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大功率設備軟啟動(dòng)的方式及優(yōu)缺點(diǎn)比較
摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了大功率設備軟啟動(dòng)的幾種常見(jiàn)方式，固態(tài)軟啟動(dòng)、液態(tài)軟啟動(dòng)、采用液力耦合器的軟啟動(dòng)技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)比較。著(zhù)重介紹了三相晶閘管電子軟啟動(dòng)技術(shù)的工作原理，結構特點(diǎn)。并通過(guò)應用實(shí)例說(shuō)明了軟啟動(dòng)的可行性和必要性。
關(guān)鍵詞：大功率設備 軟啟動(dòng) 電動(dòng)機 晶閘管
0 引言
大功率設備的應用十分廣泛。在生產(chǎn)過(guò)程中，電動(dòng)機要經(jīng)常啟動(dòng)、停止，其啟動(dòng)性能的優(yōu)劣對生產(chǎn)影響很大，這是因為大功率電動(dòng)機，其強大的啟動(dòng)電流會(huì )造成較大的線(xiàn)路電壓降落，引起電網(wǎng)電壓降低，不僅影響其他用電設備的正常工作，而且對動(dòng)力變壓器也會(huì )產(chǎn)生較大的沖擊，所以，選擇合理的啟動(dòng)方式受到相關(guān)技術(shù)人員的高度重視[1]。
1 軟啟動(dòng)簡(jiǎn)述
1。1 軟啟動(dòng)與一般降壓?jiǎn)?dòng)的區別 在啟動(dòng)電動(dòng)機時(shí)，可以通過(guò)降低加到電動(dòng)機定子繞組的電壓來(lái)減小電動(dòng)機的啟動(dòng)電流。軟啟動(dòng)是在規定的啟動(dòng)時(shí)間內，用調壓裝置將啟動(dòng)電壓，連續平穩地上升，直至達到額定電壓�？捎胣=f（M）來(lái)表示異步電動(dòng)機的機械特性。
軟啟動(dòng)是從初始電壓開(kāi)始，電壓平衡連續的增大。從圖1中的0。5U所標注的曲線(xiàn)連續的平滑的向右平行移動(dòng)，一直平穩到與額定電壓Ue所指的曲線(xiàn)重合時(shí)為止，那么電動(dòng)機的轉矩就會(huì )平滑地增大，一直到轉矩為最大值Mm時(shí)為止，啟動(dòng)結束。這樣，在啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機的轉矩是平滑的而不是跳躍的，啟動(dòng)過(guò)程是平穩的，所以叫軟啟動(dòng)[2]。
若采用一般降壓?jiǎn)?dòng)，假設啟動(dòng)電壓U=0。5Ue，則電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)的轉矩為0。25M，即啟動(dòng)時(shí)的轉矩僅有電動(dòng)機最大轉矩的1/4。如果在此時(shí)將電壓增加到電動(dòng)機的額定電壓Ue，那么電動(dòng)機的轉矩就會(huì )瞬間由1/4跳到M，這種的啟動(dòng)過(guò)程是不平滑、不平穩的，因此又稱(chēng)為硬啟動(dòng)，在要求穩啟動(dòng)的場(chǎng)合不應采用這種啟動(dòng)方式。
1。2 固態(tài)（晶閘管電子）軟啟動(dòng)的原理 在大容量電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，三相晶閘管軟啟動(dòng)已經(jīng)得到廣泛的應用，其啟動(dòng)過(guò)程平穩，諧波的含量，轉矩的沖擊以及沖擊的電流都相對較小，且價(jià)格適中，技術(shù)較為成熟。晶閘管調壓軟啟動(dòng)器采用反并聯(lián)接線(xiàn)的晶閘管、連接在電動(dòng)機的三相繞組上，在電動(dòng)機啟動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)調節晶閘管的導通角大小，使電動(dòng)機的啟動(dòng)電流可隨著(zhù)設定的規律變化而改變。這樣人們就可以根據需要來(lái)選擇和調節電動(dòng)的啟動(dòng)方式與啟動(dòng)時(shí)電流的大小，從而可使電動(dòng)機可依據繼電器的保護性能而達到最優(yōu)的啟動(dòng)過(guò)程。晶閘管調壓軟啟動(dòng)的工作原理]。
2 晶閘管的軟啟動(dòng)方式
2。1 電壓斜坡式軟啟動(dòng) 通過(guò)調節電動(dòng)機輸入電壓的升高速率來(lái)實(shí)現電動(dòng)機的軟啟動(dòng)，適用于不同斜率電壓升高量的啟動(dòng)，是一種常見(jiàn)的啟動(dòng)方式。
U1（30％）為電動(dòng)機啟動(dòng)所需最小轉矩對應的初始電壓。當電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，軟啟動(dòng)器的輸出電壓迅速上升到整定值U1，然后按設定的速率逐漸增加，直至達到電網(wǎng)電壓。此種軟啟動(dòng)一般適用于輕載或空載的啟動(dòng)，也適用于啟動(dòng)轉矩隨著(zhù)轉速的增大而增大的設備，如普通車(chē)床、沖床及抽水泵等[4]。
2。2 階躍恒流式軟啟動(dòng) 對于一些啟動(dòng)轉矩要求比較大的設備（如采用斜坡啟動(dòng)）通常不能用正常地方式啟動(dòng)，需要采用階躍恒流式的軟啟動(dòng)方式，在初始啟動(dòng)時(shí)，將電動(dòng)機的啟動(dòng)電流瞬間增大到所設定的啟動(dòng)電流值I、并保持電流大小直至完成啟動(dòng)過(guò)程，如圖4所示。這種啟動(dòng)方式在啟動(dòng)瞬間的啟動(dòng)轉矩較大，適用于較大負載的啟動(dòng)，如一些帶負載啟動(dòng)的設備。該啟動(dòng)方式即為乙烯裝置空壓機電機采用的啟動(dòng)方式[5]。
2。3 脈沖恒流式軟啟動(dòng) 它可附加在限流軟啟動(dòng)方式中，適用于需要較高啟動(dòng)轉矩的設備，從而較快地完成電機啟動(dòng)過(guò)程。用戶(hù)可自行選擇脈沖時(shí)間。該方式啟動(dòng)初始階段有一個(gè)較大的啟動(dòng)沖擊電流，大于設定的恒流啟動(dòng)值I，從而產(chǎn)生較大的沖擊矩去克服較大的靜摩擦轉矩，以此啟動(dòng)設備，進(jìn)而即進(jìn)入恒流啟動(dòng)階段，直至啟動(dòng)完畢。如圖5所示。脈沖恒流軟啟動(dòng)方式的啟動(dòng)沖擊轉矩大，適用于皮帶輸送機、粉碎機的滿(mǎn)載啟動(dòng)等重載啟動(dòng)。
3 液態(tài)軟啟動(dòng)
水電阻啟動(dòng)器是根據電動(dòng)機降壓?jiǎn)?dòng)理論，在電動(dòng)機的定子回路中串入一適當的可調節式水電阻進(jìn)行分壓，充分利用水電阻的可調性能與可恢復性能優(yōu)良，熱容量相對較大的特點(diǎn)，通過(guò)控制系統來(lái)調節傳動(dòng)機構，帶動(dòng)電極的極板運動(dòng)，改變定、動(dòng)極板之間的距離，從而改變水電阻阻值的大小，促使同步變化水電阻的阻值與電動(dòng)機轉差率，達到恒電流啟動(dòng)的目的。使用該啟動(dòng)器來(lái)啟動(dòng)電機時(shí)，可使電動(dòng)機穩步加速至額定轉速，并縮短其啟動(dòng)的時(shí)間，在啟動(dòng)完成后，星點(diǎn)接觸器便會(huì )自動(dòng)接入并旁路的水電阻，電動(dòng)機將在額定電壓下運行。
4 液態(tài)（水電阻）與固態(tài)（晶閘管）軟啟動(dòng)器的比較[6]
5 采用液力耦合器的軟啟動(dòng)技術(shù)
5。1 若從工作原理和機械結構的角度看，液力耦合器的輸出轉速和輸入轉速之比一般不能高于95％，即不能同步運行輸入與輸出軸，因而會(huì )損失較多功率，發(fā)熱情況十分嚴重，這將會(huì )明顯降低傳動(dòng)系統的效率。如果大功率設備的長(cháng)期運行，這種功率損失會(huì )顯著(zhù)提高企業(yè)的生產(chǎn)成本、導致企業(yè)的經(jīng)濟效益的下滑。
5。2 在采用調速型液力耦合器作為軟啟動(dòng)裝置時(shí)，電動(dòng)機的啟動(dòng)電流仍然較大（5～8倍的額定電流），因此需要嚴格限制電動(dòng)機的啟動(dòng)次數。與其他調速方式相比，由于受到原理結構的制約，調速型液力耦合器的有效調速范圍較小，其可控性也較差。
5。3 調速型液力耦合器體積龐大，系統復雜，并且具有高速旋轉的大直徑部件，當它分別與電動(dòng)機和減速機聯(lián)接之后，所占空間更大，在安裝空間有限的場(chǎng)合無(wú)法正常使用。用液力耦合器作為軟啟動(dòng)傳動(dòng)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)在于液力耦合器的技術(shù)相對成熟，價(jià)格合理，井下的隔爆要求易于實(shí)現，尤其是采用水介質(zhì)的液力耦合器具有優(yōu)良的隔爆性能，目前主要應用在刮板輸送機、帶式輸送機、轉載機等煤礦機械設備的傳動(dòng)系統中[7]。
6 結語(yǔ)
由于固態(tài)（晶閘管）電機軟啟動(dòng)器具有優(yōu)良的特性，所以其應用越來(lái)越廣泛。我國中（高）密度纖維板生產(chǎn)企業(yè)正在用這種啟動(dòng)器來(lái)逐步取代液態(tài)（水電阻）啟動(dòng)器；但由于液態(tài)（水電阻）啟動(dòng)器結構簡(jiǎn)單，價(jià)格相對便宜，故目前也有一定的應用。三相晶閘管調壓軟啟動(dòng)實(shí)現了大容量電動(dòng)機的平穩啟動(dòng)，消除了因大容量電動(dòng)機的啟動(dòng)造成對電網(wǎng)沖擊的可能，保證電力系統的安全穩定運行，與其它同類(lèi)啟動(dòng)方式的產(chǎn)品相比，采用軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式可以減小設備易損件的更換周期，降低運行成本，有效地保證了生產(chǎn)的正常、連續運行。
參考文獻：
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[7]薄祥群，江衛，田素華；高壓大功率電動(dòng)機自動(dòng)電液變阻軟啟動(dòng)的研究與應用；中國設備工程；2007
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