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TGQ1型晶閘管軟起動器和各類軟起動的比較<BR> 一.軟起動的作用<BR> 大功率交流電機(jī)直接起動會產(chǎn)生一系列電氣和機(jī)械問題。<BR> 電氣方面有：<BR> 1. 起動時可達(dá)5-7倍的額定電流，造成電動機(jī)繞組因電流引起過溫，從而加速絕緣老化。<BR> 2. 造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓波動大，當(dāng)電壓≤0.85UN時，影響其他設(shè)備的正常使用。<BR> 機(jī)械方面有：<BR> 1. 過大的起動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)械沖擊，對被帶動的設(shè)備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使聯(lián)軸器損壞、皮帶撕裂等。<BR> 2. 造成機(jī)械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命。<BR> 人們?yōu)榱私鉀Q以上問題，不斷的尋求解決起動問題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動、串聯(lián)電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動方式。晶閘管降壓軟起動是近年來出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，是計算機(jī)技術(shù)和電力技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以根據(jù)不同的應(yīng)用情況設(shè)置初始轉(zhuǎn)矩、起動時間、停機(jī)時間、限流和各種保護(hù)值等。平滑的起動特性和免維護(hù)等使其具有傳統(tǒng)軟起動方法無法比擬的優(yōu)越性。國內(nèi)市場低壓380V軟起動主要是采用晶閘管降壓軟起動器，高壓軟起動主要采用傳統(tǒng)軟起動方法，近年來采用液體電阻軟起動器的比較多，也有部分采用進(jìn)口公司如ABB、SIEMENS、摩托托尼、AB公司生產(chǎn)的晶閘管降壓軟起動器，但由于其價格昂貴，影響其大量推廣使用。<BR> 二、軟起動的分類<BR> 軟起動可分為有級和無級兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的；后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。傳統(tǒng)的軟起動均是有級的，如星/角變換軟起動，自耦變壓器軟起動，電抗器軟起動等等。本文關(guān)心的是無級類的：液阻軟起動、磁控軟起動和晶閘管軟起動。<BR> 變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流同時保持高的起動轉(zhuǎn)矩，價格貴是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。<BR> 在電動機(jī)定子回路，通過串入有限流作用的電力器件實現(xiàn)軟起動，叫做降壓或限流軟起動。它是軟起動中的一個重要類別。以限流器件劃分，可分為：以電解液限流的液阻軟起動，以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動，以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動。</P><P> 三、軟起動過程描述參數(shù)與軟起動裝置優(yōu)劣評分項目<BR> 為了能夠客觀地對軟起動過程以及裝置作出比較和評價，提出以下15條。不言而喻，所有的比較和評價只有在電網(wǎng)、電動機(jī)、負(fù)載相同的條件下才有意義。<BR> 1. 軟起動能否完成以及起動（完成）時間;<BR> 2. 軟起動過程中的電動機(jī)最大電流（ %）;<BR> 3. 軟起動過程中的最大電網(wǎng)電壓降（ %）;<BR> 4. 軟起動過程中電動機(jī)有否機(jī)電共振等異�，F(xiàn)象;<BR> 5. 軟起動過程中電流的高次諧波含量（ %）;<BR> 6. 軟起動裝置的價格（常以單位容量的人民幣表示）;<BR> 7. 軟起動裝置允許的連續(xù)起動次數(shù);<BR> 8. 軟起動裝置占用的空間大小;<BR> 9. 軟起動裝置限流器件開度的易控性：調(diào)節(jié)是否平滑、快速;<BR> 10. 軟起動裝置對使用環(huán)境要求的裕度;<BR> 11. 軟起動裝置的起動重復(fù)性（相連兩次軟起動‘過程描述參數(shù)’的守恒性），<BR> 12. 軟起動裝置所提供的起動和停止方式的多樣性;<BR> 13. 軟起動裝置所具備的對于裝置本身以及電動機(jī)綜合保護(hù)功能的完備性（包括過流、過載、欠相、起動超時、接地等，包括故障提示和顯示、診斷、記憶等）;<BR> 14. 軟起動裝置在起動過程中的噪聲大小;<BR> 15. 軟起動裝置所需要的輔助電源功率的大小。<BR> 以上1至5條等屬于‘過程描述參數(shù)’，6至15條屬于‘裝置評分項目’。</P><P> 四、液阻軟起動<BR> 液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。它的阻值正比于相對的二塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率，極板距離和電導(dǎo)率都便于控制。液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點（阻值可以無級控制和熱容量大），恰恰是軟起動所需要的。加上另一個十分重要的優(yōu)勢即低成本使液阻軟起動得到廣泛的應(yīng)用。<BR> 液阻軟起動的缺點:<BR> 1、液阻箱容積大，其根源在于阻性限流，減小容積引起溫升加大。一次軟起動后電解液通常會有10°C～30°C的溫升，使軟起動的重復(fù)性差。<BR> 2、控制功能低下。起動時間、停止時間、初始電壓、限壓范圍等主要控制參數(shù)均不能方便地調(diào)節(jié)。移動極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，它的移動速度較慢，難以實現(xiàn)起動方式的多樣化。保護(hù)功能不全。無自檢、過載保護(hù)、電流不平衡、斷相等保護(hù)。<BR> 3、維護(hù)困難。須經(jīng)常維護(hù)，須經(jīng)常添加液體以保持液位。在高壓回路里加水作業(yè)有很大危險性。電極板長期浸泡于電解液中，表面會有一定的銹蝕，需要作表面處理 。<BR> 4、安全性差。這是該裝置最大的隱患，一但維護(hù)不及時，至液阻液位過低，起動時有引起裝置爆炸的危險，爆炸后引起高壓接地，給人員設(shè)備帶來災(zāi)難性的后果。在起動時有噪聲及電動力致使振動,特別是在極板運(yùn)行中易造成導(dǎo)電水飛濺，安全性差。在高壓起動回路中，用傳動電機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)控制極板運(yùn)行，一旦控制失靈，后果比較嚴(yán)重。<BR> 5、對環(huán)境溫度要求高。液阻軟起動裝置不適合于置放在易結(jié)冰的現(xiàn)場。</P><P> 五、熱變液阻軟起動<BR> 近年有所謂的熱變液阻軟起動裝置，通過液阻本身在軟起動過程中的溫升，借助電解液電導(dǎo)率與溫度的正相關(guān)性實現(xiàn)無極板伺服機(jī)構(gòu)的軟起動。但是，其可行性大可質(zhì)疑：它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對使用環(huán)境溫度要求高，軟起動重復(fù)性差。因為熱變電阻軟起動裝置具備‘原理’決定的、‘與生俱來’的幾個內(nèi)在特點：<BR> 1. 電極無需動，因而減免了移動電極的伺服機(jī)構(gòu)，減免了伺服機(jī)構(gòu)可能帶來的不安全。但是，需要采取防范蒸汽散發(fā)的措施。<BR> 2. 無法進(jìn)行實時控制，更談不上‘閉環(huán)控制’。<BR> 3. 根據(jù)一次軟起動的質(zhì)量對裝置進(jìn)行下次再調(diào)整的余地不大�？赡艿恼{(diào)整僅僅是：極間距離，電解質(zhì)濃度，液面高度。但調(diào)整裕度相當(dāng)有限。<BR> 4. 具有一切液態(tài)軟起動裝置的共性，如發(fā)熱量大、體積大，不能作到免維護(hù)。<BR> 5. 對環(huán)境尤其是溫度變化的耐受能力較差。難于保證不同環(huán)境溫度下軟起動性能的一致性。<BR> 6. 軟起動功能單一，使適用范圍受到一定的限制：不能實現(xiàn)軟停止，不能實現(xiàn)帶電流突跳的軟起動。<BR> 液阻軟起動裝置可以串在繞線電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路實現(xiàn)重載軟起動，售價低廉，在軟起動過程中不產(chǎn)生高次諧波等等，則是它突出的優(yōu)點。</P><P> 六、磁控軟起動<BR> 磁控軟起動是從電抗器軟起動衍生出來的。用三相電抗器串在電動機(jī)定子實現(xiàn)降壓是兩者的共同點。磁飽和軟起動不同于電抗器軟起動的主要點是其電抗值可控。總體說來，起動開始時電抗器的電抗值較大，在軟起動過程中，通過反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動完成后被旁路。<BR> 電抗值的變化是通過控制直流勵磁電流，改變鐵芯的飽和度實現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動。因為磁飽和電抗器的輸出功率比控制功率大幾十倍，它也可以稱為‘磁放大器’。由于它不具有零輸入對應(yīng)零輸出的特點，所以，不建議采用‘磁放大器’這一詞。<BR> 磁飽和電抗器有三對交流繞組（每相一對）和三相共有的一個直流勵磁繞組。在交流繞組里流過的是電動機(jī)定子電流，它必然會在直流勵磁繞組上感應(yīng)出電勢。后者會影響勵磁回路的運(yùn)行。不是用一個，而是用一對交流繞阻的主要原因就是為了抵消這種影響。<BR> 顯然，電抗值的調(diào)節(jié)是靜止的、無接觸的、非機(jī)械式的。這就為微電子技術(shù)的介入打開了大門。所以，在工作原理上磁控軟起動與晶閘管軟起動是完全相同的。說磁飽和軟起動能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動所具有的幾乎全部功能，其原因蓋出于此。<BR> 磁控軟起動的缺點，<BR> 1、目前國內(nèi)僅僅處于低電壓等級、2MW的實驗階段；<BR> 2、起控電壓高，有較大的電流沖擊；<BR> 3、體積較大；<BR> 4、工作時的噪音較大；<BR> 5、有0.1秒量級的慣性，這使磁控軟起動的快速性比晶閘管軟起動慢一個數(shù)量級；<BR> 6、會引起高次諧波�！ �</P><P> 七、TGQ型晶閘管軟起動器<BR> 晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過30年左右的時間。它是當(dāng)今電力電子器件長足進(jìn)步的結(jié)果。10年前，電氣工程界就有人指出，閘管軟起動將引發(fā)軟起動行業(yè)的一場革命。<BR> 目前在低壓（380伏）范圍內(nèi)，晶閘管軟起動產(chǎn)品價格已經(jīng)下降到液阻軟起動的大約2倍。而其主要性能卻大優(yōu)于液阻軟起動。<BR> 過去晶閘管軟起動產(chǎn)品也有缺點，一是高壓產(chǎn)品的價格太高，是液阻的5～10倍，二是晶閘管引起的高次諧波較嚴(yán)重，三是對于繞線轉(zhuǎn)子異步機(jī)無所作為。在這幾個缺點中，價格高是制約其發(fā)展的主要因素。對于貧者，無力選用它；對于富者，何不直接選用高壓變頻裝置？這就是高壓晶閘管軟起動比較受冷落的原因。而且過去高壓晶閘管軟起動一直被國外壟斷。<BR> 針對以上問題，株洲時代集團(tuán)公司（株洲電力機(jī)車研究所）綜合自己在高電壓大功率半導(dǎo)體制造、電力電子及其控制等方面多年的成功經(jīng)驗以及引進(jìn)、吸收國外著名公司高壓晶閘管閥成熟技術(shù)，成功開發(fā)出了TGQ型高壓軟起動器，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于油田、煤礦、鋼鐵等行業(yè)。該產(chǎn)品的研制成功，填補(bǔ)了國內(nèi)在高壓閘管閥軟起動領(lǐng)域的空白。該產(chǎn)品的價格已能做到與液體電阻軟起動器、磁控電抗器軟起動器差距不大，尤其在3MW以上價格基本相同，具有較大的市場前景。<BR> TGQ型晶閘管軟起動的以下優(yōu)點是液阻軟起動難以望其項背的：<BR> ● 體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，可以節(jié)約大量基建投資；<BR> ● 免維護(hù)，安全可靠；<BR> ● 安裝使用簡單�？煽毓枋菬o觸點的電子器件，不同于其他類型的產(chǎn)品需經(jīng)常維護(hù)液體和部件等，把機(jī)械壽命變?yōu)殡娮釉褂脡勖�，連續(xù)運(yùn)行數(shù)年也無需停機(jī)維護(hù)，更無爆炸引起高壓接地等危險。；<BR> ● 備份特性。機(jī)內(nèi)裝有可直接起動電機(jī)的真空接觸器，如果控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可利用真空接觸器直接起動電機(jī)，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。<BR> ● 全智能控制，功能齊全，菜單豐富；<BR> ● 起動重復(fù)性好，保護(hù)周全；<BR> TGQ型高壓軟起動器的系統(tǒng)電壓和電機(jī)功率范圍：<BR> 電源電壓：2kV～10kV 電機(jī)功率：150kW～25MW<BR> TGQ型高壓軟起動器有以下特點：<BR> l 采用株洲時代集團(tuán)公司（株洲電力機(jī)車研究所）生產(chǎn)的、經(jīng)過鐵路干線電力機(jī)車長期運(yùn)行考核的高電壓、大功率晶閘管元件；<BR> l 引進(jìn)、吸收國外著名公司成熟技術(shù)制作的晶閘管閥作為主電路部件，具有技術(shù)先進(jìn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)模塊化、便于維護(hù)等特征;<BR> l 采用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字信號處理和系統(tǒng)集成技術(shù)，顯著提高各項性能指標(biāo)、可靠性及穩(wěn)定性；<BR> l 采用一系列防干擾措施，具有很強(qiáng)的電磁兼容性；<BR> l 采用基于DSP和CPLD的液晶顯示控制器，具有良好的人機(jī)界面；<BR> l 適用電壓及功率范圍廣。<BR> TGQ型高壓軟起動器可為用戶帶來的好處：<BR> l 電機(jī)起動時，電流從零平滑上升到設(shè)定值，平穩(wěn)起動，無電流沖擊，減小了機(jī)械負(fù)載的沖擊轉(zhuǎn)矩，防止過壓和水錘效應(yīng)，保證了設(shè)備的安全運(yùn)用，可提高電機(jī)和相關(guān)機(jī)械設(shè)備的使用壽命；<BR> l 顯著降低交流電機(jī)的起動電流，因而減小了電網(wǎng)電壓波動及對其它用電部門的影響；<BR> l 能實現(xiàn)軟停車，可消除驟然停機(jī)對某些設(shè)備的沖擊與損壞；<BR> l 降低了供電設(shè)備容量，能節(jié)約項目電氣設(shè)備的投資費(fèi)用；<BR> l 整套設(shè)備體積小、施工方便。同等功率下，體積僅為其他方式軟起動器的30%～60%，可為用戶節(jié)約大量基建投資。<BR> 該產(chǎn)品的國產(chǎn)化將阻止國外產(chǎn)品的壟斷地位，為企業(yè)提供價廉物美的產(chǎn)品，帶來國內(nèi)6kV～10kV大功率軟起動領(lǐng)域的一場革命，必將為民族工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。<BR> 如果您對該產(chǎn)品感興趣，請聯(lián)系：<BR> 株洲變流技術(shù)國家工程研究中心 周恒生 錢 昕<BR> 電 話：0733-8445603 13574226305(周) <BR> 0733-8445605(錢）<BR> 傳 真：0733-8445033<BR> 地 址：湖南省株洲市石峰區(qū)紅旗北路36號<BR> 郵 編：412001<BR> 網(wǎng) 址<img align=absmiddle src=pic/url.gif border=0><a target=_blank href=http://www.zelri.com.cn> www.zelri.com.cn</a><BR> 電子信箱：zhouhs@zelri.com.cn<BR> qianxin_0623@163.com<BR>
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株洲變流技術(shù)國家工程研究中心
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周恒生 錢昕
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