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发表人：binzhiliu |
发表时间：2007/2/17 12:17:00 |
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| 本栏论题： |
晶闸管移相式软启动原理质疑 [6532] |
晶闸管移相式软启动原理质疑
克拉玛依技师学院 刘志斌
摘要：晶闸管移相式交流调压电路不能应用于异步电动机的启动和运行，所谓的软启动原理在理论上是不成立的。
关键词：园旋转磁场、平滑转矩；幅值高次振动的旋转磁场、非平滑冲动式转矩；低功率因数、高无功损耗；高次谐波污染 … 。
三相异步电动机启动电流大，对供电电网、同网设备、电动机本身的危害不言而谕。多少年来人们在解决异步电动机启动课题上，不断研究、实践，取得了很多科学的、实用的、巧妙有效的方法和设备。
近年来，由于电力电子技术的发展，人们早就期盼的科学、简单、有效、实用的变频设备成为现实，随心所欲地异步电动机变频调速、变频软启动技术在自动化、智能化控制及自动化设备上得到广泛应用。“软启动”成为现代工控技术最时髦的代名词。
晶闸管移相式直流调压、交流调压技术多年来广泛应用于直流电机调速，交、直流电焊等诸多方面。过去谁也没想着把它用到异步电机的启动上，因为大家都明白异步电机用的是正弦交流电。
可是现在工控市场上有了晶闸管移相式软启动设备和相关生产厂家，它们把晶闸管移相式交流调压技术用到异步电机的启动上，并冠以软启动这样最时髦的代名词。更叫人不惑的是广告、说明书上那些做宣传的忽悠之词，黑白不分、利弊颠倒叫人上当。
从三相异步电动机的工作原理看：只有三相对称正弦交流电产生的是园旋转磁场；产生的电磁转矩是连续、平滑的；影响异步电动机电流大小的主要因素是：① 转差率S；②电源电压Um；③阻抗Z； ④功率因数COSφ。
采用最新最先进电力电子技术的变频器，在对异步电动机软启动过程中电机电流可以控制的很小
IQ ≤ IN，
原因是它实现了平滑地、随意地改变、控制三相对称正弦交流电源的频率f，从而平滑地改变定子园旋转磁场的转速n1，使其跟随转子的转速n2，始终保持其有一个非常小的转差率
S ≤ SN，
常用的传统降压启动设备是把电源电压 Um降低，使电动机在低电压下启动，减小电机启动电流，启动电流降为
IQ =（3-4）IN
高压鼠笼异步电动机启动方式中定子回路串电抗器、定子回路串液态电阻、转子回路串电阻 ，都是通过改变电动机阻抗Z、提高功率因数COSφ的方式减小启动电流。
总之，传统降压启动方法，不改变单一正弦交流电的基本性质（既频率不变），保证了园旋转磁场、连续平滑的电磁转矩的异步电机的根本属性不变，启动过程异步电机的原有机械特性不改变。
而晶闸管移相式软启动是改变正弦交流电压的波形，使之变为非正弦脉冲式交流电，通过调节其占空比（如图所示），来改变交流电的平均电压。其平均电压是可控的、平滑变化的。它加在异步电动机绕组上产生的磁场是一个旋转的幅值高次振动的磁场；其转子电磁转矩是一个大小高次振动的非平滑变化的冲动式的破坏性转矩。在机械方面产生（转子高频机械冲动，其冲动频率f机械 = 2f电源）震动，对电机和生产机械形成机械损害；在定子电磁转换中产生过电压，直接损害电机绝缘，减少电机使用寿命；从电能利用效率看，启动过程中电机处于低功率因数、高无功损耗、高有功损耗（转子高频机械震动）的状态。特别是平均电压越低（既控制角α越大，导通角β越小）存在的上述问题就愈加严重。
有的生产厂家声称自己生产的软启动箱具有节电、节能功能。实际上，这种占空比不断变化的非正弦脉冲式交流电作用在异步电动机上，与传统启动设备相比，功率因数COSφ更低，无功损耗更大。而且在负载率低时，晶闸管移相交流调压输出波形的占空比更小，高次谐波幅值比例增大，上述情况表现得更分明，不但不能节电，而是损耗更厉害。
异步电动机降低启动电流的一个主要目的就是减小大电流对电网的冲击，减小对同网设备的影响。而晶闸管移相交流调压电路输出的占空比变化的非正弦脉冲式交流电中，高次谐波对电网存在有害污染；对同网电气设备和通信、电视等系统的正常工作存在影响。不但不起好作用，而是起坏作用。
克拉玛依油田企业，有很多单位高价进了这种所谓软启动箱，没用几天，很快就被淘汰出局，统统换上了真正的软启动设备—变频器。
晶闸管移相式软启动这种未经过国家权威机构科学论证、实际检验的不成熟产品，违反了国家机电产品生产、销售的基本法规。它的流行将给企业正常生产造成不良影响，将造成社会财富的巨大浪费。
参考文献：
电机学，机械工业出版社出版，哈尔滨电机制造学校主编 |
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