【PIC1】 軟起動可減小電動機硬起動（即直接起動）引起的電網電壓降，使之不影響共網其它電氣設備的正常運行，可減小電動機的沖擊電流，沖擊電流會造成電動機局部溫升過大，降低電動機壽命，可減小硬起動帶來的機械沖力，沖力加速所傳動機械（軸、嚙合齒輪等）的磨損，減少電磁干擾，沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。軟起動使電動機可以起停自如，減少空轉，提高作業(yè)率，因而有節(jié)能作用。 軟起動的分類 軟起動可分為有級和無級兩類，前者的調節(jié)是分檔的；后者的調節(jié)是連續(xù)的。傳統(tǒng)的軟起動均是有級的，如星/角變換軟起動，自耦變壓器軟起動，電抗器軟起動等等。連續(xù)調節(jié)的主要有三種：以電解液限流的液阻軟起動，以晶閘管（SCR）為限流器件的晶閘管軟起動，以磁飽和電抗器（SR）為限流器件的磁控軟起動。 變頻調速裝置也是一種軟起動裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流的同時保持高的起動轉矩。價格貴是制約其推廣應用的主要因素。人們購置變頻調速裝置一般都是著眼于調速，所以，常常不把它歸類于軟起動裝置。 在電動機定子回路，通過串入有限流作用的電力器件實現軟起動，叫做降壓或限流軟起動。它是軟起動中的一個主要類別。高壓降壓軟起動又是其中的一個重要類別。 軟起動過程描述參數與軟起動裝置優(yōu)劣評分項目 為了能夠客觀地對軟起動過程以及裝置做出比較和評價，提出以下15條。不言而喻，所有的比較和評價只有在電網、電動機、負載相同的條件下才有意義。 1. 軟起動能否完成，以及起動（完成）時間； 2. 軟起動過程中的電動機最大電流（標幺值）； 3. 軟起動過程中的最大電網電壓降（標幺值）； 4. 軟起動過程中電動機有否機電共振等異常現象； 5. 軟起動過程中電流的高次諧波含量（標幺值）； 6. 軟起動裝置的價格（常以單位容量的人民幣表示）； 7. 軟起動裝置允許的連續(xù)起動次數； 8. 軟起動裝置占用的空間大小； 9. 軟起動裝置限流器件開度的易控性：調節(jié)是否平滑、快速； 10. 軟起動裝置對使用環(huán)境要求的裕度； 11. 軟起動裝置的起動重復性（相連兩次軟起動“過程描述參數”的守恒性）； 12. 軟起動裝置所提供的起動和停止方式的多樣性； 13. 軟起動裝置所具備的對于裝置本身以及電動機綜合保護功能的完備性（包括過流、過載、欠相、起動超時、接地等，包括故障提示和顯示、診斷、記憶等）； 14. 軟起動裝置在起動過程中的噪聲大小； 15. 軟起動裝置所需要的輔助電源功率的大小。 注： 上述項目均屬于“裝置評分項目”，前五項屬于“過程描述參數”。 液阻軟起動 液阻是一種由電解液形成的電阻，它導電的本質是離子導電。它的阻值正比于相對的二塊電極板的距離，反比于電解液的電導率，極板距離和電導率都便于控制。液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點（阻值可以無級控制和熱容量大），恰恰是軟起動所需要的。加上另一個十分重要的優(yōu)勢即低成本使液阻軟起動得到廣泛的應用。 液阻軟起動也有缺點： ◎液阻箱容積大，其根源在于阻性限流，減小容積引起溫升加大。一次軟起動后電解液通常會有10°C~30°C的溫升，使軟起動的重復性差。 ◎移動極板需要有一套伺服機構，它的移動速度較慢，難以實現起動方式的多樣化。 ◎液阻軟起動需要維護，液箱中的水，需要定期補充。電極板長期浸泡于電解液中，表面會有一定的銹蝕，需要作表面處理（一般2至3年一次）。 ◎液阻軟起動裝置不適合于置放在易結冰或顛簸的現場。 近年有所謂的熱變液阻軟起動裝置，通過液阻本身在軟起動過程中的溫升，借助電解液電導率與溫度的正相關性實現無極板伺服機構的軟起動。但是，其可行性大可質疑：它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對使用環(huán)境溫度要求高，軟起動重復性差。 液阻軟起動裝置可以串在繞線電動機轉子回路實現重載軟起動，售價低廉，在軟起動過程中不產生高次諧波等等，則是它突出的優(yōu)點。預言它即將被淘汰，肯定是為時過早。 液阻軟起動裝置國外早已使用。至今，在國內仍然運行著不少國外的液阻軟起動產品，來自日本、加拿大、意大利等國。出廠日期從60年代到90年代均有。國產品的生產廠家很多，知名度較高的有湖北襄樊的追日公司、大力公司、雷諾爾公司、沈陽前特蘭公司以及上海的幾家公司等。 晶閘管軟起動 晶閘管軟起動產品問世不過30年左右的時間。它是當今電力電子器件長足進步的結果。10年前，電氣工程界就有人指出，閘管軟起動將引發(fā)軟起動行業(yè)的一場革命。目前在低壓（380伏）范圍內，晶閘管軟起動產品價格已經下降到液阻軟起動的大約2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動。與液阻軟起動相比，它的體積小、結構緊湊，幾乎免維護，功能齊全，菜單豐富，起動重復性好，保護周全，這些都是液阻軟起動難以望其項背的。 但是晶閘管軟起動產品也有缺點。一是高壓產品的價格太高，是液阻的5~10倍，二是晶閘管引起的高次諧波較嚴重，三是對于繞線轉子異步機無所作為。在這幾個缺點中，價格高是制約其發(fā)展的主要因素。對于貧者，無力選用它；對于富者，何不直接選用高壓變頻裝置？這就是高壓晶閘管軟起動比較受冷落的原因。 生產高壓晶閘管軟起動裝置的廠家主要是：Rockwell、Motortronics、Benshaw等三家國外廠家，國內據說某研究所近期會有此類產品問世。據調查，國外廠家截至2001年9月在中國大陸的高壓晶閘管軟起動裝置銷售量僅僅為30多臺。 磁控軟起動的工作原理和結構 磁控軟起動是從電抗器軟起動衍生出來的。用三相電抗器串在電動機定子實現降壓是兩者的共同點。磁控軟起動不同于電抗器軟起動的主要點是其電抗值可控。總體說來，起動開始時電抗器的電抗值較大，在軟起動過程中，通過反饋調節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動完成后被旁路。 電抗值的變化是通過控制直流勵磁電流，改變鐵芯的飽和度實現的，所以叫做磁控軟起動。因為磁飽和電抗器的輸出功率比控制功率大幾十倍，它也可以稱為“磁放大器”。由于它不具有零輸入對應零輸出的特點，所以，不建議采用“磁放大器”這一詞。 磁飽和電抗器有三對交流繞組（每相一對）和三相共有的一個直流勵磁繞組。在交流繞組里流過的是電動機定子電流，它必然會在直流勵磁繞組上感應出電勢。后者會影響勵磁回路的運行。用一對交流繞阻的主要原因就是為了抵消這種影響。 顯然，電抗值的調節(jié)是靜止的、無接觸的、非機械式的。這就為微電子技術的介入打開了大門。所以，在工作原理上磁控軟起動與晶閘管軟起動是完全相同的。說磁控軟起動能夠實現軟停止，能夠具有晶閘管軟起動所具有的幾乎全部功能，其原因蓋出于此。 高壓磁飽和電抗器在原理和結構上與低壓（380伏）磁飽和電抗器沒有本質區(qū)別，但是在某些方面采取了一些特殊處理。 磁飽和電抗器具有0.1秒量級的慣性，這使得磁控軟起動的快速性比晶閘管軟起動慢一個數量級。對于電動機系統(tǒng)的大慣性來說，磁控軟起動的慣性是不足為慮的。 有人說磁控軟起動不產生高次諧波。這是錯誤的。只要飽和，就一定會有非線性，就一定會引起高次諧波。只是磁飽和電抗器產生的高次諧波會比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動裝置需要有相對較大功率的輔助電源，噪聲較大則是其不足之處。 QS為高壓隔離開關，QF為真空斷路器，SR為磁飽和電抗器， M為電動機 磁控軟起動裝置現狀 發(fā)達國家很少有這類產品，這可能與發(fā)達國家的國情有關。 在國內，西安某公司生產磁控軟起動已有4年以上的歷史。但該公司不生產高壓磁控軟起動裝置，僅僅生產不大于330KW的低壓磁控軟起動裝置。它的產品分成二個類別，即高于160KW和低于160KW。前者需要與星/角轉換配合（因此，也只適合于定子角接的電動機）；后者則單一地靠磁飽和電抗器。其控制系統(tǒng)仍停留在模擬集成電路階段。 天津市先導機電有限公司研制的高壓磁控軟起動裝置在濟源鋼鐵公司順利投產，標志著磁控軟起動已經踏入了高壓的門坎。該裝置的起動對象是煉鐵廠高爐的4#風機異步電動機（6KV、2MW），軟起動方式是3.2倍額定的恒流軟起動，軟起動時間為34秒，軟起動重復性好，滿足了生產工藝要求。 高壓磁控軟起動前瞻 什么是高壓磁控軟起動裝置？它是一種兼具高壓晶閘管軟起動裝置性能和高壓液阻軟起動價格的裝置。所以，它有可能成為國內乃至國外高壓軟起動裝置市場上的主流產品。 從高壓磁控軟起動今后發(fā)展看，要解決兩個問題：一是將交流電壓等級從目前的6KV提高到10KV，預計這不會遇到大的困難。二是將容量從目前的2MW提高到20MW。 據調查，特大容量（20MW 以上）電動機的軟起動至今還沒有一種圓滿的技術手段。采用專建一個變電站的辦法和重金購買特大容量的高壓變頻裝置的辦法，都是出于無奈的辦法。 因此，液阻軟起動、晶閘管軟起動、磁控軟起動都面對著特大容量電動機起動的挑戰(zhàn)。特大容量往往要求將限流電力器件安裝在主電室外甚至戶外，液阻軟起動裝置將不得不面對戶外環(huán)境的問題，特大箱體、特大極板的問題，晶閘管軟起動將不得不面對串、并聯高壓晶閘管的均壓、均流問題。 磁控軟起動面臨的主要問題將是如何在有效防干擾的前提下把磁飽和電抗器的容量做大。特大容量磁飽和電抗器在世界上并非沒有先例。70年代末，在武漢鋼鐵公司1米7工程熱軋廠引進的比利時ACEC公司無功補償裝置里，就包含了一臺這樣的飽和電抗器：10KV，30MVA，它一直運行至今。 因此，磁控軟起動裝置攻克特大容量電動機軟起動難題指日可待。 軟起動相關<