高压电动机启动装置线路工作原理

什么是高压电动机?工作原理是什么?

高压电动机是指额定电压在1000V以上的电动机。常使用的是6000V和10000V电压，由于国外的电网不同，也有3300V和6600V的电压等级。高压电动机产生是由于电机功率与电压和电流的乘积成正比，因此低压电机功率增大到一定程度(如300KW/380V)电流受到导线的允许承受能力的限制就难以做大，或成本过高。需要通过提高电压实现大功率输出。 高压电机优点是功率大，承受冲击能力强;缺点是惯性大，启动和制动都困难。

高压电动机工作原理：

1.电动机输入电源

2.电流在定子与转子之间产生电磁感应

3.电磁同极排斥

4.推动转子(定子是固定的)

5.转动做功

6.传动带动其它设备。

高压电动机启动装置线路工作原理

高压电机的额定电压有3kV(3.3kV)、6kV(6.3kV)和10kV(11kV)等几种。当然一些特殊用途的电动机，其额定电压并不局限于以上几种电压规格。

1.启动的一次电路

高压电机也有直接启动和降压启动的区别，降压启动过程中，有的方案可使启动电压呈逐渐升高的斜坡状曲线，有的能使启动电流呈现斜坡曲线，软启动器和变频器则可通过编程满足各种工况启动需求的复杂启动曲线。

(1)直接启动

高压电动机直接启动的一次原理图见右图。图中QS是隔离开关，功能类似于低压系统中的刀开关，设备检修时将其断开以确保安全。QF是真空断路器，是电动机启动运行和停止运行的主开关，近年来它逐渐取代了过去在高压开关柜中大量使用的油断路器。电动机启动前应首先合上QS，然后通过二次控制电路合上真空断路器QF，这时电动机得电开始启动，合闸瞬间电流可达到额定电流的5～7倍。随着电动机转速的逐渐提高，启动电流降低到额定电流，启动过程结束。

直接启动时的电流变化见左图的曲线1。由于直接启动的电流较大，因此，通常应用在电动机功率相对较小(例如一两百千瓦)、供电容量相对充裕的系统中。

隔离开关QS和真空断路器QF的操作顺序非常重要，启动运待时必须先合QS，后合QF;停机时必须先断开QF，之后才能操作(或不操作)QS。因为隔离开关没有灭弧措施，不能用它接通或断开负荷电流。这在开关柜设计时就已经采取了机械闭锁和电气闭锁措施，能有效防止因操作程序错误引发的设备事故。

TA是电流互感器，共有两只，每只有两个二次绕组，分别用于电流测量和电流保护。在三相三线电力系统中，三相电流有如下关系，即IU+IV+IW=0。因此，只要在三相系统中选任意两相安装电流互感器，即可通过对电流表的适当连接，或通过智能电力仪表的内部运算，实现对三相电流的测量。

右图中的F是避雷器，它可吸收沿供电线路引入的雷电高电压或真空断路器等开关元件产生的操作过电压，保护电动机的绝缘免遭破坏。

(2)降压启动

可供高压电动机选用的降压启动方案有多种。因为降压启动能调整和限制启动电流，因此适用于数百数千千瓦甚至上万千瓦的电动机。

降压启动的基本原理是启动时在电动机的电流回路中串联接入一个降压限流元件或装置，用以限制启动电流，减少过大的启动电流对电网造成的冲击，防止电压跌落太多导致的启动失败;同时也能减小或防止启动时机械冲击力可能对设备造成的损伤。

1)电抗器降压启动。

这是一种较为传统的启动方式，其一次原理图见上图。电抗器是一种三相结构的铁芯线圈，有较大的电抗值。电动机启动时，真空断路器QF合闸，而真空接触器KM暂时不合，这样电抗器L串入启动回路，较大的电抗值限制了启动电流。待电动机转速升高至接近额定转速时，KM合闸，将电抗器L短路，电抗器退出启动电路，电动机开始全压运行。

另外还有一种改进型的可调电抗器启动电路，如下图所示。该装置采用闭环系统，通过图4中的电流传感器1TA和电压传感器TV，检测启动过程中的启动电流和电抗器L两端的电压信号，由控制器自动调节电抗器的励磁电流，改变电抗器允许通过的电流值和电抗器两端电压，实现平稳软启动，性能更加优越。

下图中的虚线框表示框内元件独立安装在一个柜体内，与安装有真空断路器的开关柜形成一个开关柜组，共同完成电动机的启动控制功能。