变频启动与固态起的比较.doc

变频启动与固态软起的比较 作 者 ：上海杰诣通用电器有限公司??????厉无咎摘 要 ：本文简述了交流异步电动机定子调压和变频调压的工作原理和机械特性，并以6KV?2000KW交流异步电动机为例，对中压固态软起动器和中压变频器起动二种方案作了技术经济比较，认为对于起动转矩要求不大的风机、泵和压缩机类负载，从技术经济指标和可靠性来考虑以采用固态软起动器为宜。英文摘要 ：This?paper?introduces?the?operating?theory?and?mechanical?characteristics?of?asynchronous?motor?when?it?operates?in?voltage-variable?and?constant?frequency?condition?or?in?frequency-variable?and?voltage-variable?condition?briefly.?With?the?6KV?2000KW?asynchronous?motor?as?an?example,?the?paper?compares?the?starting?motor?with?medium?voltage?solid-state?soft?starter?and?medium?voltage?inverter?on?both?technical?and?economic?properties.?For?the?load?of?fan,?pump?and?compressor?which?starting?torque?is?small,?the?paper?think?that?using?medium?voltage?solid-state?starter?to?start?the?motor?has?better?technical-economic?properties?and?higher?reliability. 关键词： 软起动器???变频器???锁相技术???电动机起动???同步切换图1??? 异步电动机的固有机械特性 交流异步电动机的固有机械特性如图1所示。 它可以用下式来表示: 式中m1为定子相数S为转差率 r1、x1为定子绕组电阻和电抗r1、x1为转子折算到定子电路的电阻和电抗，no为电机同步转速。?? 异步电动机的定子电流I1:??? (2)为异步电动机的励磁电流，它与电动机定子电压有关，随外加电压的升高而增大。为转子电流折算到定子侧的电流。在正常工作时I2＞＞Io，所以I1≈I2。?? 当s=1时，也即电机静止时，就得到电机在全压下的起动转矩Mst 此时，电机在全压下的起动电流为:对于一般异步电动机，它通常为4~8倍电机的额定电流。当s=sm时，电机转矩达到最大值Mm，sm称为临界转差率，它等于: 式中正号对应于电动机状态，负号对应于发电机状态(机械特性在第二象限的延伸部分)。 3? 中压交流电动机采用固态软起动器起动 图2?中压异步电动机采用Benshaw固态软起动器的接线图 图3?异步电动机在改变端电压时的机械特性 ??? 中压异步电动机采用美国本秀(Benshaw)公司的固态软起动器的接线，如图2所示。现代的固态软起动器是用微电脑控制的晶闸管交流调压器，改变晶闸管的移相控制角，就可以调节其输出电压。交流电动机在改变其端电压时的转矩特性，由式(1)可见，转矩与电压的平方成正比: 所以电动机在调压时的起动力矩也与电流的平方成正比。例如电动机负载所需最大起动力矩为30%电动机在全压下的起动力矩，即，则起动电流可下降至54.7%的全压下起动电流。而最大转矩所对应的转差率Sm保持不变。因此其机械特性如图3所示。 ???? 固态软起动器的输出响应非常快，输出电压对移相控制信号的平均响应时间只有3.3ms。它可以有多种调节方法，最常用的做法就是采用电压斜坡控制，使软起动器输出电压随时间线性上升，直到全电压输出。这种控制方法是第一代软起动器的做法。由于它没有电流闭环控制，所以在遇到偶然的干扰情况下，电流会超出规定值。第二代软起动器是采用电流反馈形成电流闭环控制。软起动器的输入则是电流给定斜坡，除了能对电流控制外，它的响应也比电压斜坡控制方法快。美国本秀(Benshaw)公司则更进一步发展了转矩控制方法，它应用“Tru Torque”软件，对异步电动机转矩形成闭环控制。采用转矩控制方法在控制水泵的应用中，在起动过程中可以减少转矩过大的缺点，从而消除了水击;在停止过程中又能配合水泵的机械特性缓缓停车，从而消除了水锤现象。 ??? 由图2可见，固态软起动器每相为若干串联的反并联晶闸管组，它的输出电压是输