【文章內(nèi)容簡介】 正弦脈沖式交流電作用在異步電動機上，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)威機構(gòu)科學論證、實際檢驗的不成熟產(chǎn)品，違反了國家機電產(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。 異步電動機軟啟動及節(jié)能智能控制技術(shù)綜述　　　　劉建業(yè) 河北科技大學電氣信息學院　　　　引言　　　　 異步電動機是工農(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，額定電流就有幾百安培，啟動電流達近千安培，甚至幾千安培，電動機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。嚴重時啟動的電動機本身不僅轉(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、帶重載電動機甚至會停車、變電所的欠電壓保護會跳閘造成停電事故。其次是節(jié)能問題：異步電動機在運行期間有很大的節(jié)能空間，特別在輕載時功率因數(shù)低、效率低，電機發(fā)熱嚴重。第三是電動機運行安全問題：斷相、短路、嚴重過載等故障會給運行中的電動機帶來極大的危害。　　　　智能化軟啟動器是集電機軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和綜合保護于一體的新穎電機控制設(shè)備。近些年來，隨著電力電子技術(shù)、計算機控制技術(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?！　　　≤泦涌刂品绞健　　　‰妱訖C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)、從機械自動化過渡到智能自動化?！　　　?、液阻軟啟動　　　　液阻軟啟動，相當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率。在啟動過程通過控制極板距離或調(diào)節(jié)電導率都可實現(xiàn)電動機的軟啟動控制。由于液阻熱容量大、阻值可無級調(diào)節(jié)，通過選擇計算機預置的某種軟啟動算法控制一套伺服機構(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（預置多種軟啟動算法）、控制智能化、調(diào)節(jié)無級化等優(yōu)點。特別適用于高壓大容量電動機的軟啟動。但液阻軟啟動同樣存在一些缺點：軟啟動重復性差（受溫升和熱容量限制）、啟動能耗大、體積大、維護性差?！　　　?、磁控軟啟動　　　　磁控軟啟動，相當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三相定子繞組上，限流作用的強弱變化通過控制支流勵磁電流改變鐵心的磁飽和度實現(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、非機械式的，應用電力電子技術(shù)和計算機技術(shù)實現(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有：啟動能耗大、運行噪聲大、設(shè)備體積大。磁控軟啟動器適用于大容量高壓電機軟啟動場合?！　　　?、晶閘管軟啟動　　　　從降壓限流的角度看，晶閘管軟啟動相當于過去的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）。通過計算機控制串接于電源與電動機定子繞組間的晶閘管導通角，使電動機按預設(shè)的函數(shù)關(guān)系U= ，在預定的時間內(nèi)完成軟啟動。由于U= 關(guān)系簡單，很容易實現(xiàn)斜波電壓啟動和脈沖電流加斜波電壓啟動。系統(tǒng)如果有電流負反饋及電壓負反饋，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，最適用最先進的啟動方式應是轉(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?！　　　?、三類軟啟動器性能比較　　　　本文從軟啟動時間、啟動諧波影響、啟動重復性、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、中型電動機和大型電動機（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　　　　液阻軟啟動器 慢 沒有 差 無 大 差 差 中、大型電動機　　　　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。特別是在電動機節(jié)能運行控制方面起著舉足輕重的角色?！　　　」?jié)能方式　　　　電動機在運行期間，有很大的節(jié)能空間存在，特別是輕載和一些變載負荷拖動中（如鋼板冷軋機、抽油磕頭機），如果實施節(jié)能控制，節(jié)電率可達5%—38%。　　　　目前國內(nèi)電機節(jié)能器的研究非?；钴S，但在產(chǎn)業(yè)化方面遠遠落后于國外公司。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500億元左右?！　　　‰妱訖C節(jié)能措施很多，比如①選用高效電機，%，%。且優(yōu)選高壓高速鼠籠型電機。②減少所選電機的浮裝容量，杜絕“大馬拉小車”現(xiàn)象，使電機負載率始終保持在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　　　　電動機在滿壓輕載運行時，由于負載率很低，電機銅損、鐵損比例增加，功率因數(shù)下降，電機有效用電率下降（電機效率下降）。在輕載時如果降低輸入電壓，減少電機主磁通，電機的鐵心損耗及磁化電流將減少，從而電機的效率、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， 為負荷功率因數(shù)角，еi為被控功率因數(shù)角實時偏差，△еi為被控功率因數(shù)角實時變化率?！　　　。?）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：①調(diào)節(jié)平緩，無階躍沖量；②αx最小限幅在給定負荷功率因數(shù)角Φ，即永遠使αx≥αmin，避免了感性負荷條件下的“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。　　　　、間歇控制機制　　　　有些場合。如油田活塞式抽油機，當油泵“再裝率”很低時，為減少抽油機無效行程，提高電機工作效率，軟啟動器可采用間歇控制機制。即當檢測到抽油機特輕載時，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，負載轉(zhuǎn)矩在滿載和空載間轉(zhuǎn)換，如果電動機始終滿壓工作肯定費電，如果降壓工作，在突加負荷時極有可能造成無故障停車，或過