1、概述
變頻調(diào)速應(yīng)是21世紀(jì)電氣傳動的主流,它兼具軟起動功能。變頻調(diào)速軟起動優(yōu)于以上3種軟起動,因為變頻調(diào)速軟起動可以在限制交流電流的同時,實現(xiàn)大起動轉(zhuǎn)矩的軟起動。液阻軟起動裝置體積太大,電解液有揮發(fā)、結(jié)冰等問題,晶閘管軟起動和磁控軟起動以及定子側(cè)液阻軟起動均屬于以犧牲起動轉(zhuǎn)矩為代價的降壓軟起動。
因為變頻調(diào)速裝置的售價太貴,購置變頻調(diào)速裝置從來都是著眼于調(diào)速,不會僅僅為了軟起動,所以,人們一般不把變頻調(diào)速歸于軟起動。
交流電動機的軟起動是一個技術(shù)問題。電動機軟起動技術(shù)在不斷發(fā)展。在電力電子器件和技術(shù)高度發(fā)展的今天,電動機的電力電子軟起動有三個值得重視的分支:1)、磁控軟起動2)、晶閘管軟起動,3)、液阻軟起動。
晶閘管(SCR)軟起動和磁控軟起動技術(shù)(產(chǎn)品)仍將是今后10多年內(nèi)軟起動行業(yè)內(nèi)的主流技術(shù)(產(chǎn)品),能夠使線繞式異步電動機得到大起動轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子側(cè)液阻軟起動的生命力仍然會相當(dāng)強大,高壓電動機液阻軟起動也還會因為其價格優(yōu)勢而受青睞。
2、晶閘管軟起動和磁控軟起動技術(shù)的比較
1)、共同點:
1-1、均屬于降壓(限流)軟起動,限制電動機定子電流以犧牲電磁轉(zhuǎn)矩為代價,
1-2、限流器件被短接時,基本上沒有(二次)電流沖擊,
1-3、比變頻軟起動便宜,
(以上3條亦是液阻軟起動的特點)
1-4、均可以實現(xiàn)軟起動和軟停止(液阻軟起動不便于實現(xiàn)軟停止),
1-5、在軟起動過程中,限流器件無明顯發(fā)熱(不象液阻那樣),
1-6、比液阻軟起動易于維護,不存在電解液揮發(fā)和結(jié)冰、電極板銹蝕等問題,個頭比液阻軟起動裝置小。
2)、晶閘管軟起動技術(shù)相對磁控軟起動技術(shù)的優(yōu)點
2-1、電抗變化的時間常數(shù)?。?0ms),因而便于實現(xiàn)定子電流的快速變化,(磁控軟起動電抗調(diào)節(jié)的時間常數(shù)約為0.1~0.2s)。
2-2、在電動機容量相當(dāng)?shù)臈l件下,設(shè)備占用的空間更小。
3)、磁控軟起動技術(shù)相對晶閘管軟起動技術(shù)的優(yōu)點
3-1、飽和電抗產(chǎn)生的諧波比SCR小,諧波會干擾通訊、計算機設(shè)備正常運行,
3-2、軟、硬件均比晶閘管軟起動簡單,
3-3、便宜。特別是當(dāng)起動對象為高壓大容量相當(dāng)電動機時,由于不存在SCR串聯(lián)引起的靜態(tài)、動態(tài)均壓問題,磁控軟起動的設(shè)備造價便宜的優(yōu)點將更突出。
3、磁控軟起動技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
國外,尚未收集到這方面的報道。
雖然如此,國內(nèi)某廠在70年代從比利時ACEC公司引進的高壓大容量(10kv,30Mva)動態(tài)無功補償裝置中的核心部件就是三相磁飽和電抗器。
在2000年《電氣傳動》增刊上,有山東蒙陰建設(shè)設(shè)計院楊成德的一篇文章,報道了在智能大廈和民用建筑中使用磁控軟起動裝置的成功經(jīng)驗,對晶閘管(SCR)軟起動和磁控軟起動這‘兩種科技含量較高的軟起動器的經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)進行了對比分析’。
本公司已經(jīng)完成了以135kw、380v電動機磁控軟起動的設(shè)備樣機的制作,樣機在天津鋼管公司完成了試運行。在它的控制下,135kw、380v電動機的軟起動在10秒內(nèi)完成,電動機起動電流被限制在2.5倍額定電流以內(nèi)。本公司磁控軟起動設(shè)備的技術(shù)特點是將微電子技術(shù)融合于磁控軟起動。
4、磁控軟起動的工作原理
在交流電動機定子回路串固定鐵心電抗就可以實現(xiàn)限流軟起動,它的問題是起動接近完成時固定電抗將影響電動機的升速,速度接近額定值時電抗兩端的電壓大,被短接時會產(chǎn)生較大的二次沖擊電流。
磁控軟起動用磁飽和鐵芯電抗取代固定鐵芯電抗,在起動過程中不斷增加其飽和度,減少其電感值,速度接近額定值時電抗的端電壓小,被短接時不會有明顯的二次沖擊電流。
交流繞組的電感L與鐵芯的導(dǎo)磁率μ成正比。
調(diào)節(jié)磁控軟起動裝置交流繞組(工作繞組)電感或電抗的方法是通過改變鐵芯的直流勵磁改變鐵芯的導(dǎo)磁率,為直流控制(勵磁)電流。
利用飽和電抗的可調(diào)節(jié)性,磁控軟起動裝置可以實現(xiàn)閉環(huán)控制,實現(xiàn)例如恒流軟起動,帶有限初始脈沖電流沖擊(‘kick’)的軟起動,可以實現(xiàn)軟停止。
5、磁飽和電抗器的鐵芯結(jié)構(gòu)形式
飽和電抗器的鐵芯結(jié)構(gòu)和繞組剖面圖
與固定鐵芯電抗軟起動不同,磁飽和電抗器除了具有串在三相電動機定子進線側(cè)的交流繞組(工作繞組)以外,還有控制鐵芯飽和程度的直流繞組(勵磁繞組或控制繞組),為了抵消交流繞組對于直流繞組的反作用,減少交流繞組電流在直流繞組上的感應(yīng)電勢,每相采用了2個交流繞組,它們在直流繞組上的感應(yīng)電勢卻是反極性的。
因為磁飽和電抗器在軟起動過程結(jié)束后即脫電運行,其冷卻方式為空氣自然冷卻。
6、磁控軟起動器結(jié)構(gòu)和組成
(1)以135kw、380v電動機磁控軟起動的設(shè)備為例,外形尺寸為0.8m*0.6m*1.5m,設(shè)備總重量為0.2T。
(2)組成:三相飽和電抗器1個,2~3個開關(guān)和接觸器若干,直流勵磁控制系統(tǒng)(包括電力電子器件,勵磁用三相整流變壓器,電流互感器,PLC等)。
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