高压电机启动的方法

无刷自控电机就是一种克服了鼠笼式异步电动机启动电流大，启动转矩小；绕线式异步电动机装有碳刷、滑环和复杂的启动装置等缺点；而保留了鼠笼电动机结构简单、维护工作量小；绕线电机启动电流小，启动转矩大等优点的电动机。它的典型结构如图1所示。无刷自控电机能根据电机转速，自动控制串入电机转子内的电阻大小，达到增加电机启动转矩，减少电机启动电流和实现绕线式异步电动无刷运行的目的。它不但能使异步电动机启动的电流由5—7Ie降到0.4—1.7Ie时，电机的启动转矩（0.4--1.6Me）和启动时间保持不变，还能使电机以**转矩（1.6--3.1Me）启动。它可以代替鼠笼电机及其启动装置；绕线电机的滑环、碳刷及其启动装置。它可利用普通绕线式异步电动机，去掉滑环、碳刷及启动装置，并更换成无刷自控电动机启动器后获得。
　　2.过大的启动电流和过小的启动转矩造成的危害
　　普通异步电动机启动电流达到额定电流的5--7倍，而启动转矩只有额定转矩的0.4--1.6倍。它在电网条件（电机启动时的电网压降小于10%）和工艺条件（启动转矩满足）允许的情况下，可以直接启动。但过大的启动电流、过小的启动转矩和过长的启动时间给电机和电网造成了极大的危害。
　　当电机启动电流达到额定电流的6--7倍时，线圈发热量是电机在正常运行时的36--49倍，产生的电磁力同样达到了36--49倍。过高的温度、过快的加热速度、过大的温度梯度和电磁力，产生了极大的破坏力，缩短了定子线圈和转子铜条（特别是转子常利用趋肤效应现象，降低启动电流，转子铜条在启动时，表面的温度达到350℃以上）的使用寿命。如柳钢公司烧结厂29m2烧结主风机电机为两台1000KW鼠笼电机，全压直接启动，1997年一年内累计烧毁电机六次。1998年开始采用降压启动后，到2002年止，已累计运行4年，再没有出现一次电机烧毁事故。正因如此，有关统计显示：电机直接启动时间不及电机运行时间的0.1%，但故障率占到电机全部故障率的30%以上。
　　电机的供电装置一般是按电机额定电流选择的，过大的启动电流往往造成供电装置的触头发热，触头周围绝缘老化，也是供电装置损坏的一个主要原因。如南阳炼油厂丙烷装置，其供电变压器容量为800kvA，而**电机容量只有130kw，完全具备电机直接启动的条件，但过大的启动电流，在2001年内，三次造成低压开关柜短路，生产装置三次停产检修，给该厂造成了极大的经济损失。
　　由于上述一些原因，大容量的电动机在电网和工艺条件均满足的情况下，也常采取减少启动电流的措施，以提高供电的可靠性和降低电机的故障率。但启动装置过高的价格（特别是中高压电动机，软启动装置+启动开关柜等的价格是电机价格的1.5倍以上）、复杂的结构，不但增加了用户的成本和降低了电力拖动系统的可靠性。同时，电机启动转矩与启动电流的平方成正比，当采用降低定子电压启动方式时，如启动电流由6Ie降到了3Ie时，电机启动转矩将减少4倍，电机启动时间增大5倍以上。正因如此，对启动转矩要求比较大、启动时间要求比较短的电机，只能利用绕线式电机代替鼠笼式电机。
　　绕线式电机因其有碳刷、滑环及启动控制系统，无法用在对拖动系统可靠性及免维护性要求比较高的场合。如油田广泛使用的抽油机，需要大启动转矩电机，但因它们全部安装在野外，数量具大（年产原油18万吨的河南油田，其抽油机电机数量就超过2千台、大庆油田超过5万台），为提高电机拖动的可靠性，不得不采用鼠笼电机；同时，为了增加启动转矩，又不得不增加电机容量。使得抽油机电机的平均负载率不及电机额定功率的30%。它不但增加了电力拖动系统成本、还降低了电机的固有效率，浪费了大量的能源。
　　为了说明无刷自控电机的优越性，现以一台1400KW、ne=1488r/min、6KV、Ie=154.A、Ist/Ie=6.38、Mmax/Me=2.3；的鼠笼型电动机拖动一台主风机和一台1400KW的绕线式电动机拖动相同的负载，并均配置水电阻软启动器（水电阻启动器的价格只及可控硅、磁饱和电抗器软启动器的1/2）为例，说明其设计方法、启动性能和拖动系统成本。