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四种降压软起动的原理与比较

  一、水电阻与热变电阻

  1、水电阻式软起动是在电机的定子或转子回路中串入液体电阻的起动方式。当电机起动过程中,装置通过改变极板的距离,相应的改变极板间液体电阻,从而调节了电机的电压。

  水电阻起动最大的优点就是:

  A、价格便宜。由于没有采用现代功率电子器件,而采用机械调节极板距离的方式,技术含量低,所以售价相对较低。

  B、可以用于绕线电机。由于水电阻可串入绕线电机的转子回路,可以重载起动。

  但是水电阻的缺点也是显而易见的:

  A、体积大。由于无法利用功率电子器件的开关控制特性,只能把电机起动时的电压降在水阻的溶液中。如果起动1000KW的电动机,则起动过程中水阻消耗的平均功率可达几百KW,如此大的功率最终转化为热量,需要很大体积的溶液箱承受此功率,占用了很多的空间。

  B、安全性差。由于水电阻靠液体来为电机定子三相降压,绝缘困难,处理不好可能引起起火,高压接地等事故。

  C、水电阻还有寿命低、环境适应性差的缺点。由于存在需要机械调节的移动极板,降低了装置的可靠性,同时环境温度对其起动性能有很大影响,比如温度低于溶液的冰点致使溶液结冰,使装置无法使用等。

  D、无法频繁起动、不适合一拖多。初次起动后,如果要再次起动,就需等溶液温度降低,需要等待很长的时间。否则溶液有可能因温度过高而大量汽化。同理如果系统设计成一拖多工作方式,如果水电阻功率按单台设计,电机就不可能依次起动,必须等待,如果水电阻功率按多台累加设计,则大大的增加了系统的成本和体积,价格上已无太大优势了。

  E、维护成本较高,水电阻式存在水的蒸发问题、污染问题等,如果换水时间掌握不好可能会出现更大的问题。

  2、热变电阻与水电阻都属于液体电阻,不同点是取消了移动极板,靠溶液的温度电阻特性限制电机的电流。液体电阻的一切缺点它都有,只是它没有移动极板,提高了机械方面的可靠性,但溶液电阻的变化是有限的,而且受温度的影响很大,起动的成功率大大降低了,而且此特点使他完全不受控,只能听天由命。

  二、开关变压器方式的软起动

  把变压器的原边串入电机定子回路,通过控制可控硅短接变压器副边,来改变原边电流,从而控制电机的起动过程。此种方式软起动是通过变压器的降压原理,避免了可控硅的直接串联中的均压问题,从而回避了技术难点。

  但此种方式也是有一定的缺点:既虽然通过变压器把可控硅上的电压降低了N倍,但根据变压器原理,可控硅上承载的电流就要增加N倍,在容量稍大的电机上,就需要并联可控硅,可见此种方式并没有减小可控硅容量(承载电压*电流),而且多了一只开关变压器。

  三、磁控软起动

  此种方式是通过磁放大原理,在饱和电抗器的控制线圈中加入较小的控制电流,使电抗器的饱和程度有所改变,从而改变串入电抗器的电机的起动电流。此种方式运用了磁放大原理,从而达到以较小的功率控制较大功率的目的。

  此种方式的优点:电感的体积和成本比变压器有所降低。

  缺点:

  1、响应慢,由于串入定子回路中的电感具有电流的滞后性,在控制系统发出控制指令到电感达到指令的设置要求大约需要1S以上。

  2、功率因数低,由于电机起动时功率因数本来就不高,定子中串入电感更加降低了功率因数,起动电流的利用率不高。

  3、噪声大,起动时噪音明显。

  四、可控硅串入方式软起动

  这是国外中高压领域广泛应用的起动方式,是国际上的主流起动方式。它是应用了可控硅串联技术,通过光纤传输控制信号,控制可控硅串的同时导通和关断,从而控制电机的起动过程。

  可控硅方式软起动有诸多的优势,比如:

  1、体积小,重量轻。

  2、控制迅速,响应快。

  3、可频繁起动。

  4、可靠性高,起动成功率有保证。

  鉴于以上优势,可控硅方式软起动是除变频起动外,其他几种软起动中性能最优的起动方式。

  至于价格方面,由于此项技术门槛较高,以前此类产品均为进口,给人以高价的印象,但是随着半导体功率器件的技术越来越成熟、半导体元件的价格和国内有实力的公司的介入,可控硅方式软起动价格已达到了人们可以接受的程度,所以从发展的角度看可控硅方式软起动必将取代其他几种方式软起动成为主流。

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