高壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)裝置線路工作原理

高壓電動(dòng)機(jī)是指額定電壓在1000V以上的電動(dòng)機(jī)。常使用的是6000V和10000V電壓，由于國(guó)外的電網(wǎng)不同，也有3300V和6600V的電壓等級(jí)。高壓電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生是由于電機(jī)功率與電壓和電流的乘積成正比，因此低壓電機(jī)功率增大到一定程度（如300KW/380V）電流受到導(dǎo)線的允許承受能力的限制就難以做大，或成本過高。需要通過提高電壓實(shí)現(xiàn)大功率輸出。 高壓電機(jī)優(yōu)點(diǎn)是功率大，承受沖擊能力強(qiáng);缺點(diǎn)是慣性大，啟動(dòng)和制動(dòng)都困難。

高壓電動(dòng)機(jī)工作原理：

1.電動(dòng)機(jī)輸入電源

2.電流在定子與轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生電磁感應(yīng)

3.電磁同極排斥

4.推動(dòng)轉(zhuǎn)子（定子是固定的）

5.轉(zhuǎn)動(dòng)做功

6.傳動(dòng)帶動(dòng)其它設(shè)備。

高壓電機(jī)的額定電壓有3kV（3.3kV）、6kV（6.3kV）和10kV（11kV）等幾種。當(dāng)然一些特殊用途的電動(dòng)機(jī)，其額定電壓并不局限于以上幾種電壓規(guī)格。

1.啟動(dòng)的一次電路

高壓電機(jī)也有直接啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)的區(qū)別，降壓?jiǎn)?dòng)過程中，有的方案可使啟動(dòng)電壓呈逐漸升高的斜坡狀曲線，有的能使啟動(dòng)電流呈現(xiàn)斜坡曲線，軟啟動(dòng)器和變頻器則可通過編程滿足各種工況啟動(dòng)需求的復(fù)雜啟動(dòng)曲線。

（1）直接啟動(dòng)

高壓電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)的一次原理圖見右圖。圖中QS是隔離開關(guān)，功能類似于低壓系統(tǒng)中的刀開關(guān)，設(shè)備檢修時(shí)將其斷開以確保安全。QF是真空斷路器，是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行和停止運(yùn)行的主開關(guān)，近年來它逐漸取代了過去在高壓開關(guān)柜中大量使用的油斷路器。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前應(yīng)首先合上QS，然后通過二次控制電路合上真空斷路器QF，這時(shí)電動(dòng)機(jī)得電開始啟動(dòng)，合閘瞬間電流可達(dá)到額定電流的5～7倍。隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的逐漸提高，啟動(dòng)電流降低到額定電流，啟動(dòng)過程結(jié)束。

直接啟動(dòng)時(shí)的電流變化見左圖的曲線1。由于直接啟動(dòng)的電流較大，因此，通常應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)功率相對(duì)較?。ɡ缫粌砂偾撸?、供電容量相對(duì)充裕的系統(tǒng)中。

隔離開關(guān)QS和真空斷路器QF的操作順序非常重要，啟動(dòng)運(yùn)待時(shí)必須先合QS，后合QF；停機(jī)時(shí)必須先斷開QF，之后才能操作（或不操作）QS。因?yàn)楦綦x開關(guān)沒有滅弧措施，不能用它接通或斷開負(fù)荷電流。這在開關(guān)柜設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)采取了機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖措施，能有效防止因操作程序錯(cuò)誤引發(fā)的設(shè)備事故。

TA是電流互感器，共有兩只，每只有兩個(gè)二次繞組，分別用于電流測(cè)量和電流保護(hù)。在三相三線電力系統(tǒng)中，三相電流有如下關(guān)系，即IU+IV+IW=0。因此，只要在三相系統(tǒng)中選任意兩相安裝電流互感器，即可通過對(duì)電流表的適當(dāng)連接，或通過智能電力儀表的內(nèi)部運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)三相電流的測(cè)量。

右圖中的F是避雷器，它可吸收沿供電線路引入的雷電高電壓或真空斷路器等開關(guān)元件產(chǎn)生的操作過電壓，保護(hù)電動(dòng)機(jī)的絕緣免遭破壞。

（2）降壓?jiǎn)?dòng)

可供高壓電動(dòng)機(jī)選用的降壓?jiǎn)?dòng)方案有多種。因?yàn)榻祲簡(jiǎn)?dòng)能調(diào)整和限制啟動(dòng)電流，因此適用于數(shù)百數(shù)千千瓦甚至上萬千瓦的電動(dòng)機(jī)。

降壓?jiǎn)?dòng)的基本原理是啟動(dòng)時(shí)在電動(dòng)機(jī)的電流回路中串聯(lián)接入一個(gè)降壓限流元件或裝置，用以限制啟動(dòng)電流，減少過大的啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，防止電壓跌落太多導(dǎo)致的啟動(dòng)失?。煌瑫r(shí)也能減小或防止啟動(dòng)時(shí)機(jī)械沖擊力可能對(duì)設(shè)備造成的損傷。

1）電抗器降壓?jiǎn)?dòng)。

這是一種較為傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式，其一次原理圖見上圖。電抗器是一種三相結(jié)構(gòu)的鐵芯線圈，有較大的電抗值。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，真空斷路器QF合閘，而真空接觸器KM暫時(shí)不合，這樣電抗器L串入啟動(dòng)回路，較大的電抗值限制了啟動(dòng)電流。待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高至接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，KM合閘，將電抗器L短路，電抗器退出啟動(dòng)電路，電動(dòng)機(jī)開始全壓運(yùn)行。

另外還有一種改進(jìn)型的可調(diào)電抗器啟動(dòng)電路，如下圖所示。該裝置采用閉環(huán)系統(tǒng)，通過圖4中的電流傳感器1TA和電壓傳感器TV，檢測(cè)啟動(dòng)過程中的啟動(dòng)電流和電抗器L兩端的電壓信號(hào)，由控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)電抗器的勵(lì)磁電流，改變電抗器允許通過的電流值和電抗器兩端電壓，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)軟啟動(dòng)，性能更加優(yōu)越。

下圖中的虛線框表示框內(nèi)元件獨(dú)立安裝在一個(gè)柜體內(nèi)，與安裝有真空斷路器的開關(guān)柜形成一個(gè)開關(guān)柜組，共同完成電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制功能。