全面分析軟起動(dòng)器的類(lèi)別：在線型、旁路型、內(nèi)置旁路型
1 引言
在上個(gè)世紀(jì)80年代，軟起動(dòng)器成了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制的理想產(chǎn)品，運(yùn)行方式都是晶閘管在線運(yùn)行，造價(jià)和功耗都非常高昂，技術(shù)經(jīng)濟(jì)造價(jià)比嚴(yán)重失衡，所以用戶(hù)很難接受，應(yīng)用寥寥無(wú)幾。但由于旁路運(yùn)行軟起動(dòng)器的替代性，使得軟起動(dòng)系統(tǒng)的造價(jià)大大降低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)造價(jià)比優(yōu)與其它起動(dòng)方式比較優(yōu)越，達(dá)到了用戶(hù)容易接受的程度，同時(shí)本人到各大設(shè)計(jì)院和工礦企業(yè)去進(jìn)行技術(shù)講座，使得軟起動(dòng)器在工程應(yīng)用中得到了普及。
2 軟起類(lèi)型分析
2.1 晶閘管在線運(yùn)行軟起動(dòng)器
可控硅在線運(yùn)行軟起動(dòng)器（簡(jiǎn)稱(chēng)電動(dòng)機(jī)控制器），顧名思義是指軟起動(dòng)器的主開(kāi)關(guān)元件晶閘管長(zhǎng)期在線運(yùn)行，它不僅在起動(dòng)和停車(chē)過(guò)程中能控制電動(dòng)機(jī)的電壓升降，還要在電動(dòng)機(jī)正常常運(yùn)行時(shí)供給其全電壓如圖1所示。它的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，控制靈活，對(duì)于電動(dòng)機(jī)能夠起到強(qiáng)大的保護(hù)作用。它的缺點(diǎn)是晶閘管在線運(yùn)行，造成軟起動(dòng)器本身功耗極大，為了解決其功耗所發(fā)生的熱量，軟起動(dòng)器本體設(shè)計(jì)體積很大，同時(shí)還需要機(jī)械風(fēng)冷。如果一個(gè)配電室內(nèi)，有十臺(tái)200kw的電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器，第一，光這10臺(tái)軟起動(dòng)器就需要10面開(kāi)關(guān)柜，占地面積增加很多，而它們的發(fā)熱功率將達(dá)到15kw左右，在這種情況下不論是冬季還是夏季，此室內(nèi)溫度都會(huì)超標(biāo)，配電系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。所以人們?cè)谑褂镁чl管在線軟起動(dòng)器時(shí)還是要加上旁路接觸器，由接觸器供給電動(dòng)機(jī)全電壓運(yùn)行。加上旁路接觸器雖然解決了功耗問(wèn)題，但是對(duì)于成套體積有增無(wú)減。所以此系統(tǒng)造價(jià)非常高。另外，晶閘管在線運(yùn)行給電網(wǎng)帶來(lái)高次諧波污染，給電網(wǎng)的諧波治理帶來(lái)難度。
2.2 旁路型軟起動(dòng)器
晶閘管在線運(yùn)行軟起動(dòng)器，為了解決其大量功耗和熱量問(wèn)題，給產(chǎn)品制造帶來(lái)很大的難度，尤其晶閘管的散熱器要求體積足夠大，還要機(jī)械通風(fēng)。由此而帶來(lái)技術(shù)難度和材料成本上升，都是成倍增加。而在使用時(shí)為了回避其散熱和功耗問(wèn)題，筆者在1998年直接開(kāi)發(fā)了旁路型軟起動(dòng)器，如圖2所示。
由于晶閘管只是在起動(dòng)過(guò)程中短時(shí)工作幾秒到幾十秒，所以晶閘管的散熱量很小，故而軟起動(dòng)器本體不需要太大散熱器，僅需在線型軟起動(dòng)器的1/10即可，體積比在線型軟起動(dòng)器小了幾倍，也不需要機(jī)械風(fēng)冷。這種做法要比上種做法優(yōu)越的多，使得工程設(shè)計(jì)更合理。所以目前的工程應(yīng)用中多數(shù)采用了旁路型軟起動(dòng)器。而任何事物都不是完美地，旁路運(yùn)行的缺點(diǎn)是起動(dòng)裝置不能一體化，電路復(fù)雜，強(qiáng)大的軟起動(dòng)智能控制器不能全部發(fā)揮其應(yīng)有的作用，對(duì)于維護(hù)與檢修也帶來(lái)了不便。
2.3 內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器
內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器（簡(jiǎn)稱(chēng)電動(dòng)機(jī)控制器），顧名思義是在旁路型軟起動(dòng)器內(nèi)部加裝一套與晶閘管并聯(lián)的接觸器，在電機(jī)軟啟動(dòng)過(guò)程和軟停車(chē)過(guò)程中由晶閘管運(yùn)行，機(jī)械觸頭斷開(kāi)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)晶閘管關(guān)閉，機(jī)械觸頭閉合。這套動(dòng)作過(guò)程是通過(guò)內(nèi)部控制器自動(dòng)完成的，對(duì)外部接線來(lái)講是一個(gè)裝置，所以稱(chēng)做在線運(yùn)行。它又可稱(chēng)作旁路型的軟啟動(dòng)器將外邊的接觸器移到了軟啟動(dòng)器里邊集成為一體并能保證體積不增加。它的優(yōu)點(diǎn)是具備上述兩種類(lèi)型的所有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)回避了它們各自的缺點(diǎn)：一是電路簡(jiǎn)單;二是自然風(fēng)冷;三是晶閘管只負(fù)責(zé)啟動(dòng)和停車(chē)，回避了晶閘管在線運(yùn)行所帶來(lái)的功耗與散熱;四是強(qiáng)大的智能控制器的作用得以全面發(fā)揮，能對(duì)電動(dòng)機(jī)起到起停、保護(hù)及其控制;五是節(jié)省成套空間;六是由于晶閘管和機(jī)械觸頭組合一體的設(shè)計(jì)，通過(guò)智能控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)械觸頭無(wú)電弧，使得機(jī)械觸頭的電壽命等于機(jī)械壽命，解決了接觸器長(zhǎng)期以來(lái)難以解決的問(wèn)題，與旁路型軟起動(dòng)器相比大大提高了接觸器的可靠性，如圖3所示。
它正好保留了在線運(yùn)行軟起動(dòng)器和旁路運(yùn)行軟起動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)，還回避上述兩種的缺點(diǎn)，是目前軟起動(dòng)器國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)。
2.4 軟起動(dòng)器類(lèi)型的比較
目前市場(chǎng)上流行的三種類(lèi)型軟起動(dòng)器：在線型、旁路型、內(nèi)置旁路型。在線型軟起動(dòng)器基本上是國(guó)外品牌，市場(chǎng)上的用量份額大約占到了1/4，都是些形象工程和無(wú)知工程，大約有1/2以上的采用旁路型軟起動(dòng)器。從2003年內(nèi)置旁路型面世后，開(kāi)始普及內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器。通過(guò)上述的介紹內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器的技術(shù)先進(jìn)性，讀者已有了一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)，下面筆者用數(shù)據(jù)比較來(lái)達(dá)到量化分析，如附表所示。附表中的造價(jià)是指廠家的公開(kāi)報(bào)價(jià)，用戶(hù)的采購(gòu)價(jià)一般都低于此價(jià)格。
從表中可以看出，旁路型軟起動(dòng)器優(yōu)于在線型軟起動(dòng)器，而內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器的優(yōu)于旁路型和在線型軟起動(dòng)器。但價(jià)格卻是越先進(jìn)，成本越低，這是高科技的一般規(guī)律。以附表內(nèi)舉例品牌來(lái)比較，在線型軟起動(dòng)器是旁路型軟起動(dòng)器的1.5倍，旁路型軟起動(dòng)器的是內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器的1.4倍（不算接觸器的價(jià)格）。而能耗比較，在線型軟起動(dòng)器是旁路型軟起動(dòng)器的10倍左右，而旁路型軟起動(dòng)器的是內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器的7倍左右。
全國(guó)大約有3億多kw的電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行，需要用軟起動(dòng)器的按40%來(lái)估計(jì)，約有1.2億多kw電動(dòng)機(jī)用軟起動(dòng)器。從投資上來(lái)講，用在線型軟起動(dòng)器需要252多億元，如果采用旁路型軟起動(dòng)器需要需要160多億元，而如果采用內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器需要100多億元。從能耗總量方面講，全部采用在線型型軟起動(dòng)器，年耗電總量為63億kwh，相當(dāng)于一座80萬(wàn)kw的發(fā)電廠一年的發(fā)電量。全部采用旁路型軟起動(dòng)器年耗電總量為6.3億kwh，相當(dāng)于一臺(tái)8萬(wàn)kw的發(fā)電機(jī)一年的發(fā)電量。全部采用內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器，年耗電總量為8千萬(wàn)kwh。相當(dāng)于一臺(tái)8000kw的發(fā)電機(jī)發(fā)一年的發(fā)電量。全部采用旁路型軟起動(dòng)器比全部采用在線型軟起動(dòng)器一年能節(jié)省56億kwh的電能。如果全部采用內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器則比全部旁路型軟動(dòng)器一年可節(jié)省5.5億kwh電能。
3 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上述分析不難看出，在線型軟起動(dòng)器應(yīng)該被旁路型軟起動(dòng)器所淘汰，而旁路型軟起動(dòng)器又應(yīng)該被內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器所淘汰。但實(shí)際工程應(yīng)用中有些形象工程追求工程品牌，或追求工程的可靠性，明知采用在線型的是不合理的，而進(jìn)口品牌又沒(méi)有旁路型的，在萬(wàn)般無(wú)奈時(shí)也選擇了進(jìn)口在線型軟起動(dòng)器，不過(guò)大多數(shù)選擇進(jìn)口在線型軟起動(dòng)器是由于不了解細(xì)理。筆者在此進(jìn)行分析說(shuō)明，以供參考。尤其現(xiàn)在生產(chǎn)內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器已有5、6個(gè)廠家，可滿足用戶(hù)選擇的需要。如：天津諾爾哈頓tjnr1（15～400kw）、abb的pst（200～560kw）、a-b的flex（15～250kw）、西門(mén)子的3rw44（15～250kw）丹佛斯（15～110kw）、西安西普（15～75kw）。而且各個(gè)軟起動(dòng)器生產(chǎn)廠家均在開(kāi)發(fā)內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器，相信不會(huì)多久將形成一個(gè)內(nèi)置旁路型軟起動(dòng)器占領(lǐng)全部軟起動(dòng)器市場(chǎng)的局面，如果現(xiàn)在還在選用旁路型或是在線型軟起動(dòng)器，在不久的將來(lái)用戶(hù)的備品備件與維護(hù)都將受到制約。
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