【PIC1】 軟起動(dòng)可減小電動(dòng)機(jī)硬起動(dòng)（即直接起動(dòng)）引起的電網(wǎng)電壓降，使之不影響共網(wǎng)其它電氣設(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)局部溫升過大，降低電動(dòng)機(jī)壽命，可減小硬起動(dòng)帶來的機(jī)械沖力，沖力加速所傳動(dòng)機(jī)械（軸、嚙合齒輪等）的磨損，減少電磁干擾，沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。軟起動(dòng)使電動(dòng)機(jī)可以起停自如，減少空轉(zhuǎn)，提高作業(yè)率，因而有節(jié)能作用。 軟起動(dòng)的分類 軟起動(dòng)可分為有級(jí)和無級(jí)兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的；后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。傳統(tǒng)的軟起動(dòng)均是有級(jí)的，如星/角變換軟起動(dòng)，自耦變壓器軟起動(dòng)，電抗器軟起動(dòng)等等。連續(xù)調(diào)節(jié)的主要有三種：以電解液限流的液阻軟起動(dòng)，以晶閘管（SCR）為限流器件的晶閘管軟起動(dòng)，以磁飽和電抗器（SR）為限流器件的磁控軟起動(dòng)。 變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動(dòng)裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流的同時(shí)保持高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。價(jià)格貴是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。人們購(gòu)置變頻調(diào)速裝置一般都是著眼于調(diào)速，所以，常常不把它歸類于軟起動(dòng)裝置。 在電動(dòng)機(jī)定子回路，通過串入有限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)主要類別。高壓降壓軟起動(dòng)又是其中的一個(gè)重要類別。 軟起動(dòng)過程描述參數(shù)與軟起動(dòng)裝置優(yōu)劣評(píng)分項(xiàng)目 為了能夠客觀地對(duì)軟起動(dòng)過程以及裝置做出比較和評(píng)價(jià)，提出以下15條。不言而喻，所有的比較和評(píng)價(jià)只有在電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)、負(fù)載相同的條件下才有意義。 1. 軟起動(dòng)能否完成，以及起動(dòng)（完成）時(shí)間； 2. 軟起動(dòng)過程中的電動(dòng)機(jī)最大電流（標(biāo)幺值）； 3. 軟起動(dòng)過程中的最大電網(wǎng)電壓降（標(biāo)幺值）； 4. 軟起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)有否機(jī)電共振等異常現(xiàn)象； 5. 軟起動(dòng)過程中電流的高次諧波含量（標(biāo)幺值）； 6. 軟起動(dòng)裝置的價(jià)格（常以單位容量的人民幣表示）； 7. 軟起動(dòng)裝置允許的連續(xù)起動(dòng)次數(shù)； 8. 軟起動(dòng)裝置占用的空間大小； 9. 軟起動(dòng)裝置限流器件開度的易控性：調(diào)節(jié)是否平滑、快速； 10. 軟起動(dòng)裝置對(duì)使用環(huán)境要求的裕度； 11. 軟起動(dòng)裝置的起動(dòng)重復(fù)性（相連兩次軟起動(dòng)“過程描述參數(shù)”的守恒性）； 12. 軟起動(dòng)裝置所提供的起動(dòng)和停止方式的多樣性； 13. 軟起動(dòng)裝置所具備的對(duì)于裝置本身以及電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)功能的完備性（包括過流、過載、欠相、起動(dòng)超時(shí)、接地等，包括故障提示和顯示、診斷、記憶等）； 14. 軟起動(dòng)裝置在起動(dòng)過程中的噪聲大?。?15. 軟起動(dòng)裝置所需要的輔助電源功率的大小。 注： 上述項(xiàng)目均屬于“裝置評(píng)分項(xiàng)目”，前五項(xiàng)屬于“過程描述參數(shù)”。 液阻軟起動(dòng) 液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。它的阻值正比于相對(duì)的二塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率，極板距離和電導(dǎo)率都便于控制。液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點(diǎn)（阻值可以無級(jí)控制和熱容量大），恰恰是軟起動(dòng)所需要的。加上另一個(gè)十分重要的優(yōu)勢(shì)即低成本使液阻軟起動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用。 液阻軟起動(dòng)也有缺點(diǎn)： ◎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(dòng)后電解液通常會(huì)有10°C~30°C的溫升，使軟起動(dòng)的重復(fù)性差。 ◎移動(dòng)極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，它的移動(dòng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)方式的多樣化。 ◎液阻軟起動(dòng)需要維護(hù)，液箱中的水，需要定期補(bǔ)充。電極板長(zhǎng)期浸泡于電解液中，表面會(huì)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(dòng)裝置不適合于置放在易結(jié)冰或顛簸的現(xiàn)場(chǎng)。 近年有所謂的熱變液阻軟起動(dòng)裝置，通過液阻本身在軟起動(dòng)過程中的溫升，借助電解液電導(dǎo)率與溫度的正相關(guān)性實(shí)現(xiàn)無極板伺服機(jī)構(gòu)的軟起動(dòng)。但是，其可行性大可質(zhì)疑：它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對(duì)使用環(huán)境溫度要求高，軟起動(dòng)重復(fù)性差。 液阻軟起動(dòng)裝置可以串在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng)，售價(jià)低廉，在軟起動(dòng)過程中不產(chǎn)生高次諧波等等，則是它突出的優(yōu)點(diǎn)。預(yù)言它即將被淘汰，肯定是為時(shí)過早。 液阻軟起動(dòng)裝置國(guó)外早已使用。至今，在國(guó)內(nèi)仍然運(yùn)行著不少國(guó)外的液阻軟起動(dòng)產(chǎn)品，來自日本、加拿大、意大利等國(guó)。出廠日期從60年代到90年代均有。國(guó)產(chǎn)品的生產(chǎn)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(dòng) 晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品問世不過30年左右的時(shí)間。它是當(dāng)今電力電子器件長(zhǎng)足進(jìn)步的結(jié)果。10年前，電氣工程界就有人指出，閘管軟起動(dòng)將引發(fā)軟起動(dòng)行業(yè)的一場(chǎng)革命。目前在低壓（380伏）范圍內(nèi)，晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)下降到液阻軟起動(dòng)的大約2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動(dòng)。與液阻軟起動(dòng)相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護(hù)，功能齊全，菜單豐富，起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全，這些都是液阻軟起動(dòng)難以望其項(xiàng)背的。 但是晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。一是高壓產(chǎn)品的價(jià)格太高，是液阻的5~10倍，二是晶閘管引起的高次諧波較嚴(yán)重，三是對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步機(jī)無所作為。在這幾個(gè)缺點(diǎn)中，價(jià)格高是制約其發(fā)展的主要因素。對(duì)于貧者，無力選用它；對(duì)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(dòng)比較受冷落的原因。 生產(chǎn)高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置的廠家主要是：Rockwell、Motortronics、Benshaw等三家國(guó)外廠家，國(guó)內(nèi)據(jù)說某研究所近期會(huì)有此類產(chǎn)品問世。據(jù)調(diào)查，國(guó)外廠家截至2001年9月在中國(guó)大陸的高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置銷售量?jī)H僅為30多臺(tái)。 磁控軟起動(dòng)的工作原理和結(jié)構(gòu) 磁控軟起動(dòng)是從電抗器軟起動(dòng)衍生出來的。用三相電抗器串在電動(dòng)機(jī)定子實(shí)現(xiàn)降壓是兩者的共同點(diǎn)。磁控軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的主要點(diǎn)是其電抗值可控?？傮w說來，起動(dòng)開始時(shí)電抗器的電抗值較大，在軟起動(dòng)過程中，通過反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動(dòng)完成后被旁路。 電抗值的變化是通過控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的飽和度實(shí)現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動(dòng)。因?yàn)榇棚柡碗娍蛊鞯妮敵龉β时瓤刂乒β蚀髱资叮部梢苑Q為“磁放大器”。由于它不具有零輸入對(duì)應(yīng)零輸出的特點(diǎn)，所以，不建議采用“磁放大器”這一詞。 磁飽和電抗器有三對(duì)交流繞組（每相一對(duì)）和三相共有的一個(gè)直流勵(lì)磁繞組。在交流繞組里流過的是電動(dòng)機(jī)定子電流，它必然會(huì)在直流勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出電勢(shì)。后者會(huì)影響勵(lì)磁回路的運(yùn)行。用一對(duì)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(diào)節(jié)是靜止的、無接觸的、非機(jī)械式的。這就為微電子技術(shù)的介入打開了大門。所以，在工作原理上磁控軟起動(dòng)與晶閘管軟起動(dòng)是完全相同的。說磁控軟起動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動(dòng)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(jié)構(gòu)上與低壓（380伏）磁飽和電抗器沒有本質(zhì)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(jí)的慣性，這使得磁控軟起動(dòng)的快速性比晶閘管軟起動(dòng)慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的大慣性來說，磁控軟起動(dòng)的慣性是不足為慮的。 有人說磁控軟起動(dòng)不產(chǎn)生高次諧波。這是錯(cuò)誤的。只要飽和，就一定會(huì)有非線性，就一定會(huì)引起高次諧波。只是磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波會(huì)比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動(dòng)裝置需要有相對(duì)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(guān)，QF為真空斷路器，SR為磁飽和電抗器， M為電動(dòng)機(jī) 磁控軟起動(dòng)裝置現(xiàn)狀 發(fā)達(dá)國(guó)家很少有這類產(chǎn)品，這可能與發(fā)達(dá)國(guó)家的國(guó)情有關(guān)。 在國(guó)內(nèi)，西安某公司生產(chǎn)磁控軟起動(dòng)已有4年以上的歷史。但該公司不生產(chǎn)高壓磁控軟起動(dòng)裝置，僅僅生產(chǎn)不大于330KW的低壓磁控軟起動(dòng)裝置。它的產(chǎn)品分成二個(gè)類別，即高于160KW和低于160KW。前者需要與星/角轉(zhuǎn)換配合（因此，也只適合于定子角接的電動(dòng)機(jī)）；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(dǎo)機(jī)電有限公司研制的高壓磁控軟起動(dòng)裝置在濟(jì)源鋼鐵公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志著磁控軟起動(dòng)已經(jīng)踏入了高壓的門坎。該裝置的起動(dòng)對(duì)象是煉鐵廠高爐的4#風(fēng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)（6KV、2MW），軟起動(dòng)方式是3.2倍額定的恒流軟起動(dòng)，軟起動(dòng)時(shí)間為34秒，軟起動(dòng)重復(fù)性好，滿足了生產(chǎn)工藝要求。 高壓磁控軟起動(dòng)前瞻 什么是高壓磁控軟起動(dòng)裝置？它是一種兼具高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置性能和高壓液阻軟起動(dòng)價(jià)格的裝置。所以，它有可能成為國(guó)內(nèi)乃至國(guó)外高壓軟起動(dòng)裝置市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品。 從高壓磁控軟起動(dòng)今后發(fā)展看，要解決兩個(gè)問題：一是將交流電壓等級(jí)從目前的6KV提高到10KV，預(yù)計(jì)這不會(huì)遇到大的困難。二是將容量從目前的2MW提高到20MW。 據(jù)調(diào)查，特大容量（20MW 以上）電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)至今還沒有一種圓滿的技術(shù)手段。采用專建一個(gè)變電站的辦法和重金購(gòu)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(dòng)、晶閘管軟起動(dòng)、磁控軟起動(dòng)都面對(duì)著特大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)裝置將不得不面對(duì)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(dòng)將不得不面對(duì)串、并聯(lián)高壓晶閘管的均壓、均流問題。 磁控軟起動(dòng)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(jìn)的比利時(shí)ACEC公司無功補(bǔ)償裝置里，就包含了一臺(tái)這樣的飽和電抗器：10KV，30MVA，它一直運(yùn)行至今。 因此，磁控軟起動(dòng)裝置攻克特大容量電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)難題指日可待。 軟起動(dòng)相關(guān)<