高壓電機(jī)軟啟動(dòng)方式介紹

本文主要介紹了幾種目前在工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常用到的軟啟動(dòng)柜，簡(jiǎn)單介紹關(guān)于為何使用軟啟動(dòng)柜，軟啟動(dòng)柜對(duì)電動(dòng)機(jī)有什么樣的好處，并對(duì)幾種常見(jiàn)的軟啟動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析和比較。

1 引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高壓電動(dòng)機(jī)的數(shù)量不斷增加。由于大電機(jī)直接起動(dòng)時(shí)的電流為正常工作電流的5~7倍，而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩只有額定轉(zhuǎn)矩的0.4--1.6倍。它在電網(wǎng)條件（電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)壓降小于10%）和工藝條件（啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩滿(mǎn)足）允許的情況下，可以直接啟動(dòng)。但過(guò)大的啟動(dòng)電流、過(guò)小的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)長(zhǎng)的啟動(dòng)時(shí)間給電機(jī)和電網(wǎng)造成了極大的危害。常導(dǎo)致電網(wǎng)電壓、諧波波動(dòng)的增大以至前級(jí)跳閘，大大的增加了電網(wǎng)污染，嚴(yán)重的影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。同時(shí)，也對(duì)自身造成了很大傷害。因此，必須在電源和電機(jī)之間串入軟啟動(dòng)柜來(lái)解決這些問(wèn)題。

高壓大功率交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)柜，使電動(dòng)機(jī)在從零升速至額定轉(zhuǎn)速的啟動(dòng)過(guò)程更加平穩(wěn)。高壓大功率交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)柜可減小電動(dòng)機(jī)硬啟動(dòng)（即直接啟動(dòng)）引起的電網(wǎng)電壓降，使之不影響共網(wǎng)其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；可減小電動(dòng)機(jī)的沖擊電流，沖擊電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)局部升溫過(guò)大而降低電動(dòng)機(jī)壽命，沖擊電流還會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行；可減小機(jī)械沖擊，沖力加速所傳動(dòng)機(jī)械（軸、嚙合齒輪等）的磨損。

近幾年隨著國(guó)內(nèi)一些6kV和10kV的大容量電動(dòng)設(shè)備投入運(yùn)行的不斷增加，特別是那些啟動(dòng)力矩較大的風(fēng)機(jī)泵類(lèi)電機(jī)的增多，帶動(dòng)了電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，一些技術(shù)先進(jìn)的有關(guān)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的智能控制技術(shù)受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。

2 軟啟動(dòng)優(yōu)點(diǎn)

通常電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接啟動(dòng)，又被稱(chēng)為硬啟動(dòng)；另一種是降低電機(jī)的啟動(dòng)電壓或電流的啟動(dòng)，也被稱(chēng)為軟啟動(dòng)。為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，中、大功率的電動(dòng)機(jī)一般都不允許直接啟動(dòng)。降壓?jiǎn)?dòng)先后經(jīng)過(guò)了兩個(gè)發(fā)展階段，一是采用“Y-△”接線(xiàn)啟動(dòng)和自耦降壓啟動(dòng)，二是引進(jìn)電力電子技術(shù)，用軟起動(dòng)器、變頻器等設(shè)備啟動(dòng)電機(jī)。第二種方式能從零開(kāi)始，線(xiàn)性平滑地增加電壓，不但減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，也減小了對(duì)電機(jī)的沖擊。

3 常見(jiàn)軟啟動(dòng)

對(duì)于大功率高壓電動(dòng)機(jī)而言，軟啟動(dòng)比直接啟動(dòng)具有如下優(yōu)勢(shì)：（1）減小啟動(dòng)過(guò)程引起的電網(wǎng)下降，使之不影響共網(wǎng)其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；（2）減小電動(dòng)機(jī)的沖擊電流，避免電動(dòng)機(jī)局部過(guò)熱影響電動(dòng)機(jī)的壽命；（3）減少電磁干擾，避免沖擊電流以電磁波的形式干擾電子設(shè)備和電氣儀表的正常運(yùn)行。基于上述原因，對(duì)高壓電機(jī)軟啟動(dòng)的研究就具有十分重要的意義。

本文主要介紹幾種目前常見(jiàn)的軟啟動(dòng)及其工作方式，高壓大功率交流電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的幾種常見(jiàn)方式：變頻軟啟動(dòng)、磁控軟啟動(dòng)、晶閘管軟啟動(dòng)和液態(tài)電阻軟啟動(dòng)。

3.1 變頻軟啟動(dòng)

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，通過(guò)變頻器設(shè)定較低頻率來(lái)達(dá)到電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的目的。變頻器在很多現(xiàn)場(chǎng)主要的應(yīng)用目的是用作節(jié)能。而作為軟起動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是：效率高，輸出頻率高；動(dòng)態(tài)性能好，過(guò)載能力強(qiáng)；轉(zhuǎn)矩脈沖較小，電機(jī)噪聲小；網(wǎng)側(cè)配置多樣化，可實(shí)現(xiàn)12、18或24脈沖整流，以減少網(wǎng)側(cè)諧波；直流進(jìn)線(xiàn)可配制動(dòng)電阻；與基波一致的功率因數(shù)；可無(wú)熔斷器設(shè)計(jì)。缺點(diǎn)是：價(jià)格較貴，技術(shù)復(fù)雜多樣，體積較大。一般的用戶(hù)主要應(yīng)用變頻器的主要目的是節(jié)能兼顧軟啟動(dòng)的功能，如果是單就軟啟動(dòng)的功能比較少的用戶(hù)使用。

3.2 磁控軟啟動(dòng)

此種方式是通過(guò)磁放大原理，在飽和電抗器的控制線(xiàn)圈中加入較小的控制電流，使電抗器的飽和程度有所改變，從而改變串入電抗器的電機(jī)的啟動(dòng)電流。此種方式運(yùn)用了磁放大原理，從而達(dá)到以較小的功率控制放大功率的目的。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是電感的體積和成本比電壓器有所降低，價(jià)格適中。缺點(diǎn)是：響應(yīng)慢、噪聲大。

3.3 晶閘管軟啟動(dòng)

它是應(yīng)用了可控硅串聯(lián)技術(shù)，通過(guò)光纖傳輸控制信號(hào)，控制可控硅串的同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，從而控制電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程。可控硅方式軟啟動(dòng)有諸多優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕，控制迅速，響應(yīng)快。可控硅方式啟動(dòng)，可靠性高，啟動(dòng)成功率有保證。至于價(jià)格方面，由于此項(xiàng)技術(shù)門(mén)檻較高，以前此類(lèi)產(chǎn)品均為進(jìn)口，給人以高價(jià)的印象，隨著半導(dǎo)體元件的價(jià)格降低和國(guó)內(nèi)有實(shí)力的公司介入，價(jià)格已達(dá)到了人們可以接受的程度。

3.4 液態(tài)電阻軟啟動(dòng)

水電阻軟啟動(dòng)是在電機(jī)的定子或轉(zhuǎn)子回路中串入液體電阻的啟動(dòng)方式。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，裝置通過(guò)改變極板的距離，相應(yīng)的改變極板間液體電阻，從而調(diào)節(jié)了電機(jī)的電壓。水電阻啟動(dòng)大的優(yōu)點(diǎn)就是：價(jià)格便宜。由于沒(méi)有采用現(xiàn)代功率電子器件，而采用落后的機(jī)械調(diào)節(jié)極板距離的方式，技術(shù)含量低，所以售價(jià)相對(duì)較低。可以用于繞線(xiàn)電機(jī)及籠型電機(jī)。但水電阻的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的：體積大、水電阻式占地面積大，需要更大的配電室面積、水電阻還有使用壽命低、環(huán)境適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。同時(shí)環(huán)境溫度對(duì)其啟動(dòng)性能有很大的影響，無(wú)法頻繁啟動(dòng)、不適合一拖多。初次啟動(dòng)后，如果要再次啟動(dòng)，就需等溶液溫度降低，需要等待很長(zhǎng)時(shí)間，否則溶液有可能因溫度過(guò)高而大量汽化。此外水電阻式還存在水的蒸發(fā)問(wèn)題和污染問(wèn)題等。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，變頻器軟啟動(dòng)盡管技術(shù)先進(jìn)，但是價(jià)格昂貴，而且體積龐大，高端客戶(hù)才選用；液態(tài)電阻軟啟動(dòng)盡管體積較大，維護(hù)量大，但是相對(duì)便宜的價(jià)格，加上產(chǎn)品的進(jìn)一步提高，將具有不錯(cuò)的競(jìng)爭(zhēng)力；晶閘管軟啟動(dòng)尺寸小，但是容易被擊穿，假以時(shí)日，市場(chǎng)前景還是不錯(cuò)；磁控軟啟動(dòng)，相比于以上幾種，價(jià)格居中，尺寸居中，具有不錯(cuò)的競(jìng)爭(zhēng)力。