轧钢电工技能培训 (李斌)

二、软启动的原理及应用
异步电机启动性能主要有两个指标， 启动电流倍数和启动转矩倍数，软启动器 是就是在启动时通过改变加在电机上的电 源电压，以减小启动电流、启动转矩。电 动机传统启动方式有自耦减压、Y/△减压 等方式，其共同特点是控制线路简单，启 动转矩不可调并有二次冲击电流，对负载 有冲击转矩。软启动可以有效地降低电动 机的启动电流，其启动电流仅为标准电机 硬启动电流的50%，是高效电动机硬启动 电流的20%（见图1）。软启动的限流特 性可有效限制浪涌电流，避免不必要的冲 击力矩以及对配电网络的电流冲击，有效 地减少线路刀闸和接触器的误触发动作； 对频繁启停的电动机，可有效控制电动机 的温升，大大延长电动机的寿命。目前应 用较为广泛、工程中常见软启动器时晶闸 管（SCR）软启动。
晶闸管软启动原理：
在三相电源与电机间串入三相联晶 闸管，利用晶闸管移相控制原理（见图2 ），改变晶闸管的触发角，启动时电机 端电压随晶闸管的导通角从零逐渐上升 ，就可调节晶闸管调压电路的输出电压 ，电机转速逐渐增大，直至达到满足启 动转矩的要求而结束启动过程；软起动 器的输出是一个平滑的升压过程（且可 具有限流功能），直到晶闸管全导通， 电机在额定电压下工作；此时旁路接触 器接通（避免电机在运行中对电网形成 谐波污染，延长晶闸管寿命），电机进 入稳态运行状态；停车时先切断旁路接 触器，然后由软启动器内晶闸管导通角 由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减 小，电机转速由大逐渐减小到零，停车 过程完成。
交-直-交变频器ห้องสมุดไป่ตู้
交-直-交变频器，先把工频交流电通过整流器变成直流电，然后再 把直流电变换成频率、电压均可控制的交流电，它又称为间接式变频 器。因本课题中所用变频器为交-直-交变频器，故下面的阐述主要就 交-直-交变频器进行。 交-直-交变频器其基本构成如下图所示，由主电路（包括整流器、中间 直流环节、逆变器）和控制电路组成，各部分作用如下所述：
晶闸管软启动器在设计上也 完全不同于传统的变频调速技术 ，它采用了电流电压矢量传感动 态监控控制技术，不改变电机原 有的运行特性；采用锁相环技术 和单片机，根据压控振荡器锁定 三相同步信号的逻辑关系设计出 的一种可控硅触发系统，控制输 出脉冲的移相，通过对电流的检 测，控制输出电压按一定线性加 至全压，限制起动电流，实现电 机图 2 晶闸管移相控制电压波形 图的软起动（软启动功能结构见 图3）。
轧钢电工技能培训
讲师：李斌
目录
一 二 三 四 五 六
高压系统、变压器原理讲解
分析软启动原理及应用
分析交流变频器调速原理及应用 分析6RA70直流调速系统原理及应用 交、直流电机原理讲解
轧钢常用检测器原理介绍
一、高压系统、变压器原理讲解
1、高压开关：
高压开关是指用于电力系统发电、输电、配电 、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作 用，电压等级在3.6kV~550kV的电器产品，主要 包括高压断路器、高压隔离开关与接地开关、 高压负荷开关、高压自动重合与分段器，高压 操作机构、高压防爆配电装置和高压开关柜等 几大类。高压开关制造业是输变电设备制造业 的重要组成部分，在整个电力工业中占有非常 重要的地位。
软启动从技术特性、可靠性及操作使用方面均优越于常规的自耦变 压器降压起动和（Y/△）转换起动装置，无冲击电流、起动参数可调 、有软停机功能、轻载功能等明显的技术优势，它克服了自耦降压起 动设备接触器易烧坏，体积庞大，与负载相匹配及电动机转矩很难控 制等缺点；消除了因（Y/△）电压切换瞬间出现的二次冲击电流尖峰 ，避免了电动机在起动时的冲击电流对电网电压波动的影响。是常规 的自耦变压器降压起动和Y/△转换起动装置的较理想替代产品。
变频器的分类
按缓冲无功功率的中间直流环节的储能元件是电容还是电感，变频器可 分为电压型变频器和电流型变频器两大类。
停电顺序与送电相反。
合环倒电源操作程序：
1、接调度室通知，确认倒电源时间，并通知电气作业长和区域专责 点检员； 2、电气作业长或区域专责点检员与能源调度室沟通，确认供电方式 （1段单独供电，2段备用；或2段单独供电，1段备用；或1段、2 段同时单独供电）； 3、确认备用电源正常，具备投入条件； 4、等能源调度通知可以倒电源后方可操作； 5、倒电源时，通知轧钢调度室，要求轧线停轧不要进钢； 6、倒电源操作时必须2人以上在场，实行工作票制； 7、1段或2段单独供电时，将确认好的备用电源2段或1段投入，将先 前在用的1段或2段电源退出；高压母联不需要操作，仍在合闸位 ； 8、倒电源操作完成，确认无异常后，马上通知轧钢调度室； 9、在电工班长交接班本上作好记录。
（1）整流器 电网侧的变流器 是整流器，它的作用是把三相（或单 相）交流电整流成直流电。 （2）逆变器 负载侧的变流器 为逆变器。最常见的结构形式是利用 六个半导体主开关器件组成的三相桥式逆变电路。有规律的控制逆变 器中主开关器件的通与断，可以得到任意频率的三相交流电输出。 （3）中间直流环节 由于逆变器逆变器的负载属于感性负载，在中间 直流环节和电动机之间总会有无功功率的交换。这种无功能量要靠中 间直流环节的储能元件（电容器或电抗器）来缓冲。所以中间直流环 节又称为中间直流储能环节。 （4）控制电路 控制电路由运算电路、检测电路、控制信号的输入、 输出电路和驱动电路等构成。其主要任务是完成对逆变器的开关控制、 对整流器的电压控制以及完成各种保护功能等。控制方法可以采用模 拟控制或数字控制。高性能的变频器目前已经采用微型计算机进行全 数字控制，采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件来完成各种功能。
软启动通常利用其特性，采用如下四种起停方式：
1、电压斜坡软启动：启动电机时，软启动器的电压快速升至U1，然后 在设定时间t内逐渐上升，电机随着电压上升不断加速，达到额定电压 和额定转速时，启动过程完成。 2、限流启动：启动电机时，软启动器的输出电压迅速增加，直到输出电 流达到限定值，保持输出电流不大于该值，电压逐步升高，使电动机 加速，当达到额定电压、额定转速时，输出电流迅速下降至额定电流 ，启动过程完成。该方式用于某些需快速启动的负载电机。 3、斜坡限流启动：启动电机时，输出电压在设定时间内平稳上升，同时 输出电流以一定的速率增加，当启动电流增至限定值Im时，保持电流 恒定，直至启动完成。该方式适用于泵类及风机类负载电机。 4、软停车：在该方式下停止电机时，电机的输出电压由额定电压在设定 的软停时间内逐步降低至零，停车过程完成；常用于水泵负载，它成 功地解决了传统停车过程中的 “水锤”现象（即瞬间停机引起流体原 来状态的剧烈变化，造成流体对管道的冲击）。
送电操作
1、清除柜体内杂物，关紧前后门。 注：柜体若有地刀，只有当地刀处于合闸状态，前后门才能关上。 2、柜体内的直流电源开关要合上（交流电源根据是否需要决定）。 注：检查控制电源是否是直流110V，要确认电源正负。 3、检查断路器处于分闸状态，接地刀（若有）处于分闸状态。 注：检查断路器航空插头是否固定牢靠，断路器是否已经储能。 4、顺时针摇断路器，将断路器从试验位置摇到工作位置，（当听到“ 嗒”的声响时，表明手车已经到位，操作时，切忌用力过大，以免 损坏手车机构）。 注：一般手柄旋转20圈，断路器从试验位置到工作位置。 5、通过柜面上的合闸按钮。 注：柜体是否带高压电可以通过观察保护装置的电压值或开关状态显示 仪面板的高压带电显示确定。
高压开关柜的“五防”
1、高压开关柜内的真空断路器小车在试验位置合闸后，小 车断路器无法进入工作位置。（防止带负荷合闸） 2、高压开关柜内的接地刀在合位时，小车断路器无法进合 闸。（防止带接地线合闸） 3、高压开关柜内的真空断路器在合闸工作时，盘柜后门用 接地刀上的机械与柜门闭锁。（防止误入带电间隔）. 4、高压开关柜内的真空断路器在工作时合闸，合接地刀无 法投入。（防止带电挂接地线） 5、高压开关柜内的真空断路器在工作合闸运行时，无法退 出小车断路器的工作位置。（防止带负荷拉刀闸）
2、10kv油浸式变压器
变压器的结构
油浸式变压器的主要部件组成：
1、铁芯。铁心是变压器中主要的磁路部分，通常由 含硅量较高，厚度为0.35或0.5 mm，表面涂有绝缘 漆的热轧或冷轧硅钢片叠装而成。 2、绕组。绕组是变压器的电路部分，它是用纸包的 绝缘扁线或圆线绕成。 3、油箱。 4、变压器的保护装置：主要包括储油柜、吸湿器、 安全气道、气体继电器、净油器、温度计等。 5、出线套管。 6、调压装置。
变压器的工作原理
变压器的主要参数
变压器的日常点巡检及维护要求
讨论题：新安装或大修后的变压器为什么在投 运前要进行5 次冲击合闸试验？
答：当变压器合闸投入电源时，其励磁涌流可到额定 电流的5—10 倍，而断开电源瞬间，产生的感应过电 压可达到额定电压的3—4.5 倍。为了考验变压器绕 组的机械强度和绝缘性能，防止保护在励磁涌流作用 下误动作，对新装或大修后的变压器要求进行5 次冲 击合闸试验，使其得到有效的考验和检查。
不合环倒电源操作程序：
1、接调度室通知，确认倒电源时间，并通知电气作业长和区域专责 点检员； 2、电气作业长或区域专责点检员与能源调度室沟通，确认供电方式 （1段单独供电，2段备用；或2段单独供电，1段备用；或1段、 2段同时单独供电）； 3、认备用电源正常，具备投入条件； 4、等能源调度通知可以倒电源后方可操作； 5、倒电源前，通知轧钢调度室，要求全线停轧、停电，天车禁止运 行； 6、加热炉停炉，鼓风机、排烟机停； 7、关闭浊环水，确认漩流池水位在低位； 8、倒电源操作时必须2人以上在场，实行工作票制； 9、依次将整流变压器、动力变压器退出；1段或2段单独供电时， 先将在用的1段或2段电源退出，再将确认好的备用电源2段或1 段投入，高压母联不需要操作，仍在合闸位；再依次将动力变 压器、整流变压器投入，恢复供电； 10、倒电源操作完成，确认无异常后，马上通知轧钢调度室； 11、在电工班长交接班本上作好记录。
软启动器控制原理图如下所示：
工程应用
软启动器上一般可以自带电机的保护： 缺相保护、相序保护、 启动过流保护、运行过载保护及电机长时间不能启动保护等。软启 动器的保护功能动作时，软启动器的控制面板会直接显示其故障信 号（数字式可显示故障代码）。 软启动器面板上通常设有可调控制参数：软启动时间、启动初始 电压、启动电流限制、软停时间、软停级落电压（泵停止功能）、 脉动突跳启动（针对突变负载）功能，实际运行可根据工程中设备 电机具体情况结合软启动器说明说设定或选用。 设计旁路接触器KM是考虑以下几个方面：不带旁路可引入电 流闭环控制在负载较轻或空载时自动降底电机激磁电流，使无功电 流下降，提高功率因素实现节能功能，空载时可节能近 40%（可以 有效解决“大马拉小车”状态下电机本体的电能浪费问题）；但不 是所有负载都应不带旁路，对于满载状态节能效果并不显著，所以 对于经常满载的应用场合建议设计带旁路；带旁路设计时，晶闸管 仅在启停时使用，运行时晶闸管停用，可使晶闸管寿命延长；另外 从散热角度考虑，可以减小软启动体积。
三、交流变频器的调速原理及应用
1、变频器的基本结构
为交流电机变频调速提供变频电源的一般都是变频器。按主回路 电路结构，变频器有交-交变频器和交-直-交变频器两种结构形式。 交-交变频器 交-交变频器无中间直流环节，直接将工频交流电变换成频率、电 压均可控制的交流电，又称直接式变频器。整个系统由两组整流器组 成，一组为正组整流器，一组为反组整流器，控制系统按照负载电流 的极性，交替控制两组反向并联的整流器，使之轮流处于整流和逆变 状态，从而获得变频变流电压，交-交变频器的电压由整流器的控制角 来决定。 交-交变频器由于其控制方式决定了最高输出频率只能达到电源频 率的1/3-1/2，不能高速运行。但由于没有中间直流环节，不需换流， 提高了变频效率，并能实现四象限运行。交-交变频器主要用于大容量 、低转速、高性能的同步电动机传动。