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    電動機是各行業(yè)最普遍使用的驅動設備，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日益增大，單機容量超過2MW，電壓6kV、10kV水平的大電機的數(shù)量越來越多，主要用于冶金、礦山、水泥、石化行業(yè)巾風機、壓縮機、水泵、輸油泵、破碎機、球磨機等大型機械上的電力拖動。
    小容量電機普遍采用直接起動方式，起動電流不大，只要配電保護系統(tǒng)設置合理，不會對電網(wǎng)造成較大沖擊。直接起動使用方便、維護簡單、投資節(jié)省。但是對容量2MW以上的大電機而言，如果采用全壓直接起動，起動時產(chǎn)生的沖擊電流是額定電流的5~7倍，會造成短路容量有限的電網(wǎng)電壓下降和劇烈波動，影響共網(wǎng)的其他電氣設備的正常運行；同時沖擊電流會造成電機局部溫升，降低電機壽命；隨之產(chǎn)生的機械沖力會加速機械傳動部件（軸、嚼合齒輪等）的磨損；沖擊電流還會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。電機越大，電網(wǎng)波動率越大，對電機及機械設備的危害越大，因此大電機一般不能夠全壓直接起動。
    為避免全壓直接起動造成的危害，大電機起動需采用降壓起動方式。傳統(tǒng)降壓起動方式有：定子串電阻起動、定子串飽和電抗器、白耦變壓器起動、星一三角起動等方式．但傳統(tǒng)降壓起動屬于有級降壓，起動特性不理想，切換時造成的二次沖擊電流無法消除，不能頻繁重復起動。為克服傳統(tǒng)降壓起動的不足，軟起動技術應運而生，所謂軟起動即是要在起動過程中實現(xiàn)電壓、電流的全范圍連續(xù)可調，從而使起動電流峰值降低、對電網(wǎng)運行基本不造成沖擊。目前應用的軟起動方式有：液態(tài)電阻軟起動、晶管軟起動、磁控軟起動、變頻器式軟起動、開關變壓器式軟起動等。軟起動方式評述與性能比較
    各種軟起動方式采用不同的控制手段實現(xiàn)起動過程中對電壓、電流的調節(jié)，以適應不同的應用場合。
    1．液態(tài)電阻軟起動
    液態(tài)電阻是一種由電解液形成的電阻，它導電的本質是離子導電。它的阻值正比于電極板間距，反比于電解液的電導率，改變極板間距和電導率，就可改變電阻值，從而實現(xiàn)電壓、電流的無級調節(jié)，滿足軟起動性能要求。液態(tài)電阻軟起動突出的優(yōu)點是技術簡單、成本低、不產(chǎn)生高次諧波、液態(tài)電阻箱串在繞線電動機轉子回路可實現(xiàn)重載起動。
    液態(tài)電阻軟起動也有明顯的缺點：
    (1)液態(tài)電阻箱容積大。一次軟起動后電解液通常會有10℃~ 30℃的溫升，不能頻繁起動，重復性差。
  (2)極板移動需要伺服機構，移動速度慢。
    (3)液態(tài)電阻軟起動維護量大。液箱中的水，需要定期補允；電極板長期浸泡于電解液中，表面會產(chǎn)生銹蝕，需要作表面處理（一般2~3年一次）。
  (4)液態(tài)電阻軟起動設備不適合于置放在易結冰或顛簸的場合。
    2．晶閘管軟起動
    晶閘管軟起動的基本原理是采用可控硅技術進行電壓、調節(jié)。對于大電機，單只可控硅不能滿足耐壓要求，采用多只可控硅串聯(lián)方式。
    晶閘管軟起動的起動性能令人滿意，電壓、電流都能從零起連續(xù)可調，控制靈活，起動重復性好。與液態(tài)電阻軟起動相比，它的體積小、結構緊湊，幾乎免維護，功能齊全，菜單豐富，保護周全，這些都是液態(tài)電阻軟起動難以望其項背的。
    由于高壓可控硅技術上的原因，該方式存在一些弱點：
    (1)由于采用可控硅串聯(lián)，因此對元件特性參數(shù)的一致性要求很高，不容易得到保證，元件在使用一段時間后特性參數(shù)還會發(fā)生變化，使均壓性能變差，很容易造成整串元件的損壞，致使裝置可靠性比較低。
  (2)諧波比較大。
  (3)設備、備件價格高。
  3．磁控軟起動
  磁控軟起動是用三相電抗器串在電機定子回路降壓，控制直流勵磁電流、改變鐵心的飽和度，調節(jié)電抗器的電抗值，實現(xiàn)起動過程的電壓、電流調節(jié)。起動開始時電抗器的電抗值最大，在起動過程中，通過反饋調+．使電抗值逐漸減小，電動機端電壓逐步增大，軟起動完成后電抗器被旁路。
    顯然，電抗值的調節(jié)與可控硅調節(jié)一樣是無級、無接觸、非機械式的；因此，在軟起動性能方面，磁控軟起動和晶閘管軟起動類似，僅控制快速性稍差；磁控軟起動的磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波比工作于斬波狀態(tài)的品閘管要小；但是，飽和電抗器等效電抗值的變化范較小，周圍存在一定的漏磁，需要有相對較大功率的輔助電源，噪聲較大。
    4．變頻器軟起動
    變頻器的功能是改變供電頻率，主要用在交流電動機調速，在節(jié)．能、調整負荷方而應用較多。當用在起動過程時，通過變頻逐步提高同步轉速，實現(xiàn)良好的靜、動態(tài)起動性能。起動電流小，可限制在1.5倍電動機額定電流以下；起動轉矩大，可達電動機額定轉矩的1.5倍，在此范圍內可任意調節(jié)，實現(xiàn)恒轉矩起動；電壓和頻率都能連續(xù)從零起調，可以做到無過流。足真正的軟起動。
    但是因高壓變頻技術處于發(fā)展階段、不夠成熟，由此帶來了一些應用上的局限：如器件損耗大、故障率較高，需經(jīng)常維修；變頻器電路原理復雜，維修技術水平要求高；變頻器輸出中，高次諧波量大；尤其是高壓變頻設備．備件價格昂貴，當前使用上受到限制。
5、開關變壓器式軟起動
  開關變壓器式高壓軟起動裝置可分為星點可打開及星點不可打開兩種接線方式。網(wǎng)3所示為星點不可打開式線路圖。
    圖中，由2QS、2QF、1QS2構成起動回路，下端接開關變壓器TK。電動機起動南起動回路供電，通過開關變壓器來調節(jié)電動機端電壓，使電動機端電壓逐步升高，當電動機達到臨界轉速時，2QF斷開同時IQF閉合，電動機由1QS1、IQF構成正常運行回路供電，TK從電路巾切除，電動機完成正常起動全過程。
  開關變壓器式軟起動裝置用開關變壓器來隔離高壓和低壓，開關變壓器的低壓繞組與可控硅控制系統(tǒng)相連，通過改變低壓繞組上的電壓來改變高壓繞組上的電壓，達到調節(jié)電動機端電壓的目的，實現(xiàn)電動機的軟起動。其優(yōu)點顯著：
  (1)電壓和電流能從零起連續(xù)可調，轉速緩慢上升，起動性能好。高壓開關合閘時電流（或電壓）為零，開關壽命長。
  (2)控制靈活，重復精度高。
  (3)起動過程中，能在額定電流以內給電動機以充分加速，起動電流最大值小，保持時間短。
    (4)開關變壓器的低壓側電壓低，低壓可控硅的控制技術成熟，可靠性高。
    (5)功耗小，可以連續(xù)起動，也可以一拖多（容量可不同）。
    (6)開關變壓器的電感大，可吸收大部分可控硅產(chǎn)生的高次諧波，對電源和電動機的高次諧波影響少。
    開關變壓器軟起動，容量大（可達50MW以上）、可靠性高、可承受高壓、價格低。
    開關變壓器軟起動的綜合性能優(yōu)于變頻器，價格遠低于變頻器，是當前市場上性價比最高的軟起動設備。
6．各種軟起動性能比較
    綜上所述，各種軟起動的主要性能和工作特點可歸納成表l所示。
    軟起動行業(yè)現(xiàn)狀與前景展望
    電動機軟起動，是一項技術，一類產(chǎn)品，造就了一個行業(yè)。
    發(fā)達國家主要采用晶閘管軟起動和變頻器軟起動。在生產(chǎn)工藝兼有調速要求時，采用變頻器軟起動，順理成章。在沒有調速要求的場合，起動負載較輕時（例如風機、水泵）多采用晶閘管軟起動，在負載功率較大時，多用變頻軟起動。晶閘管軟起動是發(fā)達國家軟起動的主流。各知名電氣公司均有自己晶閘管軟起動的品牌，功能上各具特色。國外系列生產(chǎn)的品閘管軟起動裝置的電壓等級最高已可達12kV，最大容量達5MW。
    國內的情況和國外有所區(qū)別。國內大電機相應電壓(6·10kV)的晶閘管軟起動產(chǎn)品還沒有問世，國產(chǎn)液態(tài)電阻軟起動裝置占據(jù)了很大的市場份額。國產(chǎn)設備結構簡單、成本低廉，電解液配制無需蒸餾水，液箱也不密封。它能達到軟起動性能的起碼要求，售價低，維護雖然麻煩但難度不大，比較適合當前我國國情。
    磁控軟起動裝置問世已有10年，其應用未像液態(tài)電阻軟起動裝置那樣在國內“遍地開花”。磁控軟起動技術還有待進一步發(fā)展，耐壓等級、電機容量還需提高和擴大。由于磁控軟起動技術性價比較好，現(xiàn)已逐步向冶會、石化等領域擴展，將會有良好的發(fā)展前景。
    由于高壓變頻器價格昂貴，限制了當前的適用范圍，隨著高壓變頻器技術的進步、價格的下降，可靠性的提高，技術人員水平的提高，變頻器軟起動預期會有一個長足的發(fā)展。變頻器軟起動突出的優(yōu)點是它可以在限流（起動電流不超過電機額定電流值）的同時獲得大的起動轉矩，能夠實現(xiàn)包括軟停止在內的各種起動功能。隨著能源價格攀升，變頻調速的節(jié)能效果明顯，對于工作負荷經(jīng)常變化，變頻器兼具軟起動和調速功能，既可優(yōu)化起動性能，義能大幅度節(jié)能，必然成為首選。
    開關變壓器軟起動是一項新技術，電壓和電流都能從零開始連續(xù)可調、控制靈活、重復精度高、可靠性好、容量大、功耗小、諧波少、價格低等諸多優(yōu)點，對于沒有調速要求的大電機起動，會逐步為更多的人們關注，擴大其應用范圍。
    之外，軟起動形式的多樣化將繼續(xù)存在。在不同的應用場合，人們對于各種性能的側重面要求不同，如使用環(huán)境條件（溫度、濕度變化范圍），起動負載輕重，使用的頻繁度、防爆、防塵要求等均有差異；不同層次的電氣沒計、管理、維修人員對軟起動性能的要求也會有所偏愛。多種形式的軟起動才能滿足多樣化的需求。
    大電機軟起動技術的核心是起動過程的調壓，所涉及的調壓手段較多，如伺服技術、可控硅技術、電抗器調控、高壓變頻、開關變壓器等；上述某個領域如出現(xiàn)重大技術進步，必將對大電機軟起動技術的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。