【文章內(nèi)容簡介】 正弦脈沖式交流電作用在異步電動機(jī)上，與傳統(tǒng)啟動設(shè)備相比，功率因數(shù)COSφ更低，無功損耗更大。而且在負(fù)載率低時，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。 異步電動機(jī)降低啟動電流的一個主要目的就是減小大電流對電網(wǎng)的沖擊，減小對同網(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，高次諧波對電網(wǎng)存在有害污染；對同網(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)，有很多單位高價進(jìn)了這種所謂軟啟動箱，沒用幾天，很快就被淘汰出局，統(tǒng)統(tǒng)換上了真正的軟啟動設(shè)備—變頻器。 晶閘管移相式軟啟動這種未經(jīng)過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)科學(xué)論證、實(shí)際檢驗的不成熟產(chǎn)品，違反了國家機(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，將造成社會財富的巨大浪費(fèi)。 異步電動機(jī)軟啟動及節(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　　　　引言　　　　 異步電動機(jī)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最為廣泛的電力拖動設(shè)備，其使用過程存在三個問題。首先是啟動問題：特別是幾十、幾百千瓦以上的中大容量電動機(jī)，額定電流就有幾百安培，啟動電流達(dá)近千安培，甚至幾千安培，電動機(jī)啟動時沖擊電流流過供電變壓器、供電線路，會造成供電母線很大的電壓降落。嚴(yán)重時啟動的電動機(jī)本身不僅轉(zhuǎn)不起來，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、帶重載電動機(jī)甚至?xí)＼嚒⒆冸娝那冯妷罕Ｗo(hù)會跳閘造成停電事故。其次是節(jié)能問題：異步電動機(jī)在運(yùn)行期間有很大的節(jié)能空間，特別在輕載時功率因數(shù)低、效率低，電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重。第三是電動機(jī)運(yùn)行安全問題：斷相、短路、嚴(yán)重過載等故障會給運(yùn)行中的電動機(jī)帶來極大的危害?！　　　≈悄芑泦悠魇羌姍C(jī)軟啟動、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)、計算機(jī)控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，國內(nèi)外都十分重視各種智能化軟啟動器的研究和開發(fā)，且發(fā)展很快，目前市場有多種型號的軟啟動器可供用戶選擇，不同的產(chǎn)品所具功能不盡相同，控制方法不盡相同。結(jié)合自己幾年來從事智能化啟動器產(chǎn)品的研究工作和對市場同類產(chǎn)品的認(rèn)識，本文旨在從軟啟動控制方式、節(jié)能方法對智能化軟啟動器作一技術(shù)綜述。　　　　軟啟動控制方式　　　　電動機(jī)軟啟動控制旨在限制啟動電流，減小沖擊電流對電網(wǎng)的影響。對照過去的啟動方法：定子串電阻啟動、定子串飽和電抗器啟動、YΔ變換啟動和現(xiàn)在的軟啟動方法：液阻軟啟動、磁控軟啟動、晶閘管軟啟動，限流的實(shí)質(zhì)沒有太大的改變。只是從有級控制過渡到無級控制、從硬件調(diào)節(jié)到軟件調(diào)節(jié)、從機(jī)械自動化過渡到智能自動化。　　　　、液阻軟啟動　　　　液阻軟啟動，相當(dāng)于過去的定子串電阻啟動。液阻是一種由電解液形成的電阻，它的阻值正比于相對的二塊極板間的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率。在啟動過程通過控制極板距離或調(diào)節(jié)電導(dǎo)率都可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動控制。由于液阻熱容量大、阻值可無級調(diào)節(jié)，通過選擇計算機(jī)預(yù)置的某種軟啟動算法控制一套伺服機(jī)構(gòu)來調(diào)整極板距離，無級調(diào)節(jié)串入定子繞組的等效電阻，達(dá)到限流軟啟動的目的。所以液阻軟啟動較傳統(tǒng)的定子串電阻啟動，具有啟動方式多樣化（預(yù)置多種軟啟動算法）、控制智能化、調(diào)節(jié)無級化等優(yōu)點(diǎn)。特別適用于高壓大容量電動機(jī)的軟啟動。但液阻軟啟動同樣存在一些缺點(diǎn)：軟啟動重復(fù)性差（受溫升和熱容量限制）、啟動能耗大、體積大、維護(hù)性差?！　　　?、磁控軟啟動　　　　磁控軟啟動，相當(dāng)于過去的定子串飽和電抗器啟動。磁控磁飽和電抗器有三相交流繞組和一個直流勵磁繞組。三相交流繞組串接在電動機(jī)三相定子繞組上，限流作用的強(qiáng)弱變化通過控制支流勵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。與傳統(tǒng)的定子串電抗器啟動相比，磁控軟啟動對限流作用的調(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)和計算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)磁控軟啟動，容易做到啟動方式多樣化、控制方法智能化。磁控軟啟動存在的缺點(diǎn)有：啟動能耗大、運(yùn)行噪聲大、設(shè)備體積大。磁控軟啟動器適用于大容量高壓電機(jī)軟啟動場合?！　　　　⒕чl管軟啟動　　　　從降壓限流的角度看，晶閘管軟啟動相當(dāng)于過去的YΔ變換啟動方式。啟動過程啟動器沒有功率損耗（忽略晶閘管開關(guān)損耗）。通過計算機(jī)控制串接于電源與電動機(jī)定子繞組間的晶閘管導(dǎo)通角，使電動機(jī)按預(yù)設(shè)的函數(shù)關(guān)系U= ，在預(yù)定的時間內(nèi)完成軟啟動。由于U= 關(guān)系簡單，很容易實(shí)現(xiàn)斜波電壓啟動和脈沖電流加斜波電壓啟動。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、電壓控制啟動、轉(zhuǎn)矩控制啟動、轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動編程。在上述啟動方式中，最適用最先進(jìn)的啟動方式應(yīng)是轉(zhuǎn)矩控制啟動、電壓控制啟動、和轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動。目前的軟啟動器多為限電流和斜波電壓啟動。如“ABB”軟啟動器；“雷諾爾”軟啟動器為電壓控制、轉(zhuǎn)矩控制及轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動；“AB”、“施耐德”、“西門子”等公司生產(chǎn)的軟啟動器為限流啟動和轉(zhuǎn)矩加突變控制啟動?！　　　　⑷愜泦悠餍阅鼙容^　　　　本文從軟啟動時間、啟動諧波影響、啟動重復(fù)性、可控方式多樣性、啟動裝置在啟動過程中的噪聲、是否節(jié)能、體積、適用范圍等幾個方面對三類軟啟動器作一比較，性能綜合比較見表1所示：　　　　 表1 三類軟啟動器性能比較　　　　類別 啟動時間 諧波 啟動可重復(fù)性 噪聲 體積 可控方式多樣性 節(jié)能效果 使用范圍　　　　晶閘管軟啟動器 可調(diào)、快 存在 好 無 小 好 好 小、中型電動機(jī)和大型電動機(jī)（價格不占優(yōu)勢）　　　　磁控軟啟動器 可調(diào)、較快 存在 較好 有 大 較好 差 中、大型電動機(jī)　　　　液阻軟啟動器 慢 沒有 差 無 大 差 差 中、大型電動機(jī)　　　　由此可見，晶閘管軟啟動器綜合性能最優(yōu)，代表著軟啟動器發(fā)展的方向。特別是在電動機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制方面起著舉足輕重的角色?！　　　」?jié)能方式　　　　電動機(jī)在運(yùn)行期間，有很大的節(jié)能空間存在，特別是輕載和一些變載負(fù)荷拖動中（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%?！　　　∧壳皣鴥?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)落后于國外公司。因此，為加快國內(nèi)節(jié)能器的發(fā)展，在國家十五計劃中，惦記系統(tǒng)節(jié)能方面的投入高達(dá)500億元左右?！　　　‰妱訖C(jī)節(jié)能措施很多，比如①選用高效電機(jī)，%，%。且優(yōu)選高壓高速鼠籠型電機(jī)。②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。③采用串級調(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?！　　　∧壳?，在上述諸多節(jié)能措施中，晶閘管軟啟動器應(yīng)用日益廣泛，在輕載和變載拖動系統(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：　　　　、恒功率因數(shù)控制　　　　電動機(jī)在滿壓輕載運(yùn)行時，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еi= 0，△еi =еiеi1。其中 0為給定功率因數(shù)角， 為負(fù)荷功率因數(shù)角，еi為被控功率因數(shù)角實(shí)時偏差，△еi為被控功率因數(shù)角實(shí)時變化率?！　　　。?）設(shè)調(diào)節(jié)靜差為bp 　　　?。?）調(diào)節(jié)步距h=，步距移相角為αγ　　　?。?）在еi bp條件下，按α(k)=α(k1)αγ調(diào)節(jié)，并對α(k)限幅，取αxmin=αmin?！　　　。?）在еI+bp條件下，按α(k)=α(k1)+αγ調(diào)節(jié)，并對αx限幅，取αxmax=αmax，　　　　αx=f（еi）調(diào)節(jié)曲線如圖3所示?！　　　?　　　　　　這種控制算法的優(yōu)點(diǎn)：①調(diào)節(jié)平緩，無階躍沖量；②αx最小限幅在給定負(fù)荷功率因數(shù)角Φ，即永遠(yuǎn)使αx≥αmin，避免了感性負(fù)荷條件下的“半波整流現(xiàn)象”發(fā)生。③αx最大限幅在αmax，既起到了輕載時的節(jié)能控制，又避免了“停車現(xiàn)象”的發(fā)生。④沒有調(diào)節(jié)參數(shù)的現(xiàn)場整定問題?！　　　?、間歇控制機(jī)制　　　　有些場合。如油田活塞式抽油機(jī)，當(dāng)油泵“再裝率”很低時，為減少抽油機(jī)無效行程，提高電機(jī)工作效率，軟啟動器可采用間歇控制機(jī)制。即當(dāng)檢測到抽油機(jī)特輕載時，發(fā)停車令，間歇一定時間后再重新軟啟動?！　　　　⒎蔷€性調(diào)壓控制　　　　對于鋼板冷軋機(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)荷時極有可能造成無故障停車，或過