全面分析軟起動器的類別：在線型、旁路型、內(nèi)置旁路型
1 引言
在上個世紀(jì)80年代，軟起動器成了電動機起動控制的理想產(chǎn)品，運行方式都是晶閘管在線運行，造價和功耗都非常高昂，技術(shù)經(jīng)濟造價比嚴(yán)重失衡，所以用戶很難接受，應(yīng)用寥寥無幾。但由于旁路運行軟起動器的替代性，使得軟起動系統(tǒng)的造價大大降低，技術(shù)經(jīng)濟造價比優(yōu)與其它起動方式比較優(yōu)越，達(dá)到了用戶容易接受的程度，同時本人到各大設(shè)計院和工礦企業(yè)去進行技術(shù)講座，使得軟起動器在工程應(yīng)用中得到了普及。
2 軟起類型分析
2.1 晶閘管在線運行軟起動器
可控硅在線運行軟起動器（簡稱電動機控制器），顧名思義是指軟起動器的主開關(guān)元件晶閘管長期在線運行，它不僅在起動和停車過程中能控制電動機的電壓升降，還要在電動機正常常運行時供給其全電壓如圖1所示。它的優(yōu)點是電路簡單，控制靈活，對于電動機能夠起到強大的保護作用。它的缺點是晶閘管在線運行，造成軟起動器本身功耗極大，為了解決其功耗所發(fā)生的熱量，軟起動器本體設(shè)計體積很大，同時還需要機械風(fēng)冷。如果一個配電室內(nèi)，有十臺200kw的電動機軟起動器，第一，光這10臺軟起動器就需要10面開關(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)溫度都會超標(biāo)，配電系統(tǒng)難以正常運行。所以人們在使用晶閘管在線軟起動器時還是要加上旁路接觸器，由接觸器供給電動機全電壓運行。加上旁路接觸器雖然解決了功耗問題，但是對于成套體積有增無減。所以此系統(tǒng)造價非常高。另外，晶閘管在線運行給電網(wǎng)帶來高次諧波污染，給電網(wǎng)的諧波治理帶來難度。
2.2 旁路型軟起動器
晶閘管在線運行軟起動器，為了解決其大量功耗和熱量問題，給產(chǎn)品制造帶來很大的難度，尤其晶閘管的散熱器要求體積足夠大，還要機械通風(fēng)。由此而帶來技術(shù)難度和材料成本上升，都是成倍增加。而在使用時為了回避其散熱和功耗問題，筆者在1998年直接開發(fā)了旁路型軟起動器，如圖2所示。
由于晶閘管只是在起動過程中短時工作幾秒到幾十秒，所以晶閘管的散熱量很小，故而軟起動器本體不需要太大散熱器，僅需在線型軟起動器的1/10即可，體積比在線型軟起動器小了幾倍，也不需要機械風(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器。而任何事物都不是完美地，旁路運行的缺點是起動裝置不能一體化，電路復(fù)雜，強大的軟起動智能控制器不能全部發(fā)揮其應(yīng)有的作用，對于維護與檢修也帶來了不便。
2.3 內(nèi)置旁路型軟起動器
內(nèi)置旁路型軟起動器（簡稱電動機控制器），顧名思義是在旁路型軟起動器內(nèi)部加裝一套與晶閘管并聯(lián)的接觸器，在電機軟啟動過程和軟停車過程中由晶閘管運行，機械觸頭斷開，當(dāng)電動機正常運行時晶閘管關(guān)閉，機械觸頭閉合。這套動作過程是通過內(nèi)部控制器自動完成的，對外部接線來講是一個裝置，所以稱做在線運行。它又可稱作旁路型的軟啟動器將外邊的接觸器移到了軟啟動器里邊集成為一體并能保證體積不增加。它的優(yōu)點是具備上述兩種類型的所有優(yōu)點同時回避了它們各自的缺點：一是電路簡單;二是自然風(fēng)冷;三是晶閘管只負(fù)責(zé)啟動和停車，回避了晶閘管在線運行所帶來的功耗與散熱;四是強大的智能控制器的作用得以全面發(fā)揮，能對電動機起到起停、保護及其控制;五是節(jié)省成套空間;六是由于晶閘管和機械觸頭組合一體的設(shè)計，通過智能控制器實現(xiàn)了機械觸頭無電弧，使得機械觸頭的電壽命等于機械壽命，解決了接觸器長期以來難以解決的問題，與旁路型軟起動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行軟起動器和旁路運行軟起動器的優(yōu)點，還回避上述兩種的缺點，是目前軟起動器國際領(lǐng)先的技術(shù)。
2.4 軟起動器類型的比較
目前市場上流行的三種類型軟起動器：在線型、旁路型、內(nèi)置旁路型。在線型軟起動器基本上是國外品牌，市場上的用量份額大約占到了1/4，都是些形象工程和無知工程，大約有1/2以上的采用旁路型軟起動器。從2003年內(nèi)置旁路型面世后，開始普及內(nèi)置旁路型軟起動器。通過上述的介紹內(nèi)置旁路型軟起動器的技術(shù)先進性，讀者已有了一個理性的認(rèn)識，下面筆者用數(shù)據(jù)比較來達(dá)到量化分析，如附表所示。附表中的造價是指廠家的公開報價，用戶的采購價一般都低于此價格。
從表中可以看出，旁路型軟起動器優(yōu)于在線型軟起動器，而內(nèi)置旁路型軟起動器的優(yōu)于旁路型和在線型軟起動器。但價格卻是越先進，成本越低，這是高科技的一般規(guī)律。以附表內(nèi)舉例品牌來比較，在線型軟起動器是旁路型軟起動器的1.5倍，旁路型軟起動器的是內(nèi)置旁路型軟起動器的1.4倍（不算接觸器的價格）。而能耗比較，在線型軟起動器是旁路型軟起動器的10倍左右，而旁路型軟起動器的是內(nèi)置旁路型軟起動器的7倍左右。
全國大約有3億多kw的電動機在運行，需要用軟起動器的按40%來估計，約有1.2億多kw電動機用軟起動器。從投資上來講，用在線型軟起動器需要252多億元，如果采用旁路型軟起動器需要需要160多億元，而如果采用內(nèi)置旁路型軟起動器需要100多億元。從能耗總量方面講，全部采用在線型型軟起動器，年耗電總量為63億kwh，相當(dāng)于一座80萬kw的發(fā)電廠一年的發(fā)電量。全部采用旁路型軟起動器年耗電總量為6.3億kwh，相當(dāng)于一臺8萬kw的發(fā)電機一年的發(fā)電量。全部采用內(nèi)置旁路型軟起動器，年耗電總量為8千萬kwh。相當(dāng)于一臺8000kw的發(fā)電機發(fā)一年的發(fā)電量。全部采用旁路型軟起動器比全部采用在線型軟起動器一年能節(jié)省56億kwh的電能。如果全部采用內(nèi)置旁路型軟起動器則比全部旁路型軟動器一年可節(jié)省5.5億kwh電能。
3 結(jié)束語
通過上述分析不難看出，在線型軟起動器應(yīng)該被旁路型軟起動器所淘汰，而旁路型軟起動器又應(yīng)該被內(nèi)置旁路型軟起動器所淘汰。但實際工程應(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，而進口品牌又沒有旁路型的，在萬般無奈時也選擇了進口在線型軟起動器，不過大多數(shù)選擇進口在線型軟起動器是由于不了解細(xì)理。筆者在此進行分析說明，以供參考。尤其現(xiàn)在生產(chǎn)內(nèi)置旁路型軟起動器已有5、6個廠家，可滿足用戶選擇的需要。如：天津諾爾哈頓tjnr1（15～400kw）、abb的pst（200～560kw）、a-b的flex（15～250kw）、西門子的3rw44（15～250kw）丹佛斯（15～110kw）、西安西普（15～75kw）。而且各個軟起動器生產(chǎn)廠家均在開發(fā)內(nèi)置旁路型軟起動器，相信不會多久將形成一個內(nèi)置旁路型軟起動器占領(lǐng)全部軟起動器市場的局面，如果現(xiàn)在還在選用旁路型或是在線型軟起動器，在不久的將來用戶的備品備件與維護都將受到制約。
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