张选正

高压电动机是指额定电压为3kV、6kV、10kV，它的使用总量约占电动机总容量的10%左右。功率从几百千瓦至几千千瓦。
为减少电动机起动时的起动电流、起动转矩冲击及起动时的电压降，过去常用方法是采用频敏变阻器、电抗器、自耦变压器、△-Y器、附加电阻等，但都存在起动时损耗大，是有级的起动，有冲击存在、体积大等不足之处。实际使用时：
(1)  若只解决软起动及软停车可选用高压软起动器，但国内几乎还没产品（成都佳灵在试制中）。国外美国的摩托托尼公司、本秀公司、以色列SALON等有合适的产品可提供，但价格昂贵、系统复杂，非一般用户能接受。
(2)  若既要解决软起动及软停车，运行时还要调速、节能，那么必须选用高压变频器。这就要求用户资金上要大投入。
我国是发展中国家，采用先进设备代替陈旧设备任务是很大的，但先进的设备，尤其是国外的高压软起动器及高压变频器价格昂贵，决非一般用户所能接受。因而用户迫切希望物美价廉，技术复杂性低，操作调试方便，又能满足使用设备的基本要求的代用产品早日出现。下面两款产品就能满足用户的基本需求。
一  高压液阻软起动器
由上海山宇电子设备有限公司研制成功生产。
◆  工作原理
它是用纯度99%无水碳酸钠（Na2CO3）和水配制成一定浓度的水溶液为液阻，利用电液的负阻效应以及自动减小的、静电极板之间距离来减小起动电阻，从而做到无级降压，实现平稳、无级、无冲击的软起动。起动电流在1.3～3.5倍之间，起动转矩约等于最大转矩，起动完毕自动切除，并投入全压运转。
◆  高压三相电动机SYSR1主回路方案（见图1）
 

图1  高压三相电动机SYSR1主回路方案

配置：① 高压开关柜两个柜子（用户自备），② 高压软起动柜SYSR1；保护方式：过负荷保护、过电流保护、零序电流保护。
① 软起动（起动电流曲线见图2）；起动电流为电机额定电流的2.2～3.5倍，降低了电机起动发热，有效的延长电机使用寿命。
② 确保一次起动成功，不受电网电压波动和负载变动的影响。
a. 起动平稳，对机械设备无冲击（见图3）；
b．对电网影响很小，起动时电网压降在5%以内。
③ 结构简单、维护方便。
 

图2  起动电流曲线

机械特性分析（见图3）

图3  机械特性分析

主要技术参数（见表1）

表1  SYSR1型高压软起动器主要技术参数

 注：每相电阻值可根据用户实际要求，在出厂之前作适当修改

◆  产品特点

表2  国内已使用高压液阻式软起动器部分单位汇总表

    功率因数高、使用寿命长、维修费用少、安装调试简单、可靠性很强、价格低廉，仅为国外的五分之一。能满足使用要求，且经济而实用、无谐波污染电源。适合中国国情，是高压大功率起动新突破。
◆  目前国内已经使用的单位（见表2）
二  高压斩波调速器
由上海科祺调速电气有限公司研制成功生产。
◆  工作原理（见图4）
 

图4  高压斩波调速器原理框图

F5000系列是斩波调速，它是等幅直流电压通过斩波器改变脉冲宽度的大小，使占空比不同，从而相应的平均直流电压值就不同，最高的斩波频率可达12000Hz。再送至有源逆变器PWM获得交流电，再送到定子调节绕组（副绕组）的工作过程。这种系统内馈高频斩波交流调速装置，是为了高压绕线式异步电动机（比普通电机贵30%）调速配套的电力电子新产品。型号SSC-F5000有400V的F5004系列，功率75～450kW；6kV的F5060系列，功率200～4000kW；10kV的F5100系列，功率200～4000kW。其特点是：
(1)  电机为绕线式内馈异步电动机，它的定子有两套绕组，主绕组是高压的绕组Y接，副绕组是低压的绕组△接（电压可选择220V、330V、400V、500V、600V），对现有设备要更换电动机（电动机约占投资总额20%），该电动机不但具有调速电机的良好性能，而且与普通YR系列电机在外型尺寸和工作特性上完全兼容。电动机与调速装置需成套供应，否则无法使用。
(2)  采用把高压电动机的控制调速部分变成低压的办法，不仅简化了电路，也使器件的成本降低、调试维修很方便。谐波干扰很小，这对大功率电动机是尤为重要的。把谐波干扰问题大大简化，节省了初投资费用（仅为高压变频器的20%～50%）。
(3)  运行中万一调速出现故障，装置将转子旁路开关自动合上，将其滑环短接（实现无扰动切换），即可连续运行，可靠性大大增加。同时实现故障情况下软起动。等于调速装置内增加了一套软起动器。
(4)  调速范围1.6～2.5虽不如变频器大，但能满足一般生产设备的需要。主要适用大型风机、泵类的节能降耗，是过去串级调速的换代产品，是高压大容量电动机的交流调速最佳选择，具有好、省的特点。
(5)  采用先进的功率模块IPM或IGBT，调速系统选用大规模集成电路。如：直接数字控制DDC，数字信号处理DSP，专用集成模块ASIC。
(6)  有完全的保护电路（过流、过热、过压、短路等）液晶显示屏监控，具有帮助记忆功能特点易于使用，直观性强。
(7)  具有RS485通讯接口板。
(8)  不需任何输入、输出变压器，效率可达96%以上，略高于高压变频器。功率因数0.85～0.95，调速精度±1%，逆变器过载能力强125% 10分钟、150% 10秒钟。
(9)  谐波分量电流THD小于5%，不要电源滤波即可满足电网供电质量的要求。谐波量、功率因数、效率等指标，均超过高压变频器的指标。
(10)  平均节电率可达40%，性能/价格比较高，仅为高压变频器的1/2～1/5（1000元/kW）。
(11)   起动部分由频敏变阻及交流接触器组成，按时间和速度原则进行。
(12)   当斩波器导通，转子直流被斩波器短路，形成轴功率；当斩波器开路时，转子直流经有源逆变器反馈电动机付绕组，改变斩波器的占空比，从而改变主、付绕组的电流分配比例，从而实现调速控制。
其工作原理绝不是降压调速而是通过反馈作用改变转子的反电势，调节转差率（通用范围60%～95%S）改变转子电流方式来进行调速。
◆  产品特点
投资少、电路简、便维修、高可靠的优越性。国外尚无此产品，国内独此一家，并申请了专利。
◆  应用单位