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大型高压电动机热变电阻软起动装置

【摘要】介绍了高压热变电阻软起动装置的工作原理、起动特性及应用。该产品主要用于大

型电动机的降压软起动，与自耦变压器相比，它具有起动电流小且恒定、母线压降低、功率

因数高等优点；与高压变频软起动器相比，它具有性价比高、无高次谐波等优点。该产品已

在13500kW高压同步电动机的降压软起动上得到成功应用。

关键词：大型电动机高压热变电阻器软起动

一、概述

随着冶金、化工、石油、石化等产业规模和单机容量的不断增加，大型高压电动机的应用

也越来越多，而电力系统容量并未同比增加，这样大型高压电动机的软起动问题就作为一个

重要的课题被提出，各种各样的软起动技术应时而生。高压热变电阻降压软起动技术是其中

最重要的也最成功的技术之一，已逐步为市场所接受。本文着重介绍高压热变电阻技术及其

在大型高压电动机软起动上的应用，并对该技术的技术现状展望作了简单介绍。

二、热变电阻原理

说到热变电阻器，人们很容易想到温度敏感电阻等，其实，在我们目前所能掌握和使用的电

阻材料中，不管是靠自由电子导电的金属材料，靠游动离子（团）导电的气体或液体材料，

还是靠自由子或空穴作为载流子导电的半导体材料，它们的导电特性均受温度变化的影响。

金属电阻材料的电阻特性一般呈正温度系数特性变化，而半导体材料的电阻温度特性是负温

度特性。今天所要谈到的热变电阻，它是一种液体材料，一种电解质的水溶液。

众所周知，电解质溶入水后，发生电离，形成自由可游动的阴、阳离子，这些阴、阳离子在

电场的作用下，作为载流子定向移动形成电流，在外加电场强度恒定的情况下，电流的强弱

取决于载流子（阴、阳离子）的多少。所以，在电解液浓度一定的情况下，电阻的大小和电

解度有关。

电解质在水中的电离是比较复杂的，离子存在的形式也多种多样，有单个阴、阳离子存在，

也有多个阴、阳离子与水分子等吸附在一起形成离子团。离子团的存在是影响电解液导电的

一个重要因素，它使很多单体离子失去独立的载流作用。

离子团的存在受温度的影响，当温度逐步升高时，离子团破裂，释放出单体自由离子和小离

子团，液体导电能力增强，电阻率逐步降低，呈现明显的负温度特性。当温度达到一定值时，

离子团完全变成自由离子，电解质完全电离，此时液体电阻率降到最低。在一定温度范围内，

电解质的溶液的这一变化是可逆的，即当温度逐步降低，自由离子逐步相互吸附成团，则液

体电阻率逐步升高。

这种电解液体有以下明显的特点，可以利用：

1、导电体为液体材料，可以流动，可以自循环，可以根据需要制成各种导电结构形状，可

大可小；

2、水溶液比热率大，因而可以根据需要制成各种大容量电阻器；

3、具有明显的负温度电阻特性；

4、物理－化学性质稳定，重复性强，耐久性好，性能稳定；

5、成本低廉，不消耗贵重金属；

6、属绿色环保产品，无三废排放。

因为有上述显著特点，使得电解液体有广泛的应用，我公司开发的用于高压大型电动机降压

起动的高压热变电阻器就是其重要应用之一。

三、高压热变电阻软起动装置

高压起动热变电阻器是我公司利用上述理论解决大型高压电动机的软起动问题而开发的新

产品－高压大容量热变电阻器。它由液箱、热敏电解液、电极及导流机构组成。

将该电阻器串入电动机的三相定子回路中，实现电动机降压起动。当电动机起动时，电机的

定子电流流过热变电阻器从而使电阻体发热，温度逐步升高，电阻逐步降低，在电机起动电

流基本恒定的情况下，电动机端电压逐步升高，从而使电机起动转矩逐步增大，实现电动机

的平滑起动。

热变电阻的温度变化特性，附加导流机构对电阻变化曲线的修正，使得电阻的变化过程与电

动机起动过程的等效端电阻变化过程相互补充，使电机在起动过程中，回路总阻抗接近不变，

从而使得电机的起动过程电流小且恒定，COSф高且恒定。

热变电阻的导流机构的另一个作用就是当电机起动完毕，该机构快速将高温导电液体导出，

使有效电阻区域内的液体温度快速降到常温，以迎接下次起动，以保证连续起动时的性能重

复性。

采用高压热变电阻器降压起动的电动机有以下显著的起动特性：

1、恒电流软起动特性。

在电机起动过程中，电流基本保持不变，数值在2.5Ie以下，且有显著的软起动特性；

2、起动过程中系统功率因数高且接近恒定。

一般采用热变电阻降压起动的电动机系统功率因数都在0.8以上，且整个起动过程接近于恒

定不变的；

3、母线压降低。

由于上述1、2特性，使电机起动对电力系统的影响降到最低，母线压降在5%左右；

4、起动平稳无冲击。

电机的起动转矩由小到大逐步增高，因而使机械设备起动平稳，无冲击、无啸叫声，