式可控電抗器應(yīng)用于高壓電機(jī)軟起動是該公司的獨(dú)創(chuàng)和專利技術(shù),請認(rèn)準(zhǔn)《柏超磁控》商標(biāo)。
一、磁閥式高壓固態(tài)軟起動工作原理
磁閥式高壓固態(tài)軟起動是將電抗值可調(diào)的磁閥電抗器與電機(jī)定子繞組串聯(lián)(參見圖1、圖2),實(shí)現(xiàn)降壓軟起動。電機(jī)起動時,斷路器閉合,電抗器電抗值很大,將起動電流限制在1.5~2.5倍額定電流之間,隨后,磁閥電抗器的電抗值迅速自動調(diào)節(jié),在數(shù)秒時間內(nèi)將起動電流鎖定在設(shè)定的1.5~3.5倍額定電流值(例如2.6倍)。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的增加,磁閥電抗器的電抗值逐漸減小,以保持電機(jī)電流為恒定值,實(shí)現(xiàn)恒流起動。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速,電機(jī)電流下降到1.1倍時,旁路開關(guān)閉合,將磁閥電抗器切除,電機(jī)平滑過渡到全壓運(yùn)行方式。整個起動過程中,電機(jī)電流十分穩(wěn)定,轉(zhuǎn)速平穩(wěn)上升,無任何二次沖擊(參見圖3)。本磁閥高壓軟起動優(yōu)良性能已得到大量用戶的一致認(rèn)同,堪稱固態(tài)軟起動裝置中的“寶馬”、“奔馳”。
圖1高壓小容量電機(jī)接線(前端)
圖2高壓大容量電機(jī)接線(后端)
圖3電機(jī)現(xiàn)場起動曲線(橫坐標(biāo)時間60秒)
二、磁閥式電抗器調(diào)感原理
磁閥電抗器是本高壓固態(tài)軟起動的核心部件,其內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構(gòu),無運(yùn)動部件,工作可靠性高?,F(xiàn)以單相電抗器為例說明,其原理接線如圖4所示。
電抗器鐵心由兩個并聯(lián)的工作主鐵心柱及交流旁路鐵心組成,主鐵心柱上分別對稱地繞有匝數(shù)為的兩個線圈。每柱的繞組有抽頭比為δ=的抽頭,它們之間接有可控硅T1、T2,不同鐵心的上下兩個主繞組交叉連接,續(xù)流二極管則橫跨在交叉端點(diǎn)上,繞組兩段串入起動電機(jī)回路。
電抗器工作時,可控硅T1、T2兩端電壓為系統(tǒng)額定電壓的5%左右。輪流導(dǎo)通可控硅T1、T2,可在回路中產(chǎn)生直流控制電流,使電抗器磁閥鐵心飽和,從而實(shí)現(xiàn)電抗值的連續(xù)可調(diào)。磁閥電抗器輸出電流大小取決于可控硅T1、T2的導(dǎo)通時間,導(dǎo)通時間越長,則產(chǎn)生的直流控制電流越強(qiáng),磁閥鐵心的磁阻越大,電抗器感抗值越小。
磁閥電抗器采用了創(chuàng)新的磁閥結(jié)構(gòu)、極限磁飽和技術(shù)。在磁閥電抗器整個容量調(diào)節(jié)范圍內(nèi),非磁閥段鐵心始終工作于鐵磁特性的不飽和線性區(qū),磁阻相對處于飽和工作狀態(tài)的磁閥忽略不計(jì)。鐵心磁閥的磁飽和度設(shè)計(jì)接近極限值,可使所產(chǎn)生的諧波很?。ā?%額定電流),大大低于晶閘管固態(tài)軟起動產(chǎn)品所產(chǎn)生的諧波。
用于高壓軟起動的磁閥電抗器經(jīng)特殊設(shè)計(jì),性能優(yōu)良:電抗值調(diào)節(jié)范圍寬廣(最大電抗值與最小電抗值之比為10倍以上),產(chǎn)生諧波?。ā?%額定電流),噪音低,結(jié)構(gòu)緊湊,可靠性高。
三、HDQ型磁閥式高壓固態(tài)軟起動裝置技術(shù)優(yōu)勢
1.將磁閥取代晶閘管閥組,可靠性極高,且免維護(hù);
2.原創(chuàng)、先進(jìn)的磁閥結(jié)構(gòu)和極限磁飽和技術(shù),起動性能優(yōu)異;
a.電抗器電抗值調(diào)節(jié)范圍寬,起動電流可以在1.5~4.0倍額定電流范圍內(nèi)任意設(shè)定;(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為2.0Ie~3.5Ie)
b.起動電流諧波很小,噪音水平低;
c.起動電流曲線可以根據(jù)需要設(shè)定為爬坡方式、恒流方式,并精確鎖定控制;
3.具備軟停止功能;
4.磁閥式可控電抗器本體采用真空浸漬工藝制造,干式敞開結(jié)構(gòu),具有電壓分布均勻,散熱好、機(jī)械強(qiáng)度高、防潮、防腐蝕,使用壽命長等優(yōu)點(diǎn);
5.以西門子PLC作為控制器,應(yīng)用FPGA高性能大規(guī)模集成芯片作為脈沖功率放大和國外品牌觸摸屏作為人機(jī)界面,操作、調(diào)試方便,可靠性高;
6.控制系統(tǒng)可實(shí)時顯示起動曲線并記錄,具有開關(guān)變位信息記錄功能、故障記錄和顯示功能,具備與上位機(jī)的通信功能;
7.采用專利六柱一體化(ZL200720088306.2)或大容量單相四柱式(ZL200720088304.3)結(jié)構(gòu)及磁屏蔽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),噪音水平低,漏磁很??;
8.檢驗(yàn)手段先進(jìn),設(shè)備齊全。電抗器出廠試驗(yàn)嚴(yán)格、齊全,包括:工頻耐壓試驗(yàn)、感應(yīng)耐壓試驗(yàn)、直流大電流溫升試驗(yàn)、可控電抗器跟蹤調(diào)節(jié)測試、軟起動裝置整體聯(lián)調(diào)試驗(yàn)等。特別是考驗(yàn)繞組匝間絕緣的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)是公司的獨(dú)創(chuàng)技術(shù),可在繞組兩端施加2倍額定工作電壓的試驗(yàn)電壓,確保安全。
四、HDQ型磁閥式高壓固態(tài)軟起動與其他軟技術(shù)的比較
1.比較一HDQ型磁閥式軟起動與水電阻起動裝置
起動類型 比較項(xiàng)目 |
磁閥式高壓固態(tài)軟起動 (海澳產(chǎn)品) |
水電阻起動
|
基本原理
|
用電力電子技術(shù),線性改變磁閥式可控電抗器的阻抗 |
用伺服電機(jī)拖動極板,改變液阻大小 |
起動過程可控性
|
起動電流可通過觸摸屏任意設(shè)定并準(zhǔn)確鎖定,誤差≤±0.05 |
靠改變液體濃度改變起動電流 |
體積
|
很?。?面柜) |
大(3面柜) |
起動電流穩(wěn)定性
|
起動電流不受環(huán)境溫度及連續(xù)起動的影響,永久保持設(shè)定值 |
起動電流受環(huán)境溫度及連續(xù)起動的影響大 |
起動次數(shù)限制
|
無起動次數(shù)限制 |
1次 |
調(diào)試
|
用觸摸屏設(shè)定參數(shù),普通技術(shù)人員可5分鐘內(nèi)完成 |
需專業(yè)人員調(diào)試,配液時間長且麻煩 |
維護(hù)
|
20年內(nèi)免維護(hù) |
定期加水 |
安全性
|
高 |
一般(易開鍋) |
使用壽命
|
20年以上 |
5年左右(水箱易老化,絕緣下降,極板易腐蝕) |
高壓執(zhí)行器
|
磁閥式可控電抗器 |
水溶液 |
2.比較二 HDQ型與高壓晶閘管軟起動裝置
起動類型
比較項(xiàng)目 |
磁閥式高壓固態(tài)軟起動 (海澳產(chǎn)品) |
高壓晶閘管軟起動
|
基本原理
|
以低壓小功率晶閘管為核心控制器件,通過改變繞組中直流控制電流大小來改變鐵心磁導(dǎo)率,從而平滑改變高壓繞組阻抗 |
采用多只晶閘管串聯(lián)對主電機(jī)的波形進(jìn)行斬波,達(dá)到調(diào)壓的目的 |
高壓執(zhí)行器
|
磁閥式可控電抗器 |
串聯(lián)晶閘管 |
對晶閘管的要求
|
僅需要低壓小功率晶閘管 |
接于主回路,因單只晶閘管耐壓受限需多只串聯(lián),對觸發(fā)脈沖的同步性及晶閘管的匹配要求極高 |
產(chǎn)生諧波
|
起動電流正弦性很好,產(chǎn)生諧波很小 |
起動電流諧波大,存在較大的附加轉(zhuǎn)矩 |
可靠性
|
過載能力極強(qiáng),保護(hù)簡單 |
串聯(lián)晶閘管保護(hù)監(jiān)控復(fù)雜,環(huán)境耐受能力及過載能力差,維修成本高 |
維護(hù) |
無易損件,易維護(hù) |
需要專業(yè)的維護(hù)技能與專門的備件 |
適用功率范圍 |
高壓可至30000kW以上 |
高壓小功率
|
性價比 |
很高 |
低
|
3.比較三 HDQ型與開關(guān)變壓器起動裝置
起動類型
比較項(xiàng)目 |
磁閥式高壓固態(tài)軟起動 (海澳產(chǎn)品) |
開關(guān)變壓器起動
|
基本原理
|
用低壓晶閘管控制鐵心磁導(dǎo)率,平滑改變阻抗,基于磁放大器原理,晶閘管個數(shù)少,無需串并聯(lián) |
用晶閘管作為開關(guān)元件,分級短接變壓器付邊,原邊阻抗階梯變化,付邊電流很大,產(chǎn)生高熱量,晶閘管需并聯(lián)使用 |
起動曲線
|
1.5倍~4.0倍可任意設(shè)定的恒流曲線,平滑調(diào)節(jié) |
階梯曲線 |
起動次數(shù)要求
|
無限制 |
2次以下 |
可調(diào)性
|
起動電流大小可設(shè)定的范圍為1.5倍~4.0倍 |
不能設(shè)定起動電流 |
結(jié)構(gòu)形式
|
柜式結(jié)構(gòu),干式抗電器與控制系統(tǒng)放置同一柜內(nèi),結(jié)構(gòu)緊湊,體積小 |
油浸式,控制系統(tǒng)與變壓器分開放置,體積大 |
場地要求
|
可放在高壓室、低壓室、現(xiàn)場等任何地方 |
必須單獨(dú)建變壓器室放置 |
諧波
|
小 |
大 |
適用功率范圍
|
高壓可至30000kW以上 |
大功率電機(jī)需兩臺以上變壓器并聯(lián) |
性價比
|
很高 |
低 |
可靠性
|
西門子PLC作為主控制器,配合FPGA的外圍脈沖放大電路和進(jìn)口觸摸屏作為人機(jī)界面,可靠性極高 |
多塊傳統(tǒng)的單片機(jī)控制板,抗干擾能力差,可靠性低 |
4.比較四 HDQ型與其他磁控軟起動裝置
起動類型
比較項(xiàng)目 |
磁閥式高壓固態(tài)軟起動 (海澳產(chǎn)品) |
磁控軟起動
|
基本原理
|
采用創(chuàng)新的磁閥結(jié)構(gòu)和極限性飽和技術(shù) |
傳統(tǒng)的磁飽和技術(shù) |
勵磁系統(tǒng)
|
自勵式結(jié)構(gòu),無需大容量輔助直流勵磁電源,僅需5A/220V控制電源 |
它勵式,需大容量輔助電源提供勵磁。如3000kW電機(jī)需3AC380V200A勵磁電源 |
起動電流穩(wěn)定性 |
起動過程電流波形正弦性好 |
起動過程諧波污染嚴(yán)重
|
可調(diào)性
|
緊磁場耦合技術(shù),電抗值調(diào)節(jié)倍數(shù)大于10倍,起動電流可從1.5倍開始,鎖定直至4.0倍的任意設(shè)定值 |
松耦合結(jié)構(gòu),電抗值調(diào)節(jié)倍數(shù)僅為1.5倍,起動電流固定,不能任意調(diào)整 |
調(diào)試 |
起動電流可通過人機(jī)界面設(shè)定并準(zhǔn)確鎖定,誤差≤±0.05 |
起動電流只能靠更換抽頭來改變
|
噪聲 |
無漏磁,噪音小 |
漏磁大,噪音極大且有震動
|
可靠性 |
西門子PLC作為主控制器,配合FPGA的外圍脈沖放大電路和進(jìn)口觸摸屏作為人機(jī)界面,可靠性極高 |
傳統(tǒng)的單片機(jī)控制裝置可,抗干擾能力差,可靠性低 |
五、產(chǎn)品選型
1.使用范圍
額定電壓3kV~10kV,額定功率100kW~30000kW各類負(fù)載的鼠籠型(同步或異步)電動機(jī)。
2.性能特點(diǎn)
起動電流可在1.5倍~4.0倍額定電流通過觸摸屏人機(jī)界面設(shè)定并鎖定,誤差≤±0.05;
當(dāng)起動電流降至1.1倍額定電流時,控制器發(fā)出短接信號,短接時無二次電流沖擊;
起動過程,電機(jī)加速平穩(wěn),無機(jī)械沖擊;
起動電流不受環(huán)境溫度及連續(xù)起動影響,可連續(xù)起動;
采用緊耦合結(jié)構(gòu),容量調(diào)節(jié)范圍廣,無需外加控制大電流,無漏磁,噪音小,無諧波污染;
軟起動裝置自身具有過流、星點(diǎn)脫扣、起動超時、晶閘管過載等保護(hù)功能;
安全性高,使用壽命長達(dá)25年以上;
體積小,免維護(hù);
提供RS485接口,可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊;
采用PLC為主控制核心,觸摸屏為人機(jī)界面,控制單元抗干擾能力強(qiáng),可靠性高;
柜式結(jié)構(gòu),前后開門,地溝電纜進(jìn)線,下進(jìn)下出。
3.主要的技術(shù)參數(shù)
額定電壓:3kV、6kV、10kV
額定功率:100kW~30000kW
限流范圍:1.5倍~4.0倍額定電流可設(shè)定(標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)為2.0倍~3.5倍額定電流)
起動時間:5~60秒可調(diào)(120秒可選)
防護(hù)等級:IP20IP30
連續(xù)起動次數(shù):不限
4.環(huán)境條件
溫度:-30℃~+40℃
空氣相對濕度不超過90%
海拔高度不超過1000米,超過時應(yīng)提供海拔高度值
安裝地點(diǎn)無腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體
5.型號說明
HDQ----□/□----□
軟起動電抗器接法(電機(jī)前端Y或電機(jī)后端△)
額定電壓(kV)
額定功率(kW)
6.產(chǎn)品代號
1.一次接線方案
適用范圍
接于電機(jī)前端Y
接于電機(jī)后端△
補(bǔ)償式大容量電機(jī)軟起動△
2.產(chǎn)品規(guī)格及參考尺寸
規(guī)格型號 |
參考尺寸(mm) W×D×H |
備注
|
HDQ-500 HDQ-3000
|
1400×1500×2300 |
三相一體化結(jié)構(gòu),柜內(nèi)采用真空接觸器進(jìn)行旁路短接(一次方案A圖) |
HDQ-4000 HDQ-11000
|
1400×1500×2300 |
三相一體化結(jié)構(gòu),需另配星點(diǎn)短接開關(guān)柜及隔離開關(guān)柜(一次方案B圖) |
HDQ-12000 HDQ-20000
|
1400×1500×2300 ABC三相三臺 |
單相分體式結(jié)構(gòu),需另配星點(diǎn)短接開關(guān)柜及隔離開關(guān)柜(一次方案B圖) |
HDQ-17000 HDQ-30000
|
1400×1500×2300 ABC三相三臺 |
單相分體式結(jié)構(gòu),需另配星點(diǎn)短接開關(guān)柜及隔離開關(guān)柜(一次方案B圖) 當(dāng)系統(tǒng)容量較小,需要增加補(bǔ)償電容器組(一次方案C圖) |
結(jié)束語:通過閱讀此文可以肯定的是磁閥式軟起動器具有電路簡單、器件較少、成本較低、故障率低、可靠性高、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、起動電流小、諧波分量少、特別適合中大功率高壓電動機(jī)的使用,作為軟起或智能電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償(MSVC)。
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