什么是高壓電動機?工作原理是什么?
高壓電動機是指額定電壓在1000V以上的電動機。常使用的是6000V和10000V電壓,由于國外的電網(wǎng)不同,也有3300V和6600V的電壓等級。高壓電動機產(chǎn)生是由于電機功率與電壓和電流的乘積成正比,因此低壓電機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現(xiàn)大功率輸出。 高壓電機優(yōu)點是功率大,承受沖擊能力強;缺點是慣性大,啟動和制動都困難。
高壓電動機工作原理:
1.電動機輸入電源
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.推動轉(zhuǎn)子(定子是固定的)
5.轉(zhuǎn)動做功
6.傳動帶動其它設(shè)備。
高壓電動機啟動裝置線路工作原理
高壓電機的額定電壓有3kV(3.3kV)、6kV(6.3kV)和10kV(11kV)等幾種。當(dāng)然一些特殊用途的電動機,其額定電壓并不局限于以上幾種電壓規(guī)格。
1.啟動的一次電路
高壓電機也有直接啟動和降壓啟動的區(qū)別,降壓啟動過程中,有的方案可使啟動電壓呈逐漸升高的斜坡狀曲線,有的能使啟動電流呈現(xiàn)斜坡曲線,軟啟動器和變頻器則可通過編程滿足各種工況啟動需求的復(fù)雜啟動曲線。
(1)直接啟動
高壓電動機直接啟動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)備檢修時將其斷開以確保安全。QF是真空斷路器,是電動機啟動運行和停止運行的主開關(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。電動機啟動前應(yīng)首先合上QS,然后通過二次控制電路合上真空斷路器QF,這時電動機得電開始啟動,合閘瞬間電流可達到額定電流的5~7倍。隨著電動機轉(zhuǎn)速的逐漸提高,啟動電流降低到額定電流,啟動過程結(jié)束。
直接啟動時的電流變化見左圖的曲線1。由于直接啟動的電流較大,因此,通常應(yīng)用在電動機功率相對較小(例如一兩百千瓦)、供電容量相對充裕的系統(tǒng)中。
隔離開關(guān)QS和真空斷路器QF的操作順序非常重要,啟動運待時必須先合QS,后合QF;停機時必須先斷開QF,之后才能操作(或不操作)QS。因為隔離開關(guān)沒有滅弧措施,不能用它接通或斷開負荷電流。這在開關(guān)柜設(shè)計時就已經(jīng)采取了機械閉鎖和電氣閉鎖措施,能有效防止因操作程序錯誤引發(fā)的設(shè)備事故。
TA是電流互感器,共有兩只,每只有兩個二次繞組,分別用于電流測量和電流保護。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,即可通過對電流表的適當(dāng)連接,或通過智能電力儀表的內(nèi)部運算,實現(xiàn)對三相電流的測量。
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,保護電動機的絕緣免遭破壞。
(2)降壓啟動
可供高壓電動機選用的降壓啟動方案有多種。因為降壓啟動能調(diào)整和限制啟動電流,因此適用于數(shù)百數(shù)千千瓦甚至上萬千瓦的電動機。
降壓啟動的基本原理是啟動時在電動機的電流回路中串聯(lián)接入一個降壓限流元件或裝置,用以限制啟動電流,減少過大的啟動電流對電網(wǎng)造成的沖擊,防止電壓跌落太多導(dǎo)致的啟動失敗;同時也能減小或防止啟動時機械沖擊力可能對設(shè)備造成的損傷。
1)電抗器降壓啟動。
這是一種較為傳統(tǒng)的啟動方式,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。電動機啟動時,真空斷路器QF合閘,而真空接觸器KM暫時不合,這樣電抗器L串入啟動回路,較大的電抗值限制了啟動電流。待電動機轉(zhuǎn)速升高至接近額定轉(zhuǎn)速時,KM合閘,將電抗器L短路,電抗器退出啟動電路,電動機開始全壓運行。
另外還有一種改進型的可調(diào)電抗器啟動電路,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,檢測啟動過程中的啟動電流和電抗器L兩端的電壓信號,由控制器自動調(diào)節(jié)電抗器的勵磁電流,改變電抗器允許通過的電流值和電抗器兩端電壓,實現(xiàn)平穩(wěn)軟啟動,性能更加優(yōu)越。
下圖中的虛線框表示框內(nèi)元件獨立安裝在一個柜體內(nèi),與安裝有真空斷路器的開關(guān)柜形成一個開關(guān)柜組,共同完成電動機的啟動控制功能。