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摘要：大型高压电动机的软起动越来越受到企业的重视，而传统的降压起动方式存在着很多不足及弊端，影响了高压电机的起动进而导致电机无法正常运行。本文中介绍的开关变压器技术和基于该技术的高压电动机软起动装置可有效解决此问题，实现真正意义上的软起动。
关键词：开关变压器;软起动;高压电动机;可控硅
1 开关变压器技术
开关变压器式高压电机软起动装置的基本原理和可控硅串联式软起动装置相同，都是相控调压控制。但开关变压器式高压电动机软起动装置有如下方面的改进。
1.1 改进
1）可靠性
开关变压器式高压电动机软起动装置用开关变压器（TK）的高压绕组来代替可控硅串，而把可控硅放在开关变压器的低压侧，如图3所示，可控硅不用串联，因而解决了可控硅串联方式的动态均压问题，可靠性大大提高。
2）谐波
由于开关变压器漏抗和线路的分布电容，可宏观形成一定大小的LC滤波器，滤除一定量的入网谐波，提高系统稳定性，加到电源上的谐波大大减少。
3）其它优点包括
电压电流可全范围调节;时间常数小、反应迅速;可输出任意波形;可构成闭环控制;电动机功率增加时只要增加功率器件的容量;开关变压器工作于开关状态，起动过程中开关变压器损耗很小，开通时只有铜损，隔断时只有铁损，可连续起动，可一拖多;由于是纯调压软起动装置，故一拖多时电机的容量可以相差很远。这些优点使開关变压器式高压电动机软起动装置成为当前性价比最高的电动机软起动装置。
1.2 调压原理
可控硅SCR未导通时，加上电源电压U，开关变压器TK原边和电机M上得到电压，由于TK的空载电流远小于M的空载电流（指额定值），故电压绝大部分（95%以上）加在TK原边，为电压U1，此时TK副边也得到电压U2，波形为正弦波。
当在SCR控制极施加触发电压时，SCR导通，如从α角处导通，则U2立即降低，U2电压如图1中实线所示，U1的波形也相同。
M上的电压UD为外加电压U减去U1，则M上的电压波形，如图2所示。当增大控制角α时，则U2变小，U1变小，UD加大。反之亦然。连续调节α由大到小，则UD连续由小到大，完成调压软起动【3】。
1.3 软起动过程
主电路如图3所示：K1为运行柜，它与电动机M构成正常工作时的运行系统;K2为起动柜，它与开关变压器TK构成起动回路。当合上K2时，电动机开始起动，给SCR加上触发电压信号，即可实现相控调压软起动过程;起动结束后，合上K1、断开K2，电动机即转入运行状态。
软起动过程中，不同时段的电流值由程序给定，主电路中的实时电流由采样单元采集，PLC比较、计算电流反馈值和给定值，根据差值调节触发元件的输入电压，改变SCR的导通角，从而使主电路中的电流与给定值相等。修改控制程序中起动各时段电流的保持时间和大小，即可得到各种不同的起动电流曲线。如果从虚线处分离，右侧为功率主环节，左侧为控制回路。当电动机功率改变时，只需更换CT、SCR及TK即可，其控制回路不用更改。
2设备使用情况
燕山石化化工八厂DJRQ03-3150-1一拖一电机软起动装置，此设备由哈尔滨帕特尔科技股份有限公司生产，2010年投运的设备，现已经运行11年，起动效果良好。系统图如图4。
电机为佳木斯电机股份有限公司，额定功率3150kW，额定电压6kV，额定电流364.4A。
压缩机为沈阳透平机械股份有限公司，离心式压缩机。
起动电流1094安，为额定电流的3倍，起动时间33秒，起动电流曲线如图5。
此套软起动装置现已运行10余年，起动电流、起动时间完全一致，验证了开关变压器式高压电机软起动装置的优良起动性能，保证了高压电机起动的稳定性，获得了现场人员的好评。
3 总结
我单位应用的哈尔滨帕特尔科技股份有限公司的开关变压器式高压电动机软起动装置，与国外同类产品相比，性价比高、可靠性高、使用方便等显著优势。
实践所证明是一种可靠、性能优异的、高性价比的软起动装置。为电机起动领域提供了一种最佳选择。
参考文献
[1] 顾绳谷.电机及拖动基础[M].第4版.北京：机械工业出版社，2011.
[2] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京：机械工业出版社，2001.
关键词：开关变压器;软起动;高压电动机;可控硅
1 开关变压器技术
开关变压器式高压电机软起动装置的基本原理和可控硅串联式软起动装置相同，都是相控调压控制。但开关变压器式高压电动机软起动装置有如下方面的改进。
1.1 改进
1）可靠性
开关变压器式高压电动机软起动装置用开关变压器（TK）的高压绕组来代替可控硅串，而把可控硅放在开关变压器的低压侧，如图3所示，可控硅不用串联，因而解决了可控硅串联方式的动态均压问题，可靠性大大提高。
2）谐波
由于开关变压器漏抗和线路的分布电容，可宏观形成一定大小的LC滤波器，滤除一定量的入网谐波，提高系统稳定性，加到电源上的谐波大大减少。
3）其它优点包括
电压电流可全范围调节;时间常数小、反应迅速;可输出任意波形;可构成闭环控制;电动机功率增加时只要增加功率器件的容量;开关变压器工作于开关状态，起动过程中开关变压器损耗很小，开通时只有铜损，隔断时只有铁损，可连续起动，可一拖多;由于是纯调压软起动装置，故一拖多时电机的容量可以相差很远。这些优点使開关变压器式高压电动机软起动装置成为当前性价比最高的电动机软起动装置。
1.2 调压原理
可控硅SCR未导通时，加上电源电压U，开关变压器TK原边和电机M上得到电压，由于TK的空载电流远小于M的空载电流（指额定值），故电压绝大部分（95%以上）加在TK原边，为电压U1，此时TK副边也得到电压U2，波形为正弦波。
当在SCR控制极施加触发电压时，SCR导通，如从α角处导通，则U2立即降低，U2电压如图1中实线所示，U1的波形也相同。
M上的电压UD为外加电压U减去U1，则M上的电压波形，如图2所示。当增大控制角α时，则U2变小，U1变小，UD加大。反之亦然。连续调节α由大到小，则UD连续由小到大，完成调压软起动【3】。
1.3 软起动过程
主电路如图3所示：K1为运行柜，它与电动机M构成正常工作时的运行系统;K2为起动柜，它与开关变压器TK构成起动回路。当合上K2时，电动机开始起动，给SCR加上触发电压信号，即可实现相控调压软起动过程;起动结束后，合上K1、断开K2，电动机即转入运行状态。
软起动过程中，不同时段的电流值由程序给定，主电路中的实时电流由采样单元采集，PLC比较、计算电流反馈值和给定值，根据差值调节触发元件的输入电压，改变SCR的导通角，从而使主电路中的电流与给定值相等。修改控制程序中起动各时段电流的保持时间和大小，即可得到各种不同的起动电流曲线。如果从虚线处分离，右侧为功率主环节，左侧为控制回路。当电动机功率改变时，只需更换CT、SCR及TK即可，其控制回路不用更改。
2设备使用情况
燕山石化化工八厂DJRQ03-3150-1一拖一电机软起动装置，此设备由哈尔滨帕特尔科技股份有限公司生产，2010年投运的设备，现已经运行11年，起动效果良好。系统图如图4。
电机为佳木斯电机股份有限公司，额定功率3150kW，额定电压6kV，额定电流364.4A。
压缩机为沈阳透平机械股份有限公司，离心式压缩机。
起动电流1094安，为额定电流的3倍，起动时间33秒，起动电流曲线如图5。
此套软起动装置现已运行10余年，起动电流、起动时间完全一致，验证了开关变压器式高压电机软起动装置的优良起动性能，保证了高压电机起动的稳定性，获得了现场人员的好评。
3 总结
我单位应用的哈尔滨帕特尔科技股份有限公司的开关变压器式高压电动机软起动装置，与国外同类产品相比，性价比高、可靠性高、使用方便等显著优势。
实践所证明是一种可靠、性能优异的、高性价比的软起动装置。为电机起动领域提供了一种最佳选择。
参考文献
[1] 顾绳谷.电机及拖动基础[M].第4版.北京：机械工业出版社，2011.
[2] 王兆安，黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京：机械工业出版社，2001.