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内置旁路型软起动器的替代性

时间:2009-10-01 来源:未知 编辑:电气自动化技术网 点击:次 字体设置:

1 引言 

 

    在上个世纪80年代,软起动器成了电动机起动控制的理想产品,运行方式都是晶闸管在线运行,造价和功耗都非常高昂,技术经济造价比严重失衡,所以用户很难接受,应用寥寥无几。但由于旁路运行软起动器的替代性,使得软起动系统的造价大大降低,技术经济造价比优与其它起动方式比较优越,达到了用户容易接受的程度,同时本人到各大设计院和工矿企业去进行技术讲座,使得软起动器在工程应用中得到了普及。

2 软起类型分析

    2.1 晶闸管在线运行软起动器

    可控硅在线运行软起动器(简称电动机控制器),顾名思义是指软起动器的主开关元件晶闸管长期在线运行,它不仅在起动和停车过程中能控制电动机的电压升降,还要在电动机正常常运行时供给其全电压如图1所示。它的优点是电路简单,控制灵活,对于电动机能够起到强大的保护作用。它的缺点是晶闸管在线运行,造成软起动器本身功耗极大,为了解决其功耗所发生的热量,软起动器本体设计体积很大,同时还需要机械风冷。如果一个配电室内,有十台200kw的电动机软起动器,第一,光这10台软起动器就需要10面开关柜,占地面积增加很多,而它们的发热功率将达到15kw左右,在这种情况下不论是冬季还是夏季,此室内温度都会超标,配电系统难以正常运行。所以人们在使用晶闸管在线软起动器时还是要加上旁路接触器,由接触器供给电动机全电压运行。加上旁路接触器虽然解决了功耗问题,但是对于成套体积有增无减。所以此系统造价非常高。另外,晶闸管在线运行给电网带来高次谐波污染,给电网的谐波治理带来难度。
 


 

图1 晶闸管在线运行软起动器

 

    2.2 旁路型软起动器

    晶闸管在线运行软起动器,为了解决其大量功耗和热量问题,给产品制造带来很大的难度,尤其晶闸管的散热器要求体积足够大,还要机械通风。由此而带来技术难度和材料成本上升,都是成倍增加。而在使用时为了回避其散热和功耗问题,笔者在1998年直接开发了旁路型软起动器,如图2所示。
 


 

图2 旁路型软起动器

 

    由于晶闸管只是在起动过程中短时工作几秒到几十秒,所以晶闸管的散热量很小,故而软起动器本体不需要太大散热器,仅需在线型软起动器的1/10即可,体积比在线型软起动器小了几倍,也不需要机械风冷。这种做法要比上种做法优越的多,使得工程设计更合理。所以目前的工程应用中多数采用了旁路型软起动器。而任何事物都不是完美地,旁路运行的缺点是起动装置不能一体化,电路复杂,强大的软起动智能控制器不能全部发挥其应有的作用,对于维护与检修也带来了不便。

    2.3 内置旁路型软起动器

    内置旁路型软起动器(简称电动机控制器),顾名思义是在旁路型软起动器内部加装一套与晶闸管并联的接触器,在电机软启动过程和软停车过程中由晶闸管运行,机械触头断开,当电动机正常运行时晶闸管关闭,机械触头闭合。这套动作过程是通过内部控制器自动完成的,对外部接线来讲是一个装置,所以称做在线运行。它又可称作旁路型的软启动器将外边的接触器移到了软启动器里边集成为一体并能保证体积不增加。它的优点是具备上述两种类型的所有优点同时回避了它们各自的缺点:一是电路简单;二是自然风冷;三是晶闸管只负责启动和停车,回避了晶闸管在线运行所带来的功耗与散热;四是强大的智能控制器的作用得以全面发挥,能对电动机起到起停、保护及其控制;五是节省成套空间;六是由于晶闸管和机械触头组合一体的设计,通过智能控制器实现了机械触头无电弧,使得机械触头的电寿命等于机械寿命,解决了接触器长期以来难以解决的问题,与旁路型软起动器相比大大提高了接触器的可靠性,如图3所示。 
 


 

图3 内置旁路型软起动器

 

    它正好保留了在线运行软起动器和旁路运行软起动器的优点,还回避上述两种的缺点,是目前软起动器国际领先的技术。

    2.4 软起动器类型的比较

    目前市场上流行的三种类型软起动器:在线型、旁路型、内置旁路型。在线型软起动器基本上是国外品牌,市场上的用量份额大约占到了1/4,都是些形象工程和无知工程,大约有1/2以上的采用旁路型软起动器。从2003年内置旁路型面世后,开始普及内置旁路型软起动器。通过上述的介绍内置旁路型软起动器的技术先进性,读者已有了一个理性的认识,下面笔者用数据比较来达到量化分析,如附表所示。附表中的造价是指厂家的公开报价,用户的采购价一般都低于此价格。

 

附表 软起动器类型参数的比较


 

 

    从表中可以看出,旁路型软起动器优于在线型软起动器,而内置旁路型软起动器的优于旁路型和在线型软起动器。但价格却是越先进,成本越低,这是高科技的一般规律。以附表内举例品牌来比较,在线型软起动器是旁路型软起动器的1.5倍,旁路型软起动器的是内置旁路型软起动器的1.4倍(不算接触器的价格)。而能耗比较,在线型软起动器是旁路型软起动器的10倍左右,而旁路型软起动器的是内置旁路型软起动器的7倍左右。

    全国大约有3亿多kw的电动机在运行,需要用软起动器的按40%来估计,约有1.2亿多kw电动机用软起动器。从投资上来讲,用在线型软起动器需要252多亿元,如果采用旁路型软起动器需要需要160多亿元,而如果采用内置旁路型软起动器需要100多亿元。从能耗总量方面讲,全部采用在线型型软起动器,年耗电总量为63亿kwh,相当于一座80万kw的发电厂一年的发电量。全部采用旁路型软起动器年耗电总量为6.3亿kwh,相当于一台8万kw的发电机一年的发电量。全部采用内置旁路型软起动器,年耗电总量为8千万kwh。相当于一台8000kw的发电机发一年的发电量。全部采用旁路型软起动器比全部采用在线型软起动器一年能节省56亿kwh的电能。如果全部采用内置旁路型软起动器则比全部旁路型软动器一年可节省5.5亿kwh电能。

3 结束语

    通过上述分析不难看出,在线型软起动器应该被旁路型软起动器所淘汰,而旁路型软起动器又应该被内置旁路型软起动器所淘汰。但实际工程应用中有些形象工程追求工程品牌,或追求工程的可靠性,明知采用在线型的是不合理的,而进口品牌又没有旁路型的,在万般无奈时也选择了进口在线型软起动器,不过大多数选择进口在线型软起动器是由于不了解细理。笔者在此进行分析说明,以供参考。尤其现在生产内置旁路型软起动器已有5、6个厂家,可满足用户选择的需要。如:天津诺尔哈顿tjnr1(15~400kw)、abb的pst(200~560kw)、a-b的flex(15~250kw)、西门子的3rw44(15~250kw)丹佛斯(15~110kw)、西安西普(15~75kw)。而且各个软起动器生产厂家均在开发内置旁路型软起动器,相信不会多久将形成一个内置旁路型软起动器占领全部软起动器市场的局面,如果现在还在选用旁路型或是在线型软起动器,在不久的将来用户的备品备件与维护都将受到制约。

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