王晗鈺

摘 要：大型同步電動機能夠輸出穩(wěn)定的動力，不會隨著載荷的增加而減少，因此，在各行業(yè)中的大型機械中被廣泛使用，工作可靠穩(wěn)定，能夠提供足夠的動力驅(qū)動各種設備的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。由于提供的電流和功率遠高于啟動所需，會造成啟動困難，產(chǎn)生較大的振動，對電動機的零部件造成不利的影響。因此，實現(xiàn)大型同步電動機的靜止變頻具有重要的意義，能夠?qū)⑺桀l率調(diào)成與啟動的額定頻率相同，是電動機穩(wěn)定的啟動，降低產(chǎn)生的機械沖擊，對設備的工作效率、使用年限都有利。本研究對靜止變頻裝置進行分析，了解靜止變頻的工作原理，促進靜止變頻在同步電動機中的良好應用。

關鍵詞：大型同步電動機；靜止變頻；分析

前言

同步電動機因為其與同步轉(zhuǎn)速具有一定的比例關系，而且一旦確定比例因數(shù)就不會改變，始終保持相應的轉(zhuǎn)動頻率，所以稱為同步電動機。根據(jù)同步電動機的這一特性，在我國的經(jīng)濟發(fā)展中起到了重要的作用，用于工、農(nóng)業(yè)等大型用電機械的動力來源，能夠輸出固定的動力，而不隨著載荷變化，與異步電動機相比，能夠輸出更穩(wěn)定的動力來驅(qū)動設備，滿足設備的工作需求，得到了廣泛的應用。但是其頻率是固定值，不會發(fā)生改變，也有一定的限制性，同步電動機的啟動較為困難，能夠提供的轉(zhuǎn)速與所需頻率不符，需要多次的啟動才能實現(xiàn)，在大型同步電動機上體現(xiàn)的更加明顯，這不僅會加大大型同步電動機零部件的磨損，減少同步電動機的使用壽命，還會浪費不必要的資源。實現(xiàn)同步電動機的靜止變頻能夠有效的彌補同步電動機具有的局限性，是電動機能夠更加穩(wěn)定的啟動，應用在大型機械中更加安全可靠。

1 大型同步電動機靜止變頻簡介

1.1 大型同步電動機起動困難

大型同步電動機對電壓的波動不敏感，自身受到的影響很低，而且，具有可調(diào)的功勞因數(shù)，適用范圍廣，在水泵、大型風機、抽水設備等大型的機械中都能夠進行使用，不論設備的負載多大，同步電動機始終能夠提供固定的動力，具有可靠、穩(wěn)定、動力大的特點，受到了廣泛的應用。但是，大型同步電動機的起動十分困難，提供的電流和功率是所需的6-8倍，遠遠大于額定電流和額定功率，造成起動困難、起動滯后等現(xiàn)象。提供的起動電流過大，會使得電動機工作狀況不穩(wěn)定，往往需要多次起動才能成功，在這個過程中，對設備的磨損和損耗加大，造成設備的振動，可能會造成內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變形、移動等，降低設備的使用壽命，也會增加設備發(fā)生事故的可能性。要實現(xiàn)大型同步電動機在技術上的進步，使得同步電動機的應用范圍加大，對我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會建設發(fā)揮更大的作用，解決大型同步電動機的起動困難是首要應該解決的問題。

1.2 靜止變頻在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

同步電動機在國內(nèi)外都得到了廣泛的應用，起動困難這一缺點也受到了關注，都積極尋求可靠的解決方法。在不同的設備上使用的同步電動機特性也有所不同，要解決起動困難問題的靜止變頻裝置也會發(fā)生變化。最初實現(xiàn)同步電動機的靜止變頻是西方發(fā)達國家在燃氣輪機上，而靜止變頻裝置的使用，使得燃氣輪機得到了迅速的發(fā)展，減少了功率較大的起動電動機的使用，提高了燃氣輪機的使用穩(wěn)定性，也簡化了其結(jié)構(gòu)，降低故障率的出現(xiàn)。應用在其他設備上的同步電動機，積極的學習燃氣輪機中靜止變頻裝置的工作機理，通過一段時間的研究和進展，從1974-1988年實現(xiàn)了在129種大型設備的靜止變頻，解決了同步電動機起動困難的問題，極大的促進了各個行業(yè)的發(fā)展，推動社會發(fā)展進入了一個新的階段。在國內(nèi)，對靜止變頻裝置的探索也在進行，通過學習西方先進的靜止變頻機理，實現(xiàn)了在鼓風電動機上實現(xiàn)變頻，使得鼓風機的起動更加容易、平穩(wěn)，這也使得我國在探索靜止變頻裝置的進程上越來越快，使得大型同步電動機發(fā)揮更大的作用。

1.3 使用其他方法降低同步電動機的缺點

在選取有效的方法來解決同步電動機起動困難的難題過程中，探索出幾種能夠降低電動機起動困難的方法，但是還具有一定的局限性。受到異步電動機工作的啟發(fā)，在同步電動機的起動中使用異步啟動的方法，利用阻尼繞組在磁場中產(chǎn)生的阻尼降低同步電動機的起動電流和功率，這種方法雖然成本低、應用簡便，但是存在著會造成大量的機械沖擊，對電動機的使用性能造成不良影響，在一瞬間產(chǎn)生的沖擊電流會引起電網(wǎng)的壓降，對電動機的安全使用不利。而為降低起動時沖擊電流的不良影響，使用電抗器或自耦變壓器來協(xié)助同步電動機進行起動時，雖然能夠使電動機的起動平穩(wěn)，沖擊力減少，但是難以滿足啟動轉(zhuǎn)矩和起動時間等方面的要求，也無法實現(xiàn)同步電動機平穩(wěn)、安全的起步。使用靜止變頻裝置可以實現(xiàn)兼顧沖擊電流、起動轉(zhuǎn)矩、起動時間之間的要求，讓電動機在限定電流下起動，并利用負載換向?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部電流的微調(diào)，使得電動機內(nèi)電流的穩(wěn)定，促進電動機更好的運轉(zhuǎn)。

2 大型同步電動機的靜止變頻裝置

2.1 起動裝置的組成

要實現(xiàn)控制同步電動機起動時的瞬時沖擊，為電動機提供合適的電流，需要靜止變頻裝置參與調(diào)解。主要組成部件是一套晶閘管裝置，將其安裝在同步電動機的前方，在起動電動機時，電路先通過將閘管裝置，使得晶閘管與待起動的電動機形成負載轉(zhuǎn)向，能夠?qū)崿F(xiàn)在電動機低速運轉(zhuǎn)時，損耗大量電流進行連續(xù)換相，在高速時，進行反電勢自然換相，這樣能夠保證電流不會過大，對電動機電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊。當電動機的運轉(zhuǎn)趨于穩(wěn)定時，在內(nèi)部的整步裝置的作用下，使得電動機與起動裝置斷開接觸，由電動機進行繼續(xù)運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電動機的平穩(wěn)、安全起動。靜止變頻裝置內(nèi)部設有控制回路，實現(xiàn)對電動機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，通過相關傳感器來測定電動機的轉(zhuǎn)速，當轉(zhuǎn)速偏低時，控制回路發(fā)揮作用增加轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速偏高時，則進行減速，使得最終電動機的轉(zhuǎn)動頻率趨向于一個固定值，而這個固定值是由電網(wǎng)頻率來決定的。

2.2 實現(xiàn)電動機的自動微調(diào)

大型同步電動機起動后，為了實現(xiàn)平穩(wěn)的合閘并網(wǎng)，正常的發(fā)揮功用，離不開對電動機電壓和頻率的微調(diào)，否則，一旦電動機電壓和頻率與電網(wǎng)的電壓、頻率相差過大就進行并網(wǎng)操作，會對電動機產(chǎn)生較大的沖擊，對電網(wǎng)穩(wěn)定性造成不良影響，影響電動機的平穩(wěn)起動。在同步電動機的轉(zhuǎn)速升高到與電網(wǎng)頻率一致時，就會準備進入并網(wǎng)環(huán)節(jié)，為了避免并網(wǎng)時產(chǎn)生過大的沖擊，會使用調(diào)整整流器對電動機的轉(zhuǎn)速進行微調(diào)，逐漸縮小電動機頻率與電網(wǎng)頻率之間的差距，直到兩者之間完全達到同步，這時，即可平穩(wěn)的進入并網(wǎng)狀態(tài)。

2.3 實現(xiàn)并網(wǎng)控制

并網(wǎng)過程是同步電動機起動的最后一步，并網(wǎng)順利的完成，就能夠?qū)崿F(xiàn)電動機的平穩(wěn)起動，為大型設備的工作提供驅(qū)動力。對同步電動機的電壓頻率和幅度進行調(diào)整，使之與電網(wǎng)頻率相一致，在滿足了并網(wǎng)條件后，就會進入并網(wǎng)。起動裝置會自動的將控制角后移，使電動機與起動裝置相分離，同時，合上并網(wǎng)開關，電動機會與提供驅(qū)動力的設備相連接，在設備中提供動力，使設備能夠安全穩(wěn)定的運行，至此，起動過程結(jié)束。靜止變頻裝置實現(xiàn)了讓同步電動機在額定的電壓和轉(zhuǎn)速下起動，減少了起動沖擊對電動機的影響，促進電動機的穩(wěn)定可靠。

結(jié)束語

大型同步電動機在各個行業(yè)的設備中都起著不可或缺的作用，是用電機械發(fā)揮功用的基礎部件，為了降低同步電動機起動困難的問題，使用靜止變頻裝置，在電動機的起動過程中，對電壓頻率和轉(zhuǎn)速進行精確的調(diào)節(jié)，使電動機轉(zhuǎn)速頻率與電網(wǎng)相一致，促進電動機平穩(wěn)的起動。

參考文獻

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