TGQ-1晶閘管軟起動(dòng)器和各類(lèi)軟起動(dòng)的比較

TGQ1型晶閘管軟起動(dòng)器和各類(lèi)軟起動(dòng)的比較
一.軟起動(dòng)的作用
大功率交流電機(jī)直接起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一系列電氣和機(jī)械問(wèn)題。
電氣方面有：
1. 起動(dòng)時(shí)可達(dá)5-7倍的額定電流，造成電動(dòng)機(jī)繞組因電流引起過(guò)溫，從而加速絕緣老化。
2. 造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)大，當(dāng)電壓≤0.85UN時(shí)，影響其他設(shè)備的正常使用。
機(jī)械方面有：
1. 過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)械沖擊，對(duì)被帶動(dòng)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。
2. 造成機(jī)械傳動(dòng)部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命。
人們?yōu)榱私鉀Q以上問(wèn)題，不斷的尋求解決起動(dòng)問(wèn)題的方法，例如采用自耦變壓器降壓起動(dòng)、串聯(lián)電抗器、液體電阻器、磁控電抗器等起動(dòng)方式。晶閘管降壓軟起動(dòng)是近年來(lái)出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品，是計(jì)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(dòng)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、限流和各種保護(hù)值等。平滑的起動(dòng)特性和免維護(hù)等使其具有傳統(tǒng)軟起動(dòng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)低壓380V軟起動(dòng)主要是采用晶閘管降壓軟起動(dòng)器，高壓軟起動(dòng)主要采用傳統(tǒng)軟起動(dòng)方法，近年來(lái)采用液體電阻軟起動(dòng)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(dòng)器，但由于其價(jià)格昂貴，影響其大量推廣使用。
二、軟起動(dòng)的分類(lèi)
　　軟起動(dòng)可分為有級(jí)和無(wú)級(jí)兩類(lèi)，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(dòng)均是有級(jí)的，如星/角變換軟起動(dòng)，自耦變壓器軟起動(dòng)，電抗器軟起動(dòng)等等。本文關(guān)心的是無(wú)級(jí)類(lèi)的：液阻軟起動(dòng)、磁控軟起動(dòng)和晶閘管軟起動(dòng)。
　　變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動(dòng)裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流同時(shí)保持高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，價(jià)格貴是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。
　　在電動(dòng)機(jī)定子回路，通過(guò)串入有限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)重要類(lèi)別。以限流器件劃分，可分為：以電解液限流的液阻軟起動(dòng)，以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動(dòng)，以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動(dòng)。

三、軟起動(dòng)過(guò)程描述參數(shù)與軟起動(dòng)裝置優(yōu)劣評(píng)分項(xiàng)目
　　為了能夠客觀地對(duì)軟起動(dòng)過(guò)程以及裝置作出比較和評(píng)價(jià)，提出以下15條。不言而喻，所有的比較和評(píng)價(jià)只有在電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)、負(fù)載相同的條件下才有意義。
　　1. 軟起動(dòng)能否完成以及起動(dòng)（完成）時(shí)間;
　　2. 軟起動(dòng)過(guò)程中的電動(dòng)機(jī)最大電流（ %）;
　　3. 軟起動(dòng)過(guò)程中的最大電網(wǎng)電壓降（ %）;
　　4. 軟起動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)有否機(jī)電共振等異常現(xiàn)象;
　　5. 軟起動(dòng)過(guò)程中電流的高次諧波含量（ %）;
　　6. 軟起動(dòng)裝置的價(jià)格（常以單位容量的人民幣表示）;
　　7. 軟起動(dòng)裝置允許的連續(xù)起動(dòng)次數(shù);
　　8. 軟起動(dòng)裝置占用的空間大小;
　　9. 軟起動(dòng)裝置限流器件開(kāi)度的易控性：調(diào)節(jié)是否平滑、快速;
　　10. 軟起動(dòng)裝置對(duì)使用環(huán)境要求的裕度;
　　11. 軟起動(dòng)裝置的起動(dòng)重復(fù)性（相連兩次軟起動(dòng)‘過(guò)程描述參數(shù)’的守恒性），
　　12. 軟起動(dòng)裝置所提供的起動(dòng)和停止方式的多樣性;
　　13. 軟起動(dòng)裝置所具備的對(duì)于裝置本身以及電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)功能的完備性（包括過(guò)流、過(guò)載、欠相、起動(dòng)超時(shí)、接地等，包括故障提示和顯示、診斷、記憶等）;
　　14. 軟起動(dòng)裝置在起動(dòng)過(guò)程中的噪聲大小;
　　15. 軟起動(dòng)裝置所需要的輔助電源功率的大小。
　　以上1至5條等屬于‘過(guò)程描述參數(shù)’，6至15條屬于‘裝置評(píng)分項(xiàng)目’。

四、液阻軟起動(dòng)
　　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(duì)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(diǎn)（阻值可以無(wú)級(jí)控制和熱容量大），恰恰是軟起動(dòng)所需要的。加上另一個(gè)十分重要的優(yōu)勢(shì)即低成本使液阻軟起動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用。
　　 液阻軟起動(dòng)的缺點(diǎn):
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(dòng)后電解液通常會(huì)有10°C～30°C的溫升，使軟起動(dòng)的重復(fù)性差。
2、控制功能低下。起動(dòng)時(shí)間、停止時(shí)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(dòng)極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，它的移動(dòng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)方式的多樣化。保護(hù)功能不全。無(wú)自檢、過(guò)載保護(hù)、電流不平衡、斷相等保護(hù)。
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(xiǎn)性。電極板長(zhǎng)期浸泡于電解液中，表面會(huì)有一定的銹蝕，需要作表面處理 。
4、安全性差。這是該裝置最大的隱患，一但維護(hù)不及時(shí)，至液阻液位過(guò)低，起動(dòng)時(shí)有引起裝置爆炸的危險(xiǎn)，爆炸后引起高壓接地，給人員設(shè)備帶來(lái)災(zāi)難性的后果。在起動(dòng)時(shí)有噪聲及電動(dòng)力致使振動(dòng),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(dòng)回路中，用傳動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制極板運(yùn)行，一旦控制失靈，后果比較嚴(yán)重。
5、對(duì)環(huán)境溫度要求高。液阻軟起動(dòng)裝置不適合于置放在易結(jié)冰的現(xiàn)場(chǎng)。

五、熱變液阻軟起動(dòng)
　　近年有所謂的熱變液阻軟起動(dòng)裝置，通過(guò)液阻本身在軟起動(dòng)過(guò)程中的溫升，借助電解液電導(dǎo)率與溫度的正相關(guān)性實(shí)現(xiàn)無(wú)極板伺服機(jī)構(gòu)的軟起動(dòng)。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(duì)使用環(huán)境溫度要求高，軟起動(dòng)重復(fù)性差。因?yàn)闊嶙冸娮柢浧饎?dòng)裝置具備‘原理’決定的、‘與生俱來(lái)’的幾個(gè)內(nèi)在特點(diǎn)：
　　1. 電極無(wú)需動(dòng)，因而減免了移動(dòng)電極的伺服機(jī)構(gòu)，減免了伺服機(jī)構(gòu)可能帶來(lái)的不安全。但是，需要采取防范蒸汽散發(fā)的措施。
　　2. 無(wú)法進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，更談不上‘閉環(huán)控制’。
　　3. 根據(jù)一次軟起動(dòng)的質(zhì)量對(duì)裝置進(jìn)行下次再調(diào)整的余地不大。可能的調(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。
　　4. 具有一切液態(tài)軟起動(dòng)裝置的共性，如發(fā)熱量大、體積大，不能作到免維護(hù)。
　　5. 對(duì)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(dòng)性能的一致性。
　　6. 軟起動(dòng)功能單一，使適用范圍受到一定的限制：不能實(shí)現(xiàn)軟停止，不能實(shí)現(xiàn)帶電流突跳的軟起動(dòng)。
　　液阻軟起動(dòng)裝置可以串在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng)，售價(jià)低廉，在軟起動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生高次諧波等等，則是它突出的優(yōu)點(diǎn)。

六、磁控軟起動(dòng)
　　磁控軟起動(dòng)是從電抗器軟起動(dòng)衍生出來(lái)的。用三相電抗器串在電動(dòng)機(jī)定子實(shí)現(xiàn)降壓是兩者的共同點(diǎn)。磁飽和軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的主要點(diǎn)是其電抗值可控。總體說(shuō)來(lái)，起動(dòng)開(kāi)始時(shí)電抗器的電抗值較大，在軟起動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動(dòng)完成后被旁路。
　　 電抗值的變化是通過(guò)控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的飽和度實(shí)現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動(dòng)。因?yàn)榇棚柡碗娍蛊鞯妮敵龉β时瓤刂乒β蚀髱资叮部梢苑Q為‘磁放大器’。由于它不具有零輸入對(duì)應(yīng)零輸出的特點(diǎn)，所以，不建議采用‘磁放大器’這一詞。
　　 磁飽和電抗器有三對(duì)交流繞組（每相一對(duì)）和三相共有的一個(gè)直流勵(lì)磁繞組。在交流繞組里流過(guò)的是電動(dòng)機(jī)定子電流，它必然會(huì)在直流勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出電勢(shì)。后者會(huì)影響勵(lì)磁回路的運(yùn)行。不是用一個(gè)，而是用一對(duì)交流繞阻的主要原因就是為了抵消這種影響。
　　 顯然，電抗值的調(diào)節(jié)是靜止的、無(wú)接觸的、非機(jī)械式的。這就為微電子技術(shù)的介入打開(kāi)了大門(mén)。所以，在工作原理上磁控軟起動(dòng)與晶閘管軟起動(dòng)是完全相同的。說(shuō)磁飽和軟起動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動(dòng)所具有的幾乎全部功能，其原因蓋出于此。
磁控軟起動(dòng)的缺點(diǎn)，
1、目前國(guó)內(nèi)僅僅處于低電壓等級(jí)、2MW的實(shí)驗(yàn)階段；
2、起控電壓高，有較大的電流沖擊；
3、體積較大；
4、工作時(shí)的噪音較大；
5、有0.1秒量級(jí)的慣性，這使磁控軟起動(dòng)的快速性比晶閘管軟起動(dòng)慢一個(gè)數(shù)量級(jí)；
6、會(huì)引起高次諧波。　　

七、TGQ型晶閘管軟起動(dòng)器
　　晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品問(wèn)世不過(guò)30年左右的時(shí)間。它是當(dāng)今電力電子器件長(zhǎng)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(dòng)將引發(fā)軟起動(dòng)行業(yè)的一場(chǎng)革命。
目前在低壓（380伏）范圍內(nèi)，晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)下降到液阻軟起動(dòng)的大約2倍。而其主要性能卻大優(yōu)于液阻軟起動(dòng)。
　　 過(guò)去晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)，一是高壓產(chǎn)品的價(jià)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(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步機(jī)無(wú)所作為。在這幾個(gè)缺點(diǎn)中，價(jià)格高是制約其發(fā)展的主要因素。對(duì)于貧者，無(wú)力選用它；對(duì)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(dòng)比較受冷落的原因。而且過(guò)去高壓晶閘管軟起動(dòng)一直被國(guó)外壟斷。
針對(duì)以上問(wèn)題，株洲時(shí)代集團(tuán)公司（株洲電力機(jī)車(chē)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(yàn)以及引進(jìn)、吸收國(guó)外著名公司高壓晶閘管閥成熟技術(shù)，成功開(kāi)發(fā)出了TGQ型高壓軟起動(dòng)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(guó)內(nèi)在高壓閘管閥軟起動(dòng)領(lǐng)域的空白。該產(chǎn)品的價(jià)格已能做到與液體電阻軟起動(dòng)器、磁控電抗器軟起動(dòng)器差距不大，尤其在3MW以上價(jià)格基本相同，具有較大的市場(chǎng)前景。
TGQ型晶閘管軟起動(dòng)的以下優(yōu)點(diǎn)是液阻軟起動(dòng)難以望其項(xiàng)背的：
● 體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，可以節(jié)約大量基建投資；
● 免維護(hù)，安全可靠；
● 安裝使用簡(jiǎn)單。可控硅是無(wú)觸點(diǎn)的電子器件，不同于其他類(lèi)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B續(xù)運(yùn)行數(shù)年也無(wú)需停機(jī)維護(hù)，更無(wú)爆炸引起高壓接地等危險(xiǎn)。；
● 備份特性。機(jī)內(nèi)裝有可直接起動(dòng)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(dòng)電機(jī)，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
● 全智能控制，功能齊全，菜單豐富；
● 起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全；
TGQ型高壓軟起動(dòng)器的系統(tǒng)電壓和電機(jī)功率范圍：
電源電壓：2kV～10kV 電機(jī)功率：150kW～25MW
TGQ型高壓軟起動(dòng)器有以下特點(diǎn)：
l 采用株洲時(shí)代集團(tuán)公司（株洲電力機(jī)車(chē)研究所）生產(chǎn)的、經(jīng)過(guò)鐵路干線電力機(jī)車(chē)長(zhǎng)期運(yùn)行考核的高電壓、大功率晶閘管元件；
l 引進(jìn)、吸收國(guó)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;
l 采用現(xiàn)代先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理和系統(tǒng)集成技術(shù)，顯著提高各項(xiàng)性能指標(biāo)、可靠性及穩(wěn)定性；
l 采用一系列防干擾措施，具有很強(qiáng)的電磁兼容性；
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；
l 適用電壓及功率范圍廣。
TGQ型高壓軟起動(dòng)器可為用戶帶來(lái)的好處：
l 電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電流從零平滑上升到設(shè)定值，平穩(wěn)起動(dòng)，無(wú)電流沖擊，減小了機(jī)械負(fù)載的沖擊轉(zhuǎn)矩，防止過(guò)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；
l 顯著降低交流電機(jī)的起動(dòng)電流，因而減小了電網(wǎng)電壓波動(dòng)及對(duì)其它用電部門(mén)的影響；
l 能實(shí)現(xiàn)軟停車(chē)，可消除驟然停機(jī)對(duì)某些設(shè)備的沖擊與損壞；
l 降低了供電設(shè)備容量，能節(jié)約項(xiàng)目電氣設(shè)備的投資費(fèi)用；
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(dòng)器的30%～60%，可為用戶節(jié)約大量基建投資。
該產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化將阻止國(guó)外產(chǎn)品的壟斷地位，為企業(yè)提供價(jià)廉物美的產(chǎn)品，帶來(lái)國(guó)內(nèi)6kV～10kV大功率軟起動(dòng)領(lǐng)域的一場(chǎng)革命，必將為民族工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
如果您對(duì)該產(chǎn)品感興趣，請(qǐng)聯(lián)系：
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