几种常用软启动方式的性能效果分析

几种常用软启动方式的性能效果分析

深圳市中传电气技术有限公司

摘要：对电机常见几种启动工具如：变频器，软启动器，液力耦合器在性能和价格上进行比较。

关键词：变频器；软启动器；液力耦合器；性能比较

Abstract：Compare several tool what is propitious to motor startup at capability and value，for example inverter,soft-starter,coupler

Keywords：inverter；soft-starter；coupler.

1 引言

由于电动机直接启动电流大，缩短了电动机的使用寿命，所以人们想出各种办法减小电机启动电流，从耦合器到软启动器，从软启动器到功能强大的变频器。本文主要对变频器和其他启动工具做全面的比较，方便用户根据自己实际需要选择适合自己的变频器。

2变频器与液力耦合器特性比较

液力耦合器是通过控制工作腔内工作油液的动量矩变化，来传递电动机能量并改变输出转速的，电动机通过液力耦合器的输入轴拖动其主动工作轮，对工作油进行加速，被加速的工作油再带动液力耦合器的从动工作涡轮，把能量传递到输出轴和负载，这样，可以通过控制工作腔内参与能量传递的工作油多少来控制输出轴的力矩，达到控制负载的转速的目地。因此液力耦合器也可以实现负载转速无级调节。同现在占主导地位的变频器相比较主要有下列特点：

2.1节能效果

1000KW高压风机电动机降速70%时液力耦合器和变频调速节能比较如下表1所示。

表1 液力耦合器和变频调速节能比较

序号项目变频器液力耦合器

1 电网总输入功率447.1KW 638.7KW

2 调速装置效率0.95 0.665

3 节能55.29% 36.13%

4 年节电398 万度260 万度

2.2功率因数

变频调速可以在很宽的转速范围内保持高功率因数运行（例如20%以上转速时功率因数大于0.95%），而液力耦合器低速运行时功率因数低于电动机额定功率因数，如果在70%以下转速时，功率因数将低于0.7。采用液力耦合器如果需要提高功率因数，则需另加功率因数补偿装置。

2.3起动性能

采用变频调速时，如电动机保持额定转矩起动，电网输入起动电流小于电动机额定电流的10%，对于风机泵类负载，其起动电流更小。而且起动的全过程可控，起动点和爬坡时间可设置。而液力耦合器不能直接改善起动性能，起动电流达到额定电流的5-7倍，即使是绕线型转子，采取转子串电阻方法需改善起动性能，需增加起动装置，但起动电流仍将是额定电流的2倍以上，是变频起动的20倍以上。起动对电动机和电网的冲击相当大，对电动机来说，造成转子鼠笼断条和定子绕组开焊，据统计，约15%的电动机故障由直接起动引起。对于电网来说，直接起动造成电网电压短时下降，干扰其它设备运行可靠性、运行维护，液力耦合器机械结构和管路系统复杂，要长期可靠运行，系统维护工作量增大，如果出现故障，无法直接定速运行，必须停机检修。高压变频装置电子线路比较复杂，但目前技术已趋成熟，尤其是单元串联多电平方式的高压变频装置具有单元自动切换和冗余运行特性，在单元故障时可不停机连续运行，可靠性得以保证，而且检修维护相当容易，只需定期更换进风滤网即可。

2.4调节及控制特性

液力耦合器依靠调节工作腔油量大小改变输出转速，因此响应慢，可能跟不上控制的需要，而变频调速的频率改变速度相当快，完全可以以系统允许的最高速度进行调节。

液力耦合器的速度调节精度较低，而变频调速属于数字式控制，其稳频精度达到0.1%以上，因此可以实现精确控制。

2.5投资及回报

目前，液力耦合器初期投资比变频调速低，但变频调速节能效果及其它方面均明显优于液力耦合器，从前面的例子可知，1000KW电动机，应用变频调速比应用液力耦合器每年多节电138万度，如果变频调速需多投资60万元，则1年多即可收回。以后的运行情况是：变频调速比液力耦合器每年节省数十万元的开支，因此总体投资回报效果更佳。

3变频器与液力耦合器特性比较

变频器与软启动器相比，其特点如下：

软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。但晶闸管软启动器和变频器比较有明显的不足：

（1）启动力矩小，变频器启动力矩可以达到其输出的最大力矩，而软启动器不行。

（2）无法实现多电机拖动的速度同步；

（3）只能用于电机的启动和制动控制，不能用于在正常运行状态；一般情况下，当电机启动过程结束后，软启动器即被旁路，电机直接接电网运行；

（4）功率因数和效率较低；

（5）容易造成对电网的谐波污染。一般变频器是多电平输出，输出波形接近正弦波，对电网没有污染。

4 结束语

对变频器和耦合器及软启动器分别比较之后，我们发现变频器功能最强大，但是价格最高，对于节能空间大的场合，投资变频器比耦合器更快的收回成本，是用户首选对象。对于只是需要启动过程得到控制，而在正常运行中不需要调速的场合，一般选择软启动器，既满足系统要求，又节约系统成本。

参考文献

【1】高压大功率电动机变频调速与液力耦合器调速运行比较上海发电设备成套设计研究所李南【2】高压变频器的技术特点深圳市中传电气有限公司武贵林