摘要：以去年首次在中國投運的高壓電動機磁控軟起動裝置為背景，介紹作為軟起動裝置執(zhí)行元件的磁飽和電抗器，指明它實質(zhì)上是一個開關，闡述它的作用、特點和分析方法。 一、引言： 飽和電抗器是一種飽和度可控的鐵芯電抗器。50~70年代是磁飽和電抗器在電氣自動化領域較盛行的時期[1，2，3]。它既可以作為放大器件，又可以作為執(zhí)行元件。相對于電真空器件，它耐受惡劣環(huán)境的優(yōu)點令人矚目，相對于交磁放大機系統(tǒng)，它的靜止性受到垂青。當時，國內(nèi)外關于磁飽和電抗器和磁放大器的著述和相關新鐵芯材料的研制報導屢見不鮮。在我國，在70年代已形成磁放大器產(chǎn)品系列[2]。70年代以后，以雙極型電子器件和SCR為代表的電力電子器件逐漸在電氣控制領域占統(tǒng)治地位。飽和電抗器因慣性較大、功率放大倍數(shù)較小等缺點而被排擠，其發(fā)展受阻。但是，飽和電抗器是一種既有長處又有短處的電力器件。在電阻爐爐溫等較慢過程的控制中，以飽和電抗器為功率器件的系列產(chǎn)品仍然在使用。在如何將它應用在較快過程的控制中，人們的研究和探索仍在繼續(xù)。也取得了一些可喜的成果[3]。我認為，高壓電動機軟起動是一個能夠使飽和電抗器揚長避短發(fā)揮重要作用的領域。 二、三相飽和電抗器的基本形式 三相飽和電抗器有多種形式，在圖1中表示了裂芯式和傳統(tǒng)式的兩種。 圖1 三相飽和電抗器結構示意圖 圖1（a）為裂芯式結構，三相分立，一相一個鐵芯。挨近小截面的是直流繞組（共6個）。繞在直流繞組外面的是交流繞組（共3個）。兩個直流繞組產(chǎn)生的磁通在兩個小截面鐵芯上形成環(huán)路。而交流繞組產(chǎn)生的磁通通過大截面鐵芯形成環(huán)路。 圖1（b）為傳統(tǒng)式。直流繞組套住6個鐵芯和6個交流繞組。交流繞組每相2個，串連連接。一相交流電流在2個鐵芯上產(chǎn)生2個環(huán)路的磁通。2個環(huán)路的時鐘方向相同。 圖1列出的僅是有代表性的形式。其它的可行形式還很多，例如圖1（a），若將交流繞組挪位，令它套住大截面鐵芯，就演繹為另一種可行形式。 所有可行形式的共性是： 三、飽和電抗器的分析方法： 飽和電抗器不是線性器件。 變壓器、電動機均有線性化等效電路，從中可以得到相當滿意的結果，飽和電抗器卻不然。 分析的難點在于鐵芯的數(shù)學模型。鐵芯是由 曲線描述的，鐵芯的狀態(tài)由 曲線上的工作點表征。在實際運行中，如果直流勵磁電流的變化較慢，而運行工作點軌跡又延伸到遠離坐標原點的區(qū)域，（這正是作為高壓電動機軟起動裝置執(zhí)行元件的飽和電抗器的實際運行特點。）我們就有理由將實際的 曲線理想化為圖2曲線。圖2保留了鐵芯的基本電磁特性，忽略了磁滯回環(huán)等次要因素，從而使分析得以大大簡化。 四、作為高壓電動機軟起動裝置執(zhí)行元件的飽和電抗器的特點： (1)飽和電抗器是一個大功率的器件，設計制作時應注意防范強電磁干擾。 (2)飽和電抗器承當著高壓和380伏低壓的隔離作用。 (3)在起動初瞬，要求交流繞組立即流通2~3倍電動機額定電流。這個要求可以通過預加勵磁電流的方法實現(xiàn)，也可以通過飽和電抗器設計滿足。后者更為可取。 (4)飽和電抗器的負載是大電動機。它是感性的，其等效阻抗隨轉速增高而增大。特別是起動初瞬，它近似為純電感。 (5)飽和電抗器的工作是短期的。一次起動過程通常不超過60秒。 結束語 自從2002年5月第一臺2000千瓦高壓磁控軟起動裝置在河南濟源鋼鐵公司正式投運以來，作為工業(yè)產(chǎn)品的高壓磁控軟起動裝置在投運數(shù)量上已達到了兩位數(shù)，軟起動容量也增長到5500千瓦。 以飽和電抗器為執(zhí)行元件的軟起動技術，已經(jīng)受到電工理論界和電機軟起動產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。在網(wǎng)上，也常常有網(wǎng)友問及作為高壓電動機軟起動裝置執(zhí)行元件的飽和電抗器的原理及設計，謹以此文就教于同行。 參考文獻 1、Л.А 別索諾夫 飽和電抗器 科學出版社 1955.11 2、清華大學自動化系（蔡宣三） 飽和電抗器原理與設計 清華大學講義 1977.12 3、陳伯超 新型可控飽和電抗器理論與應用 武漢水利電力大學出版社 1999.10