電力電子技術(shù)名詞解釋

1、柔性交流輸電系統(tǒng)柔性交流輸電系統(tǒng)是Flexible AC Transmission Systems）中文翻譯，英文簡(jiǎn)稱FACTS，指應(yīng)用于交流輸電系統(tǒng)的電力電子裝置，其中“柔性”是指對(duì)電壓電流的可控性；如裝置與系統(tǒng)并聯(lián)可以對(duì)系統(tǒng)電壓和無功功率進(jìn)行控制，裝置與系統(tǒng)串聯(lián)可以對(duì)電流和潮流進(jìn)行控制；FACTS通過增加輸電網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量，從而提高輸電網(wǎng)絡(luò)的價(jià)值，F(xiàn)ACTS控制裝置動(dòng)作速度快，因而能夠擴(kuò)大輸電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行區(qū)域；在電力電子裝置最早用于直流輸電系統(tǒng)中并實(shí)現(xiàn)了對(duì)輸送功率的快速控制，由此人們想在交流系統(tǒng)中加裝電力電子裝置，尋求對(duì)潮流的可控，以獲得最大的安全裕度和最小的輸電成本，F(xiàn)ACTS技術(shù)應(yīng)運(yùn)

2、而生，靜止無功補(bǔ)償器（SVC），靜止同步補(bǔ)償器（STATCON），晶閘管投切串聯(lián)電容器（TCSC），統(tǒng)一潮流控制器（UPFC）就是基于FACTS技術(shù)的產(chǎn)品。 節(jié)能燈節(jié)能燈又叫緊湊型熒光燈（國(guó)外簡(jiǎn)稱CFL燈）它是1978年由國(guó)外廠家首先發(fā)明的，由于它具有光效高（是普通燈泡的5倍），節(jié)能效果明顯，壽命長(zhǎng)（是普通燈泡的8倍），體積小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)，受到各國(guó)人民和國(guó)家的重視和歡迎，我國(guó)于1982年，首先在復(fù)旦大學(xué)電光源研究所成功研制SL型緊湊型熒光燈，二十年來，產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，質(zhì)量穩(wěn)步提高，國(guó)家已經(jīng)把它作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的節(jié)能產(chǎn)品（綠色照明產(chǎn)品）作為推廣和使用。 現(xiàn)如今我們所講的節(jié)能產(chǎn)品主要都是針對(duì)白熾

3、燈來講。普通的白熾燈光效大約在每瓦10流明左右，壽命大約在1000小時(shí)左右，它的工作原理是：當(dāng)燈接入電路中，電流流過燈絲，電流的熱效應(yīng)，使白熾燈發(fā)出連續(xù)的可見光和紅外線，此現(xiàn)象在燈絲溫度升到700K即可覺察，由于工作時(shí)的燈絲溫度很高，大部分的能量以紅外輻射的形式浪費(fèi)掉了，由于燈絲溫度很高，蒸發(fā)也很快，所以壽命也大縮短了，大約在1000小時(shí)左右。節(jié)能燈主要是通過鎮(zhèn)流器給燈管燈絲加熱，大約在1160K溫度時(shí)，燈絲就開始發(fā)射電子（因?yàn)樵跓艚z上涂了一些電子粉），電子碰撞氬原子產(chǎn)生非彈性碰撞，氬原子碰撞后獲得了能量又撞擊汞原子，汞原子在吸收能量后躍遷產(chǎn)生電離，發(fā)出253.7nm 的紫外線，紫外線激發(fā)熒光

4、粉發(fā)光，由于熒光燈工作時(shí)燈絲的溫度在1160K左右，比白熾燈工作的溫度2200K-2700K低很多，所以它的壽命也大提高，達(dá)到5000小時(shí)以上，由于它不存在白熾燈那樣的電流熱效應(yīng)，熒光粉的能量轉(zhuǎn)換效率也很高，達(dá)到每瓦50流明以上。齊納擊穿當(dāng)PN結(jié)兩邊的摻雜濃度很高時(shí)，阻擋層將變很薄，在這種阻擋層中，載流子與中性原子相碰撞的機(jī)會(huì)極小，因而不容易發(fā)生碰撞 . 顯然，場(chǎng)致激發(fā)能夠產(chǎn)出大量的載流子，使PN結(jié)的反向電流劇增，呈現(xiàn)反向擊穿現(xiàn)象，這種擊穿稱為齊納擊穿(因齊納研究而得名）。齊納擊穿一般發(fā)生在低反壓、高摻雜的情況下。     利用齊納擊穿可做成穩(wěn)壓二極管,又叫齊納二

5、極管.該二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點(diǎn)上,反向電阻降低到一個(gè)很少的數(shù)值,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)擊穿電壓來分檔的,因?yàn)檫@種特性,穩(wěn)壓管主要被作為穩(wěn)壓器或電壓基準(zhǔn)元件使用.其伏安特性見圖1,穩(wěn)壓二極管可以串聯(lián)起來以便在較高的電壓上使用,通過串聯(lián)就可獲得更多的穩(wěn)定電壓.     穩(wěn)壓二極管的正向特性與一般二極管相同，而反向擊穿特性很陡峭。雪崩擊穿在材料摻雜濃度較低的PN結(jié)中，當(dāng)PN結(jié)反向電壓增加時(shí)，空間電荷區(qū)中的電場(chǎng)隨著增強(qiáng)。這樣，通過空間電荷區(qū)的電子和空穴，就會(huì)在電場(chǎng)作用下獲得的能量增大，

6、在晶體中運(yùn)動(dòng)的電子和空穴將不斷地與晶體原子又發(fā)生碰撞，當(dāng)電子和空穴的能量足夠大時(shí)，通過這樣的碰撞的可使共價(jià)鍵中的電子激發(fā)形成自由電子空穴對(duì)。新產(chǎn)生的電子和空穴也向相反的方向運(yùn)動(dòng)，重新獲得能量，又可通過碰撞，再產(chǎn)生電子空穴對(duì)，這就是載流子的倍增效應(yīng)。當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值后，載流子的倍增情況就像在陡峻的積雪山坡上發(fā)生雪崩一樣，載流子增加得多而快，這樣，反向電流劇增， PN結(jié)就發(fā)生雪崩擊穿。利用該特點(diǎn)可制作高反壓二極管。下圖是雪崩擊穿的示意圖.      雪崩二極管是一種負(fù)阻器件，特點(diǎn)是輸出功率大，但噪聲也很大。主要噪聲來自于雪崩噪聲，是由于雪崩倍增過程中

7、產(chǎn)生電子和空穴和無規(guī)則性所引起的，其性質(zhì)和散彈噪聲類似。雪崩噪聲是雪崩二極管振蕩器的噪聲遠(yuǎn)高于其它振蕩器的主要原因。電路的噪聲對(duì)于電子線路中所標(biāo)稱的噪聲，可以概括地認(rèn)為，它是對(duì)目的信號(hào)以外的所有信號(hào)的一個(gè)總稱。最初人們把造成收音機(jī)這類音響設(shè)備所發(fā)出噪聲的那些電子信號(hào)，稱為噪聲。但是，一些非目的的電子信號(hào)對(duì)電子線路造成的后果并非都和聲音有關(guān)，因而，后來人們逐步擴(kuò)大了噪聲概念。例如，把造成視屏幕有白班呀條紋的那些電子信號(hào)也稱為噪聲?？赡芤哉f，電路中除目的的信號(hào)以外的一切信號(hào)，不管它對(duì)電路是否造成影響，都可稱為噪聲。例如，電源電壓中的紋波或自激振蕩，可對(duì)電路造成不良影響，使音響裝置發(fā)出交流聲或?qū)е码?/p>

8、路誤動(dòng)作，但有時(shí)也許并不導(dǎo)致上述后果。對(duì)于這種紋波或振蕩，都應(yīng)稱為電路的一種噪聲。又有某一頻率的無線電波信號(hào)，對(duì)需要接收這種信號(hào)的接收機(jī)來講，它是正常的目的信號(hào)，而對(duì)另一接收機(jī)它就是一種非目的信號(hào)，即是噪聲。在電子學(xué)中常使用干擾這個(gè)術(shù)語(yǔ)，有時(shí)會(huì)與噪聲的概念相混淆，其實(shí)，是有區(qū)別的。噪聲是一種電子信號(hào)，而干擾是指的某種效應(yīng)，是由于噪聲原因?qū)﹄娐吩斐傻囊环N不良反應(yīng)。而電路中存在著噪聲，卻不一定就有干擾。在數(shù)字電路中。往往可以用示波器觀察到在正常的脈沖信號(hào)上混有一些小的尖峰脈沖是所不期望的，而是一種噪聲。但由于電路特性關(guān)系，這些小尖峰脈沖還不致于使數(shù)字電路的邏輯受到影響而發(fā)生混亂，所以可以認(rèn)為是沒有

9、干擾。當(dāng)一個(gè)噪聲電壓大到足以使電路受到干擾時(shí)，該噪聲電壓就稱為干擾電壓。而一個(gè)電路或一個(gè)器件，當(dāng)它還能保持正常工作時(shí)所加的最大噪聲電壓，稱為該電路或器件的抗干擾容限或抗擾度。一般說來，噪聲很難消除，但可以設(shè)法降低噪聲的強(qiáng)度或提高電路的抗擾度，以使噪聲不致于形成干擾。 軟啟動(dòng)技術(shù)     軟起動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)晶閘管交流調(diào)壓器。改變晶閘管的觸發(fā)角，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓。在整個(gè)起動(dòng)過程中，軟起動(dòng)器的輸出是一個(gè)平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導(dǎo)通，電機(jī)在額定電壓下工作?！败泦?dòng)”不僅能夠大幅度減輕傳動(dòng)系統(tǒng)本身所受到的啟動(dòng)沖擊

10、，延長(zhǎng)關(guān)鍵零部件的使用壽命，同時(shí)還能大大縮短電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流的沖擊時(shí)間，減小對(duì)電動(dòng)機(jī)的熱沖擊負(fù)荷及對(duì)電網(wǎng)的影響，從而節(jié)約電能并延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的工作壽命。此外，通過使用“軟啟動(dòng)”技術(shù)，在電動(dòng)機(jī)的選型上將可以選用容量較小的電動(dòng)機(jī)，因而也能夠減少不必要的設(shè)備投資。變頻器、軟啟動(dòng)在大中型供水設(shè)備中的應(yīng)用 摘要：由變頻器 、 軟啟動(dòng)及可編程控制器為主組成的高性能控制系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定 、 高效節(jié)能 、 自動(dòng)化程度高易于操作等優(yōu)點(diǎn)。由于采用了軟啟動(dòng)，設(shè)備啟、停過程平穩(wěn)，避免了“水垂”效應(yīng)，此控制系統(tǒng)只需增加較少的投資，就能較大幅度的提高設(shè)備性能，此項(xiàng)技術(shù)在大中型水泵站中很有推廣應(yīng)用價(jià)值。 關(guān)鍵詞：恒壓供水，變頻調(diào)

11、速，軟啟動(dòng)，供水泵站，節(jié)能，水垂效應(yīng)。 通常供水設(shè)備的控制系統(tǒng)是由變頻器、控制器、低壓電器及壓力傳感器組成，可完成對(duì)供水壓力閉環(huán)控制，當(dāng)供水管網(wǎng)流量變化時(shí)，通過調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速和改變投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)，可達(dá)到穩(wěn)定供水管網(wǎng)出口壓力的目的。 圖 1 所示是一個(gè)典型的恒壓變頻供水系統(tǒng)框圖，此控制系統(tǒng)的控制對(duì)象是供水管網(wǎng)出口壓力，由壓力傳感器采集供水管網(wǎng)出口壓力信號(hào)，將此壓力信號(hào)與設(shè) 圖 1 自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)原理圖 定壓力信號(hào)進(jìn)行比較，其差值進(jìn)入 CPU 進(jìn)行 PID 運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果控制變頻器的輸出頻率及輸出電壓，使水泵轉(zhuǎn)速能隨著供水管網(wǎng)壓力的波動(dòng)而不斷的變化 , 從而使管網(wǎng)出口壓力穩(wěn)定。如果管網(wǎng)流量

12、變化大 , 當(dāng)只調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速不能滿足管網(wǎng)出口壓力穩(wěn)定要求時(shí) , 則由控制器發(fā)出指令，通過改變投入運(yùn)行的水泵臺(tái)數(shù)來滿足穩(wěn)定管網(wǎng)出口壓力要求。 在上述過程中 , 當(dāng)變頻泵達(dá)到最高設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，說明管網(wǎng)用水量大 , 只靠調(diào)整變頻泵的轉(zhuǎn)速已不能使管網(wǎng)出口壓力穩(wěn)定，在經(jīng)過一定延時(shí)后，如果此泵仍然在最高設(shè)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，控制系統(tǒng)就要啟動(dòng)一臺(tái)水泵，在水泵容量較大的供水系統(tǒng)中，往往采用一項(xiàng)叫作“循環(huán)軟啟動(dòng)”的技術(shù)，即將變頻器帶動(dòng)的正在全速運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)交給電網(wǎng)，變頻器再帶動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)變頻啟動(dòng)，目的是減少啟動(dòng)過程中的機(jī)械和電氣沖擊。這項(xiàng)被稱為“循環(huán)軟啟動(dòng)”的技術(shù)存在著一個(gè)致命弱點(diǎn)，因?yàn)樵诖诉^程中剛脫離變頻器的水泵在慣

13、性作用下高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)子中還有較大的電流，由此電流形成的磁場(chǎng)在電機(jī)定子中感應(yīng)出較高的電壓，此電壓與電網(wǎng)電壓不同頻率、不同相位，因而此時(shí)不能立即將此電機(jī)合到電網(wǎng)上，一般方法是根據(jù)電機(jī)容量大小，確定一個(gè)延時(shí)，要等轉(zhuǎn)子電流衰減到一定值以后，才能將此電機(jī)合到電網(wǎng)上，然后變頻器帶動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)運(yùn)行。如在上述，從變頻器脫開的電機(jī)要經(jīng)過一定延時(shí)后才能并入電網(wǎng)，對(duì)于中型電機(jī)此延時(shí)大約是 1-2 秒鐘，在此期間，水泵失去了動(dòng)力，并且水的位能阻止水泵繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，水泵轉(zhuǎn)速下降很快，當(dāng)此水泵電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速已降的很低，當(dāng)將此電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)將產(chǎn)生較大的電氣和機(jī)械沖擊。如果電機(jī)從變頻到工頻切換過程處理不當(dāng)，會(huì)給電網(wǎng)

14、及供水管網(wǎng)造成重大事故，所以許多專家在大中型供水設(shè)備中不主張采用這項(xiàng)“循環(huán)軟啟動(dòng)”技術(shù)。變頻與工頻平穩(wěn)切換，已成為大中型供水設(shè)備中迫切需要解決的問題。 為解決以上問題，現(xiàn)采用另一項(xiàng)電力電子產(chǎn)品“軟啟動(dòng)”器，它基本原理是改變晶閘管的導(dǎo)通角改變輸出電壓，使電機(jī)在啟動(dòng)和停機(jī)過程中，端電壓可以按照預(yù)先設(shè)定的方式逐漸變化，從而使啟動(dòng)和停機(jī)過程平穩(wěn)。如果是啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，軟啟動(dòng)將逐漸增大晶閘管的導(dǎo)通角，使電動(dòng)機(jī)端電壓逐漸升高，水泵平穩(wěn)升速完成啟動(dòng)過程。如果是關(guān)閉一臺(tái)電機(jī)，軟啟動(dòng)內(nèi)的晶閘管的導(dǎo)通角將由大逐漸減小，逐漸降低輸出電壓，使正在運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)平穩(wěn)停機(jī)。 高性能的軟啟動(dòng)及控制系統(tǒng)允許用一臺(tái)軟啟動(dòng)順序帶動(dòng)多臺(tái)

15、電機(jī)完成軟啟、軟停操作（圖 2 ）。比如啟動(dòng) 1# 電機(jī) , 軟啟動(dòng)晶閘管的起始導(dǎo)通角為零 , 將 KM11 閉合，然后軟啟動(dòng)晶閘管的導(dǎo)通角由小變大，電機(jī)端電壓逐漸升高到電網(wǎng)電壓， 圖 2 一臺(tái)軟啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)軟啟、軟?？刂浦麟娐穲D 電機(jī)可較平穩(wěn)升速完成啟動(dòng)過程。此時(shí)電機(jī)的端電壓與電網(wǎng)電壓同頻率，同相位 , 軟啟動(dòng)器的晶閘管完全導(dǎo)通 , 其輸出電壓接近電網(wǎng)電壓 , 這樣 , 可將 KM21 閉合，使軟啟器旁路 , 然后 KM11 斷開，軟啟動(dòng)退出運(yùn)行。此過程中電機(jī)端子上始終保持著較穩(wěn)定的電壓，所以整個(gè)啟動(dòng)過程平穩(wěn)，無沖擊。軟啟動(dòng)退出運(yùn)行以后準(zhǔn)備接受下一次啟動(dòng)或停機(jī)操作指令。如果下一次操作指令

16、是再啟動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，軟啟動(dòng)將關(guān)閉軟啟動(dòng)器上晶閘管，然后使相應(yīng)的接觸器閉合，再重復(fù)上述過程。如果下一次操作是關(guān)閉一臺(tái)電機(jī)，比如 1# 電機(jī)停機(jī)，軟啟動(dòng)先使晶閘管全導(dǎo)通，輸出電壓接近電網(wǎng)電壓，然后 KM11 閉合將軟啟動(dòng)并入正在運(yùn)行的 1# 電機(jī)上，再斷開 1# 電機(jī)直接和電網(wǎng)相聯(lián)接的接觸器 KM21 ，這時(shí)就由軟啟動(dòng)單獨(dú)帶動(dòng) 1# 電機(jī)運(yùn)行，軟啟動(dòng)逐步降低輸出電壓，電機(jī)速度逐漸下降，直到停機(jī)，完成軟停操作后， KM11 斷開。 在上述過程中，控制系統(tǒng)適時(shí)的將軟啟動(dòng)接入或退出運(yùn)行電路。使用一臺(tái)軟啟動(dòng)順序帶動(dòng)多臺(tái)電機(jī)完成軟啟、軟停操作的軟啟動(dòng)器應(yīng)具有“級(jí)聯(lián)”功能，“級(jí)聯(lián)”功能的主要作用是，在每一次操作

17、前，軟啟動(dòng)都要進(jìn)行狀態(tài)準(zhǔn)備，在完成操作之后發(fā)出信號(hào)使軟啟動(dòng)及時(shí)退出運(yùn)行。比如啟動(dòng)電機(jī)，軟啟動(dòng)晶閘管必須是關(guān)閉狀態(tài)，輸出電壓為零，然后進(jìn)入啟動(dòng)操作，如果是執(zhí)行停機(jī)操作，軟啟動(dòng)晶閘管必須是導(dǎo)通狀態(tài)，逐漸降低輸出電壓，完成停機(jī)操作，每一次操作之后軟啟動(dòng)都要退出運(yùn)行線路。 軟啟動(dòng)本身保護(hù)功能齊全，但是當(dāng)一臺(tái)軟啟動(dòng)帶多臺(tái)電機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)完成啟停操作后要退出運(yùn)行，所以電機(jī)保護(hù)要另外設(shè)置，軟啟動(dòng)只在啟停過程中起保護(hù)。 一個(gè)由變頻器、軟啟動(dòng)器、可編程序控制器及低壓電器組成的供水控制具有良好的運(yùn)行性能如圖 3 ， 圖 3 變頻器、軟啟動(dòng)組成的自動(dòng)恒壓供水系統(tǒng)原理圖 它由變頻器帶動(dòng)一臺(tái)泵變速運(yùn)行，由一臺(tái)軟啟動(dòng)器完成

18、其余各泵開、停泵操作，變頻泵可定時(shí)輪換使各泵運(yùn)行時(shí)間均衡。此控制系統(tǒng)除能根據(jù)管網(wǎng)出口壓力調(diào)整變頻泵轉(zhuǎn)速外，還能適時(shí)的將軟啟動(dòng)接入或退出運(yùn)行電路，完成開停泵操作。此系統(tǒng)克服了變頻器控制系統(tǒng)中，變頻泵由變頻向工頻切換過程中所產(chǎn)生的電氣和機(jī)械沖擊，此控制系統(tǒng)具有軟啟軟停功能，可以避免開停機(jī)時(shí)水泵突然變化而產(chǎn)生的“水垂”效應(yīng)，保證了設(shè)備和管網(wǎng)的安全，此性能對(duì)大中型供水泵站尤為重要。 綜上所述，在大中型泵站采用由變頻器，軟啟動(dòng)及可編程控制器為主組成的控制系統(tǒng)，集現(xiàn)代電力電子技術(shù)，微電子技術(shù)及控制技術(shù)為一體，組成了適應(yīng)大中型供水泵站需求的高性能控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定，高效節(jié)能，自動(dòng)化程度高易于操作等

19、優(yōu)點(diǎn)。由于采用了軟啟動(dòng)，設(shè)備啟停過程平穩(wěn)，避免了“水垂”效應(yīng)。與普通變頻控制系統(tǒng)相比，此控制系統(tǒng)增加了軟啟動(dòng)，軟啟動(dòng)成本相對(duì)較低，此控制系統(tǒng)只增加了較少的投資，就能較大幅度的提高設(shè)備性能，此項(xiàng)技術(shù)在大中型水泵站中很有推廣應(yīng)用價(jià)值。 參考文獻(xiàn)   符錫理 . 變頻恒壓給水設(shè)備變頻固定運(yùn)行方式與循環(huán)運(yùn)行方式的對(duì)比分析 . 變頻器世界， 2000 ，（ 12 ）   艾建維 . 軟啟動(dòng)功能及應(yīng)用 . 變頻器世界 .2001 ，（ 12 ）   張燕賓 . 低壓供水系統(tǒng)變頻與工頻的切換問題 . 變頻器世界 .2003 ， (8) 晶閘管移相式軟啟動(dòng)原理質(zhì)疑  &

20、#160;      克拉瑪依技師學(xué)院    劉志斌 摘要：晶閘管移相式交流調(diào)壓電路不能應(yīng)用于異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行，所謂的軟啟動(dòng)原理在理論上是不成立的。 關(guān)鍵詞：園旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、平滑轉(zhuǎn)矩；幅值高次振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、非平滑沖動(dòng)式轉(zhuǎn)矩；低功率因數(shù)、高無功損耗；高次諧波污染  。 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大，對(duì)供電電網(wǎng)、同網(wǎng)設(shè)備、電動(dòng)機(jī)本身的危害不言而諭。多少年來人們?cè)诮鉀Q異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)課題上，不斷研究、實(shí)踐，取得了很多科學(xué)的、實(shí)用的、巧妙有效的方法和設(shè)備。 近年來，由于電力電子技術(shù)的發(fā)

21、展，人們?cè)缇推谂蔚目茖W(xué)、簡(jiǎn)單、有效、實(shí)用的變頻設(shè)備成為現(xiàn)實(shí)，隨心所欲地異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速、變頻軟啟動(dòng)技術(shù)在自動(dòng)化、智能化控制及自動(dòng)化設(shè)備上得到廣泛應(yīng)用。“軟啟動(dòng)”成為現(xiàn)代工控技術(shù)最時(shí)髦的代名詞。 晶閘管移相式直流調(diào)壓、交流調(diào)壓技術(shù)多年來廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)調(diào)速，交、直流電焊等諸多方面。過去誰(shuí)也沒想著把它用到異步電機(jī)的啟動(dòng)上，因?yàn)榇蠹叶济靼桩惒诫姍C(jī)用的是正弦交流電。 可是現(xiàn)在工控市場(chǎng)上有了晶閘管移相式軟啟動(dòng)設(shè)備和相關(guān)生產(chǎn)廠家，它們把晶閘管移相式交流調(diào)壓技術(shù)用到異步電機(jī)的啟動(dòng)上，并冠以軟啟動(dòng)這樣最時(shí)髦的代名詞。更叫人不惑的是廣告、說明書上那些做宣傳的忽悠之詞，黑白不分、利弊顛倒叫人上當(dāng)。 從三相異步

22、電動(dòng)機(jī)的工作原理看：只有三相對(duì)稱正弦交流電產(chǎn)生的是園旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是連續(xù)、平滑的；影響異步電動(dòng)機(jī)電流大小的主要因素是： 轉(zhuǎn)差率S；電源電壓Um；阻抗Z； 功率因數(shù)COS。 采用最新最先進(jìn)電力電子技術(shù)的變頻器，在對(duì)異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)過程中電機(jī)電流可以控制的很小     IQ  IN， 原因是它實(shí)現(xiàn)了平滑地、隨意地改變、控制三相對(duì)稱正弦交流電源的頻率f，從而平滑地改變定子園旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n1，使其跟隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n2，始終保持其有一個(gè)非常小的轉(zhuǎn)差率 S  SN， 常用的傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備是把電源

23、電壓 Um降低，使電動(dòng)機(jī)在低電壓下啟動(dòng)，減小電機(jī)啟動(dòng)電流，啟動(dòng)電流降為 IQ =（3-4）IN 高壓鼠籠異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式中定子回路串電抗器、定子回路串液態(tài)電阻、轉(zhuǎn)子回路串電阻 ，都是通過改變電動(dòng)機(jī)阻抗Z、提高功率因數(shù)COS的方式減小啟動(dòng)電流。 總之，傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)方法，不改變單一正弦交流電的基本性質(zhì)（既頻率不變），保證了園旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、連續(xù)平滑的電磁轉(zhuǎn)矩的異步電機(jī)的根本屬性不變，啟動(dòng)過程異步電機(jī)的原有機(jī)械特性不改變。 而晶閘管移相式軟啟動(dòng)是改變正弦交流電壓的波形，使之變?yōu)榉钦颐}沖式交流電，通過調(diào)節(jié)其占空比（如圖所示），來改變交流電的平均電壓。其平均電壓是可控的、平滑

24、變化的。它加在異步電動(dòng)機(jī)繞組上產(chǎn)生的磁場(chǎng)是一個(gè)旋轉(zhuǎn)的幅值高次振動(dòng)的磁場(chǎng)；其轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩是一個(gè)大小高次振動(dòng)的非平滑變化的沖動(dòng)式的破壞性轉(zhuǎn)矩。在機(jī)械方面產(chǎn)生（轉(zhuǎn)子高頻機(jī)械沖動(dòng)，其沖動(dòng)頻率f機(jī)械 = 2f電源）震動(dòng)，對(duì)電機(jī)和生產(chǎn)機(jī)械形成機(jī)械損害；在定子電磁轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生過電壓，直接損害電機(jī)絕緣，減少電機(jī)使用壽命；從電能利用效率看，啟動(dòng)過程中電機(jī)處于低功率因數(shù)、高無功損耗、高有功損耗（轉(zhuǎn)子高頻機(jī)械震動(dòng)）的狀態(tài)。特別是平均電壓越低（既控制角越大，導(dǎo)通角越?。┐嬖诘纳鲜鰡栴}就愈加嚴(yán)重。        有的生產(chǎn)廠家聲稱自己生產(chǎn)的軟啟動(dòng)箱具有節(jié)

25、電、節(jié)能功能。實(shí)際上，這種占空比不斷變化的非正弦脈沖式交流電作用在異步電動(dòng)機(jī)上，與傳統(tǒng)啟動(dòng)設(shè)備相比，功率因數(shù)COS更低，無功損耗更大。而且在負(fù)載率低時(shí)，晶閘管移相交流調(diào)壓輸出波形的占空比更小，高次諧波幅值比例增大，上述情況表現(xiàn)得更分明，不但不能節(jié)電，而是損耗更厲害。 異步電動(dòng)機(jī)降低啟動(dòng)電流的一個(gè)主要目的就是減小大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，減小對(duì)同網(wǎng)設(shè)備的影響。而晶閘管移相交流調(diào)壓電路輸出的占空比變化的非正弦脈沖式交流電中，高次諧波對(duì)電網(wǎng)存在有害污染；對(duì)同網(wǎng)電氣設(shè)備和通信、電視等系統(tǒng)的正常工作存在影響。不但不起好作用，而是起壞作用。 克拉瑪依油田企業(yè)，有很多單位高價(jià)進(jìn)了這種所謂軟啟動(dòng)箱，沒用幾天，很快就

26、被淘汰出局，統(tǒng)統(tǒng)換上了真正的軟啟動(dòng)設(shè)備變頻器。 晶閘管移相式軟啟動(dòng)這種未經(jīng)過國(guó)家權(quán)威機(jī)構(gòu)科學(xué)論證、實(shí)際檢驗(yàn)的不成熟產(chǎn)品，違反了國(guó)家機(jī)電產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售的基本法規(guī)。它的流行將給企業(yè)正常生產(chǎn)造成不良影響，將造成社會(huì)財(cái)富的巨大浪費(fèi)。 異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)及節(jié)能智能控制技術(shù)綜述劉建業(yè) 河北科技大學(xué)電氣信息學(xué)院1、引言 異步電動(dòng)機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最為廣泛的電力拖動(dòng)設(shè)備，其使用過程存在三個(gè)問題。首先是啟動(dòng)問題：特別是幾十、幾百千瓦以上的中大容量電動(dòng)機(jī)，額定電流就有幾百安培，啟動(dòng)電流達(dá)近千安培，甚至幾千安培，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)沖擊電流流過供電變壓器、供電線路，會(huì)造成供電母線很大的電壓降落。嚴(yán)重時(shí)啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)本身不僅轉(zhuǎn)不起

27、來，在同一條供電母線的其他設(shè)備也受影響，電燈變暗、數(shù)控設(shè)備失常、帶重載電動(dòng)機(jī)甚至?xí)＼?、變電所的欠電壓保護(hù)會(huì)跳閘造成停電事故。其次是節(jié)能問題：異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間有很大的節(jié)能空間，特別在輕載時(shí)功率因數(shù)低、效率低，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。第三是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行安全問題：斷相、短路、嚴(yán)重過載等故障會(huì)給運(yùn)行中的電動(dòng)機(jī)帶來極大的危害。智能化軟啟動(dòng)器是集電機(jī)軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和綜合保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制設(shè)備。近些年來，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，國(guó)內(nèi)外都十分重視各種智能化軟啟動(dòng)器的研究和開發(fā)，且發(fā)展很快，目前市場(chǎng)有多種型號(hào)的軟啟動(dòng)器可供用戶選擇，不同的產(chǎn)品所具功能不盡相同，控制方法不盡相同。結(jié)合

28、自己幾年來從事智能化啟動(dòng)器產(chǎn)品的研究工作和對(duì)市場(chǎng)同類產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)，本文旨在從軟啟動(dòng)控制方式、節(jié)能方法對(duì)智能化軟啟動(dòng)器作一技術(shù)綜述。2、軟啟動(dòng)控制方式電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)控制旨在限制啟動(dòng)電流，減小沖擊電流對(duì)電網(wǎng)的影響。對(duì)照過去的啟動(dòng)方法：定子串電阻啟動(dòng)、定子串飽和電抗器啟動(dòng)、Y-變換啟動(dòng)和現(xiàn)在的軟啟動(dòng)方法：液阻軟啟動(dòng)、磁控軟啟動(dòng)、晶閘管軟啟動(dòng)，限流的實(shí)質(zhì)沒有太大的改變。只是從有級(jí)控制過渡到無級(jí)控制、從硬件調(diào)節(jié)到軟件調(diào)節(jié)、從機(jī)械自動(dòng)化過渡到智能自動(dòng)化。2.1、液阻軟啟動(dòng)液阻軟啟動(dòng)，相當(dāng)于過去的定子串電阻啟動(dòng)。液阻是一種由電解液形成的電阻，它的阻值正比于相對(duì)的二塊極板間的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率。在啟動(dòng)過程

29、通過控制極板距離或調(diào)節(jié)電導(dǎo)率都可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)控制。由于液阻熱容量大、阻值可無級(jí)調(diào)節(jié)，通過選擇計(jì)算機(jī)預(yù)置的某種軟啟動(dòng)算法控制一套伺服機(jī)構(gòu)來調(diào)整極板距離，無級(jí)調(diào)節(jié)串入定子繞組的等效電阻，達(dá)到限流軟啟動(dòng)的目的。所以液阻軟啟動(dòng)較傳統(tǒng)的定子串電阻啟動(dòng)，具有啟動(dòng)方式多樣化（預(yù)置多種軟啟動(dòng)算法）、控制智能化、調(diào)節(jié)無級(jí)化等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于高壓大容量電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)。但液阻軟啟動(dòng)同樣存在一些缺點(diǎn)：軟啟動(dòng)重復(fù)性差（受溫升和熱容量限制）、啟動(dòng)能耗大、體積大、維護(hù)性差。2.2、磁控軟啟動(dòng)磁控軟啟動(dòng)，相當(dāng)于過去的定子串飽和電抗器啟動(dòng)。磁控磁飽和電抗器有三相交流繞組和一個(gè)直流勵(lì)磁繞組。三相交流繞組串接在電動(dòng)機(jī)三相定子

30、繞組上，限流作用的強(qiáng)弱變化通過控制支流勵(lì)磁電流改變鐵心的磁飽和度實(shí)現(xiàn)的，所以叫磁控軟啟動(dòng)。與傳統(tǒng)的定子串電抗器啟動(dòng)相比，磁控軟啟動(dòng)對(duì)限流作用的調(diào)節(jié)是靜止的、無接觸的、非機(jī)械式的，應(yīng)用電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁控軟啟動(dòng)，容易做到啟動(dòng)方式多樣化、控制方法智能化。磁控軟啟動(dòng)存在的缺點(diǎn)有：?jiǎn)?dòng)能耗大、運(yùn)行噪聲大、設(shè)備體積大。磁控軟啟動(dòng)器適用于大容量高壓電機(jī)軟啟動(dòng)場(chǎng)合。2.3、晶閘管軟啟動(dòng)從降壓限流的角度看，晶閘管軟啟動(dòng)相當(dāng)于過去的Y-變換啟動(dòng)方式。啟動(dòng)過程啟動(dòng)器沒有功率損耗（忽略晶閘管開關(guān)損耗）。通過計(jì)算機(jī)控制串接于電源與電動(dòng)機(jī)定子繞組間的晶閘管導(dǎo)通角，使電動(dòng)機(jī)按預(yù)設(shè)的函數(shù)關(guān)系U= ，在預(yù)定的時(shí)間

31、內(nèi)完成軟啟動(dòng)。由于U= 關(guān)系簡(jiǎn)單，很容易實(shí)現(xiàn)斜波電壓?jiǎn)?dòng)和脈沖電流加斜波電壓?jiǎn)?dòng)。系統(tǒng)如果有電流負(fù)反饋及電壓負(fù)反饋，還可以按電流控制啟動(dòng)、電壓控制啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)、轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動(dòng)編程。在上述啟動(dòng)方式中，最適用最先進(jìn)的啟動(dòng)方式應(yīng)是轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)、電壓控制啟動(dòng)、和轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動(dòng)。目前的軟啟動(dòng)器多為限電流和斜波電壓?jiǎn)?dòng)。如“ABB”軟啟動(dòng)器；“雷諾爾”軟啟動(dòng)器為電壓控制、轉(zhuǎn)矩控制及轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動(dòng)；“AB”、“施耐德”、“西門子”等公司生產(chǎn)的軟啟動(dòng)器為限流啟動(dòng)和轉(zhuǎn)矩加突變控制啟動(dòng)。2.4、三類軟啟動(dòng)器性能比較本文從軟啟動(dòng)時(shí)間、啟動(dòng)諧波影響、啟動(dòng)重復(fù)性、可控方式多樣性、啟動(dòng)裝置在啟動(dòng)過程中的

32、噪聲、是否節(jié)能、體積、適用范圍等幾個(gè)方面對(duì)三類軟啟動(dòng)器作一比較，性能綜合比較見表1所示： 表1 三類軟啟動(dòng)器性能比較類別 啟動(dòng)時(shí)間 諧波 啟動(dòng)可重復(fù)性 噪聲 體積 可控方式多樣性 節(jié)能效果 使用范圍晶閘管軟啟動(dòng)器 可調(diào)、快 存在 好 無 小 好 好 小、中型電動(dòng)機(jī)和大型電動(dòng)機(jī)（價(jià)格不占優(yōu)勢(shì)）磁控軟啟動(dòng)器 可調(diào)、較快 存在 較好 有 大 較好 差 中、大型電動(dòng)機(jī)液阻軟啟動(dòng)器 慢 沒有 差 無 大 差 差 中、大型電動(dòng)機(jī)由此可見，晶閘管軟啟動(dòng)器綜合性能最優(yōu)，代表著軟啟動(dòng)器發(fā)展的方向。特別是在電動(dòng)機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制方面起著舉足輕重的角色。3、節(jié)能方式電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間，有很大的節(jié)能空間存在，特別是輕載和一

33、些變載負(fù)荷拖動(dòng)中（如鋼板冷軋機(jī)、抽油磕頭機(jī)），如果實(shí)施節(jié)能控制，節(jié)電率可達(dá)5%38%。目前國(guó)內(nèi)電機(jī)節(jié)能器的研究非常活躍，但在產(chǎn)業(yè)化方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外公司。因此，為加快國(guó)內(nèi)節(jié)能器的發(fā)展，在國(guó)家十五計(jì)劃中，惦記系統(tǒng)節(jié)能方面的投入高達(dá)500億元左右。電動(dòng)機(jī)節(jié)能措施很多，比如選用高效電機(jī)，我國(guó)生產(chǎn)的YX系列電機(jī)平均效率較Y系列電機(jī)高3.0%，比JO2系列電機(jī)平均效率高3.4%。且優(yōu)選高壓高速鼠籠型電機(jī)。減少所選電機(jī)的浮裝容量，杜絕“大馬拉小車”現(xiàn)象，使電機(jī)負(fù)載率始終保持在80%以上。采用串級(jí)調(diào)速節(jié)能、變極節(jié)能、變頻調(diào)速節(jié)能、變壓節(jié)能等等。目前，在上述諸多節(jié)能措施中，晶閘管軟啟動(dòng)器應(yīng)用日益廣泛，在輕載和

34、變載拖動(dòng)系統(tǒng)中節(jié)能效果十分明顯，歸納節(jié)能控制方法有如下幾種：3.1、恒功率因數(shù)控制電動(dòng)機(jī)在滿壓輕載運(yùn)行時(shí)，由于負(fù)載率很低，電機(jī)銅損、鐵損比例增加，功率因數(shù)下降，電機(jī)有效用電率下降（電機(jī)效率下降）。在輕載時(shí)如果降低輸入電壓，減少電機(jī)主磁通，電機(jī)的鐵心損耗及磁化電流將減少，從而電機(jī)的效率、功率因數(shù)將得到提高。為此組成功率因數(shù)閉環(huán)控制系統(tǒng)可以有效地進(jìn)行節(jié)能控制。(1)通過比較器，求i= - 0，i =i-i-1。其中 0為給定功率因數(shù)角， 為負(fù)荷功率因數(shù)角，i為被控功率因數(shù)角實(shí)時(shí)偏差，i為被控功率因數(shù)角實(shí)時(shí)變化率。（2）設(shè)調(diào)節(jié)靜差為bp （3）調(diào)節(jié)步距h=0.02秒，步距移相角為（4）在i<-

35、 bp條件下，按(k)=(k-1)-調(diào)節(jié)，并對(duì)(k)限幅，取xmin=min。（5）在I>+bp條件下，按(k)=(k-1)+調(diào)節(jié)，并對(duì)x限幅，取xmax=max，x=f（i）調(diào)節(jié)曲線如圖3所示。 這種控制算法的優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)平緩，無階躍沖量；x最小限幅在給定負(fù)荷功率因數(shù)角，即永遠(yuǎn)使xmin，避免了感性負(fù)荷條件下的“半波整流現(xiàn)象”發(fā)生。x最大限幅在max，既起到了輕載時(shí)的節(jié)能控制，又避免了“停車現(xiàn)象”的發(fā)生。沒有調(diào)節(jié)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)整定問題。3.2、間歇控制機(jī)制有些場(chǎng)合。如油田活塞式抽油機(jī)，當(dāng)油泵“再裝率”很低時(shí)，為減少抽油機(jī)無效行程，提高電機(jī)工作效率，軟啟動(dòng)器可采用間歇控制機(jī)制。即當(dāng)檢測(cè)到抽油機(jī)

36、特輕載時(shí)，發(fā)停車令，間歇一定時(shí)間后再重新軟啟動(dòng)。3.3、非線性調(diào)壓控制對(duì)于鋼板冷軋機(jī)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩在滿載和空載間轉(zhuǎn)換，如果電動(dòng)機(jī)始終滿壓工作肯定費(fèi)電，如果降壓工作，在突加負(fù)荷時(shí)極有可能造成無故障停車，或過載能力低造成銅損耗增加過載保護(hù)動(dòng)作。所以，針對(duì)這類負(fù)荷應(yīng)采用非線性調(diào)壓控制。定義 定義非線性數(shù)據(jù)表kp=tabel( ) 根據(jù)負(fù)載變化率 ，按下式控制移相調(diào)壓角 ；當(dāng) 0 ；當(dāng) ；當(dāng) 3.4、回饋制動(dòng)控制 磕頭機(jī)（油田抽油機(jī)）有兩個(gè)工作狀態(tài)：一個(gè)是電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)動(dòng)，磕頭機(jī)從電網(wǎng)吸收電能（電表正轉(zhuǎn)），另一個(gè)是釋放能量（機(jī)械勢(shì)能，井下負(fù)壓），由機(jī)械設(shè)備帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)發(fā)電的過程（電表反轉(zhuǎn)）

37、。就是說，磕頭機(jī)在相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，要把勢(shì)能變?yōu)殡娔芑仞侂娋W(wǎng)。異步機(jī)在電動(dòng)工作狀態(tài)，定子電流 滯后電源電壓U1功率因數(shù) 900，從電網(wǎng)吸收有功功率 和吸收無功功率 ，異步電機(jī)工作在回饋發(fā)電狀態(tài)時(shí)，定子電流 滯后電源電壓U1功率因數(shù) >900，向電網(wǎng)回饋有功功率 ，同時(shí)從電網(wǎng)吸收無功功率 。所以當(dāng)電機(jī)工作在回饋制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，定子繞組必須接在電網(wǎng)上，由電網(wǎng)擔(dān)負(fù)這部分滯后性的無功電流或無功功率。如果異步電機(jī)定子繞組不接在電網(wǎng)上，由于得不到必需的無功功率，當(dāng)然也就發(fā)不出有功功率。即當(dāng)檢測(cè)到功率因數(shù)角 >900時(shí)，對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行全壓控制，使電機(jī)從電網(wǎng)充分吸收無功功率，同時(shí)向電網(wǎng)充分回饋有功功率。

38、利用負(fù)荷特點(diǎn)通過回饋制動(dòng)控制策略達(dá)到節(jié)能目的。 順便，就應(yīng)用節(jié)能變頻器、節(jié)能軟啟動(dòng)器在磕頭機(jī)中“不節(jié)能”的網(wǎng)上爭(zhēng)論在此談一下作者的觀點(diǎn)：節(jié)能變頻器和節(jié)能軟啟動(dòng)器，節(jié)能是毋庸置疑的；普通節(jié)能變頻器、普通軟啟動(dòng)器非通用型，對(duì)輕載負(fù)荷均有明顯的節(jié)能效果；節(jié)能變頻器、節(jié)能軟啟動(dòng)器在磕頭機(jī)應(yīng)用中不節(jié)能，甚至比不用節(jié)能器還費(fèi)電，這種現(xiàn)象確實(shí)存在。但這是用戶在節(jié)能器的選型上有問題，是電機(jī)工作在發(fā)電狀態(tài)，節(jié)能器沒能提供電機(jī)向電網(wǎng)吸收無功功率和回饋有功功率通道所致。施耐德ATS46軟啟動(dòng)器在泵站的應(yīng)用在鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)方式中，新型電子式軟啟動(dòng)器逐漸取代了傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)方式，軟啟動(dòng)器中，轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)最

39、為先進(jìn)。    施耐德Altistart46軟啟動(dòng)器是一種新型的力矩控制軟啟動(dòng)裝置，它在保護(hù)加速力矩的同時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算定子和轉(zhuǎn)子的功率。通過檢測(cè)電壓和電流來計(jì)算定子和轉(zhuǎn)子的功率。通過檢測(cè)電壓和電流來計(jì)算功率因數(shù)，并在扣除定子損耗后，得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子功率和電機(jī)力矩。    ATS力矩控制的優(yōu)點(diǎn)有：（1）線性速度斜坡與電機(jī)負(fù)載無關(guān)；（2）控制功率因數(shù)，減少電流沖擊；（3）標(biāo)準(zhǔn)力矩斜坡，適用于變負(fù)載力矩控制，如風(fēng)機(jī)水泵等；（4）恒力矩加速曲線；（5）通過鍵盤讀取電動(dòng)機(jī)的力矩值，應(yīng)用方便；（6）可在力矩負(fù)載點(diǎn)施加減速斜坡，獲得

40、最大的線性減速斜坡；（7）不需要反饋裝置，實(shí)現(xiàn)最佳控制。    萊鋼特殊鋼廠1#連鑄機(jī)泵站有2臺(tái)220kW凈環(huán)泵及2臺(tái)110kW濁環(huán)泵，設(shè)計(jì)采用1臺(tái)軟啟動(dòng)器帶2臺(tái)水泵，可依次啟動(dòng)2臺(tái)水泵。軟啟動(dòng)結(jié)束后，用旁路接觸器斷開軟啟動(dòng)器，避免功率元件長(zhǎng)時(shí)間工作發(fā)熱，當(dāng)1臺(tái)水泵故障時(shí)，可自動(dòng)開啟備用水泵，保證正常供水。由于ATS46系列軟啟動(dòng)器提供了過流保護(hù)、過壓保護(hù)、單項(xiàng)接地保護(hù)、上下口斷相保護(hù)、三相不平衡保護(hù)、相位顛倒保護(hù)等措施并具有故障自診斷功能，通過操作面板上的液晶顯示屏可顯示功率因數(shù)、電動(dòng)機(jī)溫度、負(fù)載狀態(tài)、電機(jī)電流等參數(shù)，還可以顯示運(yùn)行故障代碼，為故障的排

41、除提供了極大的方便.為實(shí)現(xiàn)集中/機(jī)旁控制及配合電動(dòng)閥門的開閉,控制上采用了Momentumn系列PLC,避免了控制回路繁雜的接線，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。自投入使用至今，ATS46軟啟動(dòng)器運(yùn)行良好。 市面上出售的軟啟動(dòng)器主要有三種不同的類型，他們分別是：有旁路型、無旁路型、節(jié)能型。有旁路型：就是電動(dòng)機(jī)達(dá)到電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，由旁接觸器代替已經(jīng)完成了的軟啟動(dòng)器，這樣可以降低晶閘管的熱損耗，提高軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高工作的效率、避免電網(wǎng)的諧波污染。也可以用一臺(tái)軟啟動(dòng)器去啟動(dòng)多臺(tái)電機(jī)。無旁路型：電動(dòng)機(jī)達(dá)到電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速時(shí)，由沒有旁接觸器代替已經(jīng)完成了的軟啟動(dòng)器，適用于頻繁啟動(dòng)和停止的電動(dòng)機(jī)。節(jié)能型：

42、根據(jù)電機(jī)的負(fù)荷，自動(dòng)調(diào)節(jié)供給電機(jī)定子上的電壓，減少電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流的分量，提高電動(dòng)機(jī)的功率因素。在選擇軟啟動(dòng)時(shí)，首先要分析軟啟動(dòng)器的使用場(chǎng)合，來選擇軟啟動(dòng)器的類型，是用有旁路型，還是無旁路型，或者節(jié)能型。再次就是在選擇軟啟動(dòng)器時(shí)，要根據(jù)標(biāo)稱功率和電流負(fù)載特性來選者，軟啟動(dòng)器的電流容量要稍大于電動(dòng)機(jī)的工作電流，另外還要看軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能是不是很齊全。如：缺相保護(hù)、短路保護(hù)、逆相保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過載保護(hù)等。再探電機(jī)軟啟動(dòng)器作者：佚名 來源：本站整理 發(fā)布時(shí)間：2006-10-24 22:02:47 發(fā)布人：電氣在線 減小字體 增大字體 摘 要：本人通過多年來對(duì)軟啟動(dòng)器的應(yīng)用論述了對(duì)于電動(dòng)

43、機(jī)軟啟動(dòng)器幾種運(yùn)行和起動(dòng)方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)給出通過調(diào)研的結(jié)果和本人在應(yīng)用中的切身體會(huì)。關(guān) 鍵 詞：智能控制、電動(dòng)機(jī)、降壓起動(dòng)器、軟起動(dòng)器、在線運(yùn)行、旁路運(yùn)行、內(nèi)置旁路。 一、前言 本人在2000年曾經(jīng)發(fā)表過“軟啟動(dòng)器的應(yīng)用探討”之文章，著重推廣軟啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器得到了普遍的應(yīng)用。非直接啟動(dòng)場(chǎng)所的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，采用軟啟動(dòng)器的比例在上個(gè)世紀(jì)末還不到5%，而今天大約占到了90%以上，只有農(nóng)村和經(jīng)濟(jì)極其落后的地區(qū)還在新建項(xiàng)目中使用降壓?jiǎn)?dòng)器，所以軟啟動(dòng)器已經(jīng)形成了一個(gè)較大的市場(chǎng)，軟啟動(dòng)器對(duì)于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)給電網(wǎng)的沖擊以及傳動(dòng)機(jī)械的沖擊都起到了良好的改善，使

44、傳動(dòng)機(jī)械的壽命得到了提高，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作著應(yīng)有的貢獻(xiàn)，軟啟動(dòng)技術(shù)本身更是日新月異百花齊放。本文著重介紹各種軟啟動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)和正確的應(yīng)用方法以及常見的故障分析。 二、 軟啟動(dòng)器的分類：1、在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器：在上個(gè)世紀(jì)，軟啟動(dòng)器產(chǎn)品主要是國(guó)外的品牌，在中國(guó)市場(chǎng)上銷售，如：A-B；ABB、施奈德、西門子等，但他們都是在線運(yùn)行方式。在應(yīng)用過程當(dāng)中，人們發(fā)現(xiàn)在線運(yùn)行有以下缺點(diǎn)：1、可控硅長(zhǎng)期在線運(yùn)行功耗太大造成能源浪費(fèi)。2、可控硅的散熱量太大需要機(jī)械風(fēng)冷，給成套帶來很大困難。3、可控硅長(zhǎng)期在線運(yùn)行給電網(wǎng)帶來高次諧波污染。4、可控硅作為主開關(guān)元件長(zhǎng)期工作其可靠性遠(yuǎn)低于機(jī)械開關(guān)。5、造價(jià)昂貴用戶難以接受。

45、6、由于可控硅選型較大和考慮散熱所以體積較大。它的優(yōu)點(diǎn)：1、是對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與保護(hù)及其控制集于一體，強(qiáng)大的智能控制器全部發(fā)揮作用。2、是由于采用了機(jī)械風(fēng)冷能夠適用頻繁啟動(dòng)場(chǎng)所。3、是電路簡(jiǎn)單便于維護(hù)和檢修。（見圖1） 2、旁路運(yùn)行軟啟動(dòng)器： 到了上世紀(jì)末和本世紀(jì)開始，考慮在線運(yùn)行的缺點(diǎn)和技術(shù)難度性，國(guó)內(nèi)廠家就直接開發(fā)了旁路型軟啟動(dòng)器，即電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后旁路到接觸器上運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是回避了可控硅在線運(yùn)行的缺點(diǎn)，尤其不需要機(jī)械風(fēng)冷。但是，它同時(shí)帶來缺點(diǎn)：1、電路復(fù)雜化，系統(tǒng)可靠性降低，2、強(qiáng)大的智能控制器不能充分利用，有的不能對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)。3、增加成套裝置的體積和成本。4、增加維護(hù)與檢修的難度。綜

46、合比較后市場(chǎng)上還是多數(shù)采用了旁路運(yùn)行方式，即便是選用了在線運(yùn)行方式的軟啟動(dòng)器，設(shè)計(jì)人員還是加裝一套旁路運(yùn)行接觸器，使軟啟動(dòng)器旁路運(yùn)行?；乇芰丝煽毓柙诰€運(yùn)行的缺陷。（見圖2）3、內(nèi)置可控硅旁路型在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器：在2003年漢森堡國(guó)際電工產(chǎn)品技術(shù)博覽會(huì)上，德國(guó)的默勒公司和ABB公司（僅限于200KW以上）推出了內(nèi)置可控硅旁路型在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器，2004年天津諾爾哈頓電器制造有限公司（中美合資）開發(fā)出了15400KW的內(nèi)置可控硅旁路型在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外許多電器公司都在開發(fā)內(nèi)置可控硅旁路型在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器。內(nèi)置可控硅旁路型在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)置旁路型軟啟動(dòng)器），是在在線運(yùn)行軟啟動(dòng)器內(nèi)部

47、設(shè)置了一套機(jī)械觸頭與可控硅并聯(lián)，在電機(jī)軟啟動(dòng)過程和軟停車過程中由可控硅運(yùn)行，機(jī)械觸頭斷開，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)可控硅關(guān)閉，機(jī)械觸頭閉合。這套動(dòng)作過程是通過內(nèi)部控制器自動(dòng)完成的，對(duì)外部接線來講是一個(gè)裝置，所以稱做在線運(yùn)行。它又可稱作旁路型的軟啟動(dòng)器將外邊的接觸器移到了軟啟動(dòng)器里邊集成為一體并能保證體積不增加。它的優(yōu)點(diǎn)是具備上述兩種類型的所有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)回避了它們各自的缺點(diǎn)：1、電路簡(jiǎn)單。2、自然風(fēng)冷。3、可控硅只管啟動(dòng)和停車，回避可控硅在線運(yùn)行所帶來的功耗與散熱。4、體積小（和旁路型的一般大?。?、強(qiáng)大智能控制器得以全面發(fā)揮，能對(duì)電動(dòng)機(jī)起到起停與保護(hù)及其控制。6、節(jié)省成套空間。7、由于可控硅和機(jī)械觸

48、頭組合一體的設(shè)計(jì)，通過智能控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)械觸頭無電弧，使的機(jī)械觸頭的電壽命等于機(jī)械壽命，解決了接觸器長(zhǎng)期以來難以解決的問題，與旁路型相比大大提高了系統(tǒng)可靠性。8、節(jié)能，此節(jié)能是指軟啟動(dòng)器本身，與可控硅在線型相比可忽略不計(jì)。與旁路型相比減少60%，其原因是由于內(nèi)置旁路型的機(jī)械觸頭采用了無電弧控制，其銀點(diǎn)的硬度大大降低，觸點(diǎn)的接觸電阻大大降低，使得機(jī)械觸頭的閉合壓力大大降低，機(jī)械觸頭的吸合磁力機(jī)構(gòu)減小一半，降低一半能耗，機(jī)械觸頭的觸點(diǎn)能耗也降低了一半，綜合起來機(jī)械觸頭與磁力機(jī)構(gòu)的能耗與旁路接觸相比降低一半，再加上節(jié)省熱繼電器的能耗所以與之旁路型相比綜合起來能節(jié)省60%。（見圖3）一、 軟啟動(dòng)器的選

49、型 由上述對(duì)于軟啟動(dòng)器原理及其優(yōu)缺點(diǎn)分析，應(yīng)該是內(nèi)置旁路型的適用性最強(qiáng)，優(yōu)點(diǎn)最多，缺點(diǎn)最少。在實(shí)際工作當(dāng)中還要考慮具體產(chǎn)品品牌的功能和技術(shù)參數(shù)以及產(chǎn)品的可考性，根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)行選擇。在此有必要區(qū)分的是頻繁啟動(dòng)和不頻繁啟動(dòng)，對(duì)于軟啟動(dòng)器來講，一般情況下如果啟動(dòng)間隔時(shí)間不超過2分鐘每小時(shí)不超過30次，即可定為不頻繁啟動(dòng)。小于此數(shù)應(yīng)按頻繁啟動(dòng)考慮。風(fēng)機(jī)泵類負(fù)荷一般都屬于不頻繁啟動(dòng)。機(jī)械傳動(dòng)有頻繁啟動(dòng)的也有不頻繁啟動(dòng)的，象皮帶機(jī)、球磨機(jī)等可按不頻繁啟動(dòng)考慮，如果是起動(dòng)機(jī)或大型機(jī)械設(shè)備所配的電動(dòng)機(jī)需要可逆功能的多屬于頻繁啟動(dòng)。 在頻繁工作的場(chǎng)所選取軟啟動(dòng)器要按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流選取，因?yàn)檐泦?dòng)器生產(chǎn)廠

50、家一般選取的可控硅電流是電動(dòng)機(jī)額電流的2.5倍。限制最大電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流是額定電流的4.5倍，在不頻繁操作下充分利用可控硅短時(shí)過載能力，所以在頻繁啟動(dòng)的條件下，應(yīng)加大選取軟啟動(dòng)器的容量，根據(jù)頻繁度的不同取在1.21.5倍即可。同時(shí)由于可控硅頻繁工作，為了排除可控硅散發(fā)的大量的熱量，軟啟動(dòng)器必需帶有機(jī)械風(fēng)冷。對(duì)于機(jī)械風(fēng)冷的軟啟動(dòng)裝置，一臺(tái)開關(guān)柜最好放一臺(tái)軟啟動(dòng)裝置，而且開關(guān)柜也要設(shè)置機(jī)械通風(fēng)。 四、軟啟動(dòng)回路的主接線方案： 1、在線型：所有軟啟動(dòng)器的控制器都有電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)，當(dāng)軟啟動(dòng)器在線運(yùn)行時(shí)軟啟動(dòng)器的控制器能對(duì)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)，不要加裝熱過載繼電器。由于經(jīng)過可控硅后的電流諧波電流非常大，所以不

51、能加裝電子式熱過載繼電器，否則熱繼的誤動(dòng)作使系統(tǒng)不能正常工作。由于可控硅比較昂貴而且更換困難，為了保護(hù)可控硅要用快速熔斷器防止軟啟動(dòng)器下口發(fā)生短路燒毀可控硅，圖4A是指在經(jīng)常使用的場(chǎng)所，軟起動(dòng)器的上口不加接觸器，圖4B是指不經(jīng)常使用的場(chǎng)所，在停車后將軟啟動(dòng)器的電源斷開。（見圖4A和圖4B） 2、旁路型 旁路運(yùn)行軟啟動(dòng)器，離開旁路接觸器是無法運(yùn)行的，所以在兩種主接線方案里都有。對(duì)于軟啟動(dòng)器上口的接觸器的作用和在線運(yùn)行方式下作用相同在此不再重復(fù)。著重說明的是熱繼電器，把它安方在旁路接觸器的下口，不通過起動(dòng)電流最好，尤其是電子熱繼電器，由于經(jīng)過軟啟動(dòng)器后電流諧波很大能干擾電子熱繼電器誤動(dòng)作而使電機(jī)停

52、車。另外因?yàn)榭煽毓璧亩虝r(shí)工作沒必要安裝快速熔斷器，所以在主結(jié)線方案里沒有加裝快速熔斷器。（見圖5A和圖5B3、內(nèi)置旁路型 它的主接線和在線型的大致相同，唯一的優(yōu)點(diǎn)是因?yàn)榭煽毓璧亩虝r(shí)工作沒必要安裝快速熔斷器。電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)是有軟啟動(dòng)器的控制器實(shí)現(xiàn)的，它不僅在功能和性能上超過電子熱繼電器，而且不會(huì)因主回路的諧波電流及外界的干擾而誤動(dòng)作。（見圖6A和圖6B） 五、軟啟動(dòng)器的起動(dòng)特性 在應(yīng)用電子軟起動(dòng)器時(shí)應(yīng)考慮哪些問題呢？作為軟起動(dòng)器首先要看它的起動(dòng)性能和停車性能，目前的軟起動(dòng)器有以下三種起動(dòng)方式： 限流啟動(dòng)顧名思義是限制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，它主要是用在輕載起動(dòng)的負(fù)載降低起動(dòng)電流帶來的線路壓降，并能直

53、觀地看到啟動(dòng)電流，缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)力矩，對(duì)電動(dòng)機(jī)不利。斜坡電壓起動(dòng)顧名思義是電壓由小到大斜坡線性上升（又稱轉(zhuǎn)矩控制），它是將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)從有級(jí)變成了無級(jí)，主要用在重載起動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有利，起動(dòng)平滑，柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有更好的保護(hù)，延長(zhǎng)拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。它的缺點(diǎn)是起動(dòng)電流較大（有的廠家在電壓?jiǎn)?dòng)的同時(shí)又限制了起動(dòng)電流，諾爾哈頓軟啟動(dòng)器在電壓斜坡啟動(dòng)方式下對(duì)電流的限制值是額定電流的4.5倍）。突跳加電壓斜坡（又稱轉(zhuǎn)矩加突跳控制）啟動(dòng)是在電壓斜坡控制起動(dòng)的基礎(chǔ)上加一個(gè)電壓突跳（又稱轉(zhuǎn)矩突跳），它是用在靜貫量較大用電壓斜坡啟動(dòng)比較困難的場(chǎng)所，如風(fēng)機(jī)負(fù)載。在起動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩