磁控软启动与高压固态软启动的对比
高压电机的软起动
高压电机的软起动摘要:本文详细介绍各种高压电机软起动的基本原理、特征参数并进行对比分析,论述其原理及特点,从而得使读者更客观更全面的了解高压电机软起动技术。
关键词:高压电机软起动1 研究背景随着生产化程度的不断提高,很多行业的生产规模越来越大,在高压异步电动机的需求和使用上也呈上升趋势。
随着高压电机单机容量越来越大,其可靠起动问题渐渐显露出来。
高压电机以往的起动方式主要有:(1)加大电网容量。
为满足大容量电动机起动时有功功率和无功功率的要求,保证电动机起动时对端电压的要求,过去人们经常采取加大自身电网容量的办法,如采用大容量的变压器或建自备电厂,但这样又常常致使正常运行时电网负荷较轻,电力变压器处于轻载工作状况,造成能源的浪费。
在以变压器容量收费的地区,使用户电费支出加大。
(2)串联电抗器起动。
该方法能满足降低起动电流的要求,但电机的起动转矩小,且为有级调整,切换时有大电流冲击,在大容量电动机的起动应用中受到限制。
(3)自耦变压器起动。
该方法能满足降低起动电流的要求,起动转矩较串电抗器起动大,对中大容量电机的起动比较适宜,但其调整方面的问题,诸如滑动触点电弧烧损问题、碳刷磨损问题、局部匝间短路问题、切换时有大电流冲击等等,使其在实际应用中也受到限制。
鉴于上述原因,软起动的应用变得迫切起来。
目前的软起动主要有液阻软起动、晶闸管软起动、磁控软起动、变频器软起动、开关变压器软起动。
各种软起动方式采用不同的控制手段实现起动过程中对电压、电流的调节,以适应不同的应用场合。
本文对上述几种软起动的原理、优缺点进行简要阐述,从而对工程技术人员在软起动的选择上提供一定的帮助。
2 液态电阻软起动(1)液态电阻软起动的原理。
液态电阻是一种由电解液形成的电阻,它导电的本质是离子导电。
它的阻值正比于电极板间距,反比于电解液的电导率,改变极板间距和电导率,就可改变电阻值,从而实现电压、电流的无级调节,满足软起动性能要求。
(2)液态电阻软起动的特点。
磁控软起动与晶闸管软起动的比较
磁控软起动和晶闸管软起动比较一、软起动的概念：中高压电机软起动，是在中高压（主要指6KV、10KV）电动机起动过程中，随着电动机反电动势的不断建立，电机端电压由某一值逐渐平滑、无级的上升至全压，转速由零上升到额定转速，最后依靠旁路甩掉软起动控制装置。
二、软起动的作用大功率交流电机直接起动会产生一系列电气和机械问题。
电气方面有：1、起动时可达5-7倍的额定电流，造成电动机绕组电流引起过温，从而加速电机绝缘老化。
2、造成供电网络电压波动大，当电压≤0.85UN时，影响其他设备的正常使用。
机械方面有：1、过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的力，缩短使用寿命，影响精确度。
如使联轴器损坏、皮带撕裂等。
2、造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。
人们为了解决以上问题，不断的寻求解决起动问题的方法，例如采用自耦变压器降压起动、串联电抗器、液体电阻器、磁控电抗器等起动方式。
它们可设定起动时间、限流和各种保护值等。
平滑的起动特性和免维护等使其具有传统的起动方法无法比拟的优越性。
国内市场低压380V软起动主要是采用晶闸管降压软起动器，高压软起动主要采用传统有级软起动方法即磁控软起动，软起动的突出贡献在于作为降压器件是可以平滑无级改变的，这样的好处是：降低起动电流，减小电网压降，缩短起动时间，降低机械冲击。
对电机、电网和负载都有好处。
晶闸管软起动原理：利用晶闸管导通角的开通来实现软起动。
特点：通过SCR器件的串连走向高压，为此，需提高SCR器件的耐压等级和开关速度，改进触发与关断的同时性。
晶闸管软起动本身更适合于低压领域。
缺点：1、谐波大，强迫换相，产生大功率脉冲。
2、均压均流技术复杂，成本高，风险大。
3、由于串并联大量的晶闸管，所以故障点多，维修复杂，检修很频繁。
4、过载需加大额定电流倍率。
磁控软起动原理：是利用饱和电抗器的原理，在高导磁的闭合回路中，通过直流励磁平滑改变电抗器的电抗值，使电抗器两端电压由大到小平滑改变，从而完成电机平稳的起动过程。
高压电机软启动器 电机软起动
高压电机软启动器电机软起动
概述
无刷无环起动器是一种克服了绕线式异步电动机装有滑环、碳刷和复杂的起动装置等缺点，而保留了绕线电机起动电流小，起动转矩大等优点的起动设备。
凡原来采用电阻起动器、电抗器、频敏变阻器、液体变阻起动器、软起动器起动的JR、JZR、YR、YZR 三相绕线转子交流异步电动机(变速、装有进相机的除外）均可选用“无刷无环起动器”来更新换代。
产品优点
无刷无环起动器把传统的、繁琐的、多触点元件组成的起动装置去掉，采用无刷无环运行，操作简单，安装拆卸方便，可大大减少维修费用，其优点是：去掉滑环、碳刷、刷盒、刷盒支架、短路环及二次回路系统中的频敏变阻器、交流接触器、时间继电器等元件，并可保持电机原有的运行特性。
主要技术参数
额定频率：50Hz
额定电压：380V
配用电机功率：15-125KW
a.轻载：0.6Me≤M≤0.8Me 、2.5Ie
b.重载：1.6Me≤M≤2.0Me 、3.0Ie
性能特点
无刷无环起动器的工作原理是利用电动机在起动过程中，转子电流频率fz 随转子转速升高而降低的关系fz=f1×S，当转子转速由0 上升到额定转速Ne 时，转子电流频率则从50Hz 平滑地降至1~3Hz。
起动器阻抗Zp=rp+jxp,其中铁损rp的大小与频率的平方成正比，随着fz 的降低，rp也随之下降，电抗Xp=ωLP，同理，Xp 也减少。
当起动结束后，sf1 很小，Zp 则降到很小甚至近似于零，因此电动机在起动时，既能限制起动电流，也能提高功率因数和增大起动转矩，是一种理想的起动装置。
几种中高压降压软启动方式的探讨
３软 启动 的分类 软 启动可 分为 有级和 无级 两类 。有 级软 启动 调节是 分档 的 ，无级 软启 动调节 是连续 的。星 ／ 变换 启动 、 自耦变 压器 启动及 电抗 器启动 等均 属于 角 有 级软 启动 。液 体 电阻软 启动 、热 变 电阻软 启动 、 晶闸 管软启 动及 磁控 软
启动等均 属于 无级软 启动 。
工 作 原理 ：将饱 和 电抗器 串联 在 电动机 的定 子回路 ，通 过直 流励磁 平 滑 改变 电抗器 的 电抗值 ，使 电抗器 两端 电压 由大 到 小平滑 改变 ，从 而完 成
电机平 稳 的启动 过程 。磁控 软启动 装置 适用 于中小 型 中压 电动机 。
降压 起 动 起动 时 ， 电机 的定 子 电流流 过热 变 电阻器 从 而使 电阻 体发热 ， 温度 逐 步升 高 ，电阻 逐步 降低 ， 电机起 动 电流基 本恒 定 的情况 下 ， 电动 机
中ＩＫ ６Ｖ Ｏ Ｖ（Ｋ ）的交流拖 动发展 尤为 迅速 。高压 大中容 量 的交流 电机运 行 的 首要 问题是 启动 。 目前我 国 的高压 电机 发展 较快 ，而 与之 相配 套 的启动 设 备 却 比较陈 旧 ，传 统 的启 动方 式很难 满 足启 动平 滑 ，冲击 小 的要求 ， 而且 成 本也 不低 。 目前 国内常用 的 中高压 软 启动 方式 主要 有液 体 电阻 软起 、热 变 电阻 软启 动、 晶 闸管软 启动及 磁控 软 启动 等 。高压 变频 器从 启动 的角 度 来 说既 可 以将 启动 电流控制 在额 定 电流 以 内又能 提供 足够 的转 矩 ，但仅 仅
响软启 动的概 念 中 高压 电机 软启 动是 指在 中 高压 （ 主要 指６ Ｖ ＩＫ ）电动 机 启动 过 Ｋ 、 ＯＶ 程 中， 随着 电动机 反 电动 势 的不 断建 立 ，电机 端 电压 由某 一值逐 渐 平滑 、 无级 的上升 至全压 ，转速 由０ 上升 到额 定转速 ，最后 依靠 旁路甩 掉 软启动控
固态软起与磁控起动方式的比较
晶闸管软起动器与磁控式软起动器的比较晶闸管软启动器是一种集软启动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装备，又称为SoftStarter。
它不仅实现在整个启动过程中无冲击而平滑地启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的参数，如限流值、启动时间等。
此外，它还具有多种对电机保护功能，这就从根本上解决了传统的降压启动设备的诸多弊端。
磁控式软起动器是从电抗器软起动衍生出来的，用三相电抗器串在电动机定子实现降压是两者的共同点。
磁饱和软起动不同于电抗器软起动的主要地方是其限流作用可控。
磁控式软启动器是利用磁放大器原理制造的串联在电源和电动机之间的三相饱和电抗器构成的软启动装置。
启动时通过数字控制板调节磁放大器控制绕组的激磁电流，改变饱和
1、笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压起动、电抗器起动等。
这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击
2、晶闸管软起动器与传统减压起动方式的不同之处是：
无冲击电流。
软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。
恒流起动。
软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。
根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流
不论晶闸管式软启动器还是磁控式软启动器在启动时只能调节输出电压，达到控制启动时的电压降、限制启动电流的目的。
详解电动机软启动的三种工作方式
详解电动机软启动的三种工作方式大容量电动机的启动方式有很多种，这里重点讲述三种电动机的软启动方式，液阻软启动，磁控软启动和晶闸管软启动。
其中晶闸管软启动是目前使用最广泛的一种启动方式。
(一)液阻软启动器顾名思义是利用电解液离子导电的性质，启动装置的三相电源分别在三个相互绝缘的箱体，箱体内有电解液和一静(固定的)一动两块导电极板。
把电动机的转子回路串入两块极板，通过改变两极板之间的距离或电解液的浓度，进而改变转子电阻阻值，就可以调节电机的启动。
按照不同的被启动电机串接方式也不同。
绕线式电机是转子接入液阻启动器。
鼠笼式电机是定子接入液阻启动器。
工作过程一般为，当发出电机启动信号，液阻箱中的动极板匀速向静极板运动，随着距离靠近，液阻也变小，当电机达到设定的额定转速，启动装置会切除液阻连接，转入旁路运转。
液阻软启动适用于交流380V~100000V，频率50Hz。
对于电网不稳定的地区尤其适用。
使用和维护该设备时应该注意以下几点。
(1) 要定期巡查液阻箱内的液阻位置，缺少时要及时添加。
当电解液浓度不够时，及时添加电解粉。
(2) 当气温降低时，要做好电解液防结冰问题。
(二) 磁控软启动器就是利用铁磁材料的交流有效磁导率随直流磁场的变化而变化的性质，电机的定子回路串入磁饱和电抗器，通过闭环控制调节绕组中的直流大小，可以改变电抗器铁芯的磁导率，进而改变初级绕组的阻抗，这样可以平滑的启动电机。
它适用于交流380V~100000V,频率50Hz。
(三) 晶闸管软启动就是利用晶闸管作为调压器件，工作原理是通过控制串接于电源与电机之间的三相反并联晶闸管的导通角使电机启动。
晶闸管软启动一般有几种启动方式。
(1)简单的启动，只是简单改变晶闸管的导通角，由于结构简单没有保护电路，所以很容易造成晶闸管损坏。
(2)电机启动时在开始时电流逐渐增大，当电流达到预设值后保持恒定。
直到电机启动完毕。
(3)电机启动后，在很短的时间内电流就达到预设值。
关于软启动、变频器、液偶力合器三者比较
1、变频装置安装方便，电机和负荷不动，将其加入电源侧即可。
2、液力耦合需装在电机和负荷中间，在安装时需将电机移位方能安装。
（三）、安全பைடு நூலகம்：
1、变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行。
2、液力耦合器出现间题后，必需停机维修。
（四）、运行精度：
1、变频运行精度高，可以实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变。
2、液力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，当负荷变化时，转速随之变化。
（五）、维护费用：
1、变频调速维护费用低，在设备正常运行时无消耗品。
2、液力耦合器在运行一定时间后，对液压油进行更换。
（六）、操作性：
1、变频调速操作复杂，需要对操作人员进行专门的培训。
2、液力耦合器操作简单，方便。
（七）、经济性：
二、液力耦合器的性能特点：(液力耦合器是一种以液体油为介质而联系原动机与工作机的液力传动装置，又称液力联轴器。）
（1）应用范围：
调速范围宽，可实现从零调节。
没有电气连接，可工作于危险场地，对环境要求不高。
（2）技术成熟：
结构简单，操作方便。
多年研究，结构合理。
全部国产化，维修方便。
（3）性能指标：
价格便宜，对精度要求低能量转换效率低。结构简单，故障率低。运行时需加专用的冷却系统。液压油老化后定时更换。
三、变频器的性能特点：可以实现对电机的调速，达到节能的目的。变频器调速可以省去齿轮箱，操作简单占用空间小，维护简单。可以实现精确控制。
四、变频装置和液力耦合器的优缺点比较：
（一）、节能效果：
1、变频装置节能效果好，功率因数高。
2、液力耦合器节能效果低，在低速时，有近3／4的能量被浪费。大容量的设备还应添加水冷系统。
软起动比较(变频、固态、热敏)
高压笼型电动机软起动方式比较2、起动方式比较说明一、固态软起动高压固态软起动装置是现代电力电子技术的产物。
它具有在软起动过程中装置耗能少的优点，由于控制手段是电子的，控制速率高，保护齐全，其性能和可靠性则随控制软件与器件的水平而有差异。
但是它也存在着相当的（甚至可以说是致命的）缺点：1、价格过于昂贵，是液态软起动的售价的5~10倍；不如直接选用高压变频装置。
2、高压SCR软起动装置对环境要求较高。
3、晶闸管引起的高次谐波较严重，SCR斩波所引起的谐波污染也给它的应用带来麻烦。
理论分析表明，通过转子回路的SCR的斩波，其起动效果和降压软起动相同，而其实现难度大。
而且高压尤其是10kV等级的制造商少，目前国内还没有成熟的产品；设备维护费用高，备品备件不易购买，售后服务难以保证，投资回收期长，不适合中国国情。
二、高压热变电阻器1、工作原理：在电机定子回路串接定值的液体电阻。
热变电阻的导电介质是具有一定浓度的电解液，电解液用一容器加固密封，其导电极板固定不动。
其变阻起动的原理是依据电解液的电阻值与电解液温度的反比例非线性变化关系，电液阻值因电液温度升高而降低，从而达到热变电阻降压起动的目的。
2、性能特点1）起动初始阻值变化较大且无法调整因环境温度差异起动电流受起始初阻值的大小影响很大，因此初始阻值的大小直接影响起动时的瞬间冲击电流，对于热变电阻而言在起动初始时刻，电液初始阻值受温度的影响发生很大的变化。
比如：不同季节的温度变化或在连续起动情况下每次电液初始温度的不同，均会导致起动初始时刻阻值的不同，难以保证每次相同的起动特牲。
在实际应用中，由于电机参数、工况、负载等参数与计算有一定偏差或在需要调整时，或工况负载参数发生变化时，因其结构的无调整性，从而对初始阻值进行调整。
2）起动电流不可控、不可调由于电液箱溶液体积、浓度、极板间距一次成型并加固密封，因此热变电阻一旦设置好就很难进行调整。
电液阻值只能被动地随溶液温度的变化而间接变化，而不是主动地改变电液阻值去控制主电机的起动电流，由于温度是无法人为控制，也就是说，电动机的起动过程是无法实现实时可控可调。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
谐波
起动电流正弦性很好，产生谐波很小
起动电流谐波大（高达40%），存在较大的制动附加转矩
可靠性
过载能力极强，保护简单
串联晶闸管保护监控复杂，环境耐受能力及过载能力差，维修成本高
维护
无易损件，易维护
需要专业的维护技能与专门的备件
适用功率范围
高压可至30000kW以上
高压小功率
性价比
很高
低
起动类型
比较项目
磁阀式高压固态软起动
高压晶闸管起动
工作
原理
以低压小功率晶闸管为核心控制器件，通过改变绕组中直流控制电流大小来改变铁芯磁导率，从而平滑改变高压绕组阻抗
采用多只晶闸管串联对主电机的波形进行斩波，达到调压的目的
高压执行器
磁阀式可控电抗器
串联晶闸管
对晶闸管的要求
仅需要低压小功率晶闸管
接于主回路，因单只晶闸管耐压受限需多只串联，对触发脉冲的同步性及晶闸管的匹配要求极高
襄樊腾辉电气制造高压磁控软起与高压固态软起技术方案比较
襄阳腾辉电气制造有限公司是一家专业生产高低压电机软起的生产厂家，同时生产高压水阻柜、高压磁控软起动、高压固态软起动及高压电容偿，应新疆铜业公司要求特对高压磁控软起动与高压固态软起动起动进行比较：
一、TCQ型磁控软起动与高压晶闸管软起动装置比较
磁阀软起动高压晶闸管软起动