陈锦飞

摘 要：本论文主要论述现今高压电机和大功率电机的各种启动方式的优点和缺点，以及怎样选择适合自已的启动方式能更好的在今后的使用中维护好设备。

关键词：高压电机;大功率电机;軟启动;水阻启动;变频调速

本着响应国家推行的淘汰落后产能，增加公司产品行业竞争力，我厂生产线新增加了一台棒磨机设备。该设备需要用到一台10000伏高压电机带动其运转。而在大型设备中高压电机的启动问题又是设备技术的核心之一。所以选择一个合适的启动方式对今后的设备维护和优化成本非常重要。

高压电机是通常指额定电压高于1000V的电动机。其中6000V和10000V电压用得比较多。我们都知道电机功率等于电压和电流的乘积，要想得到大功率电机，如果电压不变，要增加功率就只能增加电流。而电流又根据导线截面积的允许承受电流能力，电流越高导线截面积越大从而导致成本升高。而如果电流不变，提高电压也可以实现大功率电机而且成本会低得多。所以当电机功率大到一定程度时都是使用高压电机。它的优点是承受冲击能力强，缺点是物理惯性大，整机启动和停机制动都很困难。

目前来说电动机启动方式包括：全压直接启动、自耦减压起动、星三角型起动、变频调速、软起动。而软启动又包括水阻启动和可控硅软启动，它和变频器启动为今后主要发展方向。

1、全压直接启动：普通笼型电机启动时电流会达到其额定电流的4—7倍。当电动机功率大到一定程度时，巨大的启动电流对电机会产生很大的冲击力，并且瞬速发热导致绝缘击穿从而烧毁电机，而电机长时间在高温下运行也会减少电机的使用寿命。再有，巨大的启动电流会瞬间拉低电网供电电压，从而影响其它设备的正常运行。

2、自耦减压启动：自耦变压器、串联电抗器和频敏电阻启动都属于降压启动。自耦变压器和串联电抗器都为串联在定子上，而频敏电阻则是串入转子中。由于降压启动的原因所以它们相对全压启动的启动电流较小，适合于阻力矩比较大的情况。三种降压启动都存在一个缺点，就是半压与全压切换时的转矩突变从而产生机械冲击，进而影起操作过电压波动。当电机功率大到一定程度时受电流所限，变压器需要做得很大，使设备成本升高。

3、星三角型起动：星三角型启动和自耦变压器一样都为降压启动，不同在于自耦变压器需外部加装变压器设备，而星三角型则是改变电机本身内部三相绕组的不同接法来改变电压从而降低启动电压，但它的电压下降有限。优点则是省掉外部变压器，降低成本。缺点则是只有两种回定电压等级，启动冲击力大有时降低的电压幅度无法满足启动特性。

4、变频调速启动：变频器调速启动电机，其启动性能很好，可以做到无冲击平滑启动。并且变频器在生产运用中可以随意调节速度而且还省电。但中压变频器由于设备原件精密，价格昂贵，特别是大功率变频器，更是以多少千瓦功率来衡量价格。另外由于变频技术还处于发展时期，用户的维修技术还跟不上，所以一般都在进口设备上或要求高精度设备上采用。再有变频器会产生许多高次谐波，会有对电网产生干扰缺点。

5、软启动器：它包括水阻启动和可控硅串联启动。水阻启动主要通过往液态水中加入电解质来调节液态水的导电性能，并通过调节两极板之间的距离来调节电阻值。而可控硅串联启动则是利用可控硅的开关可控性来调节启动电流和电压。水阻启动的优点是成本低，维护简单，可以承受大功率大电流启动。可控硅软启动可以说是变频调速的简化板，即都用到了IGBT的开关特性来调节电压和电流。由于只需要对启动负责，启动成功后会与电机断开，而且要求精度平滑相对不高，所以相对变频器价格有绝对优势，但使用过程中的省电优点也就不存在了。即使这样，相对于只是启动来说水阻的启动成本低，易于维护，对环境要求低 等特点还是要优于可控硅软启动，特别是在大型高压电机方面。所以可控硅软启动大多数用在中低压中小功率设备上使用。

因变频器和软启动是今后的发展方向，所以我们重点讨论这两种启动方式优点和缺点。而水阻柜因性价比高，所以软启动我们又以水阻启动为此类型代表。

一、水电阻的基本原理

水电阻通过溶解在水中的电解质（NaHCO3）离子导电，电解质游离于两个极板之间，相当于一个无感性电阻式导电体，相较于频敏电阻、自耦变压器、电抗器等起动装置，可以提高电动机的功率因数。水电阻串入电动机定子回路以后，不仅能提高电动机的转差率S，起到调速的目的，还可以增大电动机起动时的转矩，减小起动电流。当电机转子回路串入水电阻时，可以改变极板距离来调节水电阻阻值从而调节电机的转速，电阻值越大，电机转速越低;电阻值为零，电机则达到全速。所以水阻启动曲线对比其它降压启动曲线相对平滑。

二、变频调速基本原理

变频调速是通过整流-变直流-逆变的形势来改变定子电源的频率，从而改变同步频率实现电机调速的。在调速的整个过程中，从高速到低速可以保持有限的转差率，因而具有高效、调速范围宽（10～100%）和精度高等性能，节电效果可达到20～30%，相比其它调速启动省电显著。

三、高压水阻启动与低压变频调速启动比较

1、大功率变频器产生的高次谐波对供电电网会产生很大的高频干扰，会使电力变压器磁通硅钢片产生涡流发热，干扰弱电仪表的运行，降低功率因，在电机50%的额定转速时功率因数只有0.3～0.5。而水电阻启动为阻性负载不仅不会产生任何谐波，而且在任何低转速下电机功率因数都可达到0.8～0.9，从而有效地提高电网质量和功率因数，再有变频启动技术相对其它启动精密，维修困难，而水电阻启动简单实用，维护方便。

2、变频可以实现从零到全速的全过程调速，而水阻调速比为1：2。

3、目前在低压配电上使用变频器启动最大功率已经做到315千瓦，而水电阻启动更是做到了3200千瓦，相比下高压变频器则成本更高。

4、电机额定功率高于250千瓦以后一般都采用高压。因为在运行中，低压损耗大、电流大，设备价格高，后期维护成本高。

结束语

根据以上比较，水阻启动与变频启动各有优点和缺点。变频调速以启动平滑无冲击且省电显著为优点，缺点是价格高昂，后期维护和环境要求高;水电阻启动则对环境现场环境要求不高，可靠性好，成本低，易维护，启动性相对平滑等优点。针对我厂生产环境现场不佳，高压电机功率起过315KW和人员维护水平等实际情况，水阻启动比变频启动性价比更优，建议使用水阻调速启动。