內置旁路型軟起動(dòng)器的替代性

　　1 引言

　　在上個(gè)世紀80年代，軟起動(dòng)器成了電動(dòng)機起動(dòng)控制的理想產(chǎn)品，運行方式都是晶閘管在線(xiàn)運行，造價(jià)和功耗都非常高昂，技術(shù)經(jīng)濟造價(jià)比嚴重失衡，所以用戶(hù)很難接受，應用寥寥無(wú)幾。但由于旁路運行軟起動(dòng)器的替代性，使得軟起動(dòng)系統的造價(jià)大大降低，技術(shù)經(jīng)濟造價(jià)比優(yōu)與其它起動(dòng)方式比較優(yōu)越，達到了用戶(hù)容易接受的程度，同時(shí)本人到各大設計院和工礦企業(yè)去進(jìn)行技術(shù)講座，使得軟起動(dòng)器在工程應用中得到了普及。

　　2 軟起類(lèi)型分析

　　2.1 晶閘管在線(xiàn)運行軟起動(dòng)器

　　可控硅在線(xiàn)運行軟起動(dòng)器（簡(jiǎn)稱(chēng)電動(dòng)機控制器），顧名思義是指軟起動(dòng)器的主開(kāi)關(guān)元件晶閘管長(cháng)期在線(xiàn)運行，它不僅在起動(dòng)和停車(chē)過(guò)程中能控制電動(dòng)機的電壓升降，還要在電動(dòng)機正常常運行時(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，對于電動(dòng)機能夠起到強大的保護作用。它的缺點(diǎn)是晶閘管在線(xiàn)運行，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)器本體設計體積很大，同時(shí)還需要機械風(fēng)冷。如果一個(gè)配電室內，有十臺200kw的電動(dòng)機軟起動(dòng)器，第一，光這10臺軟起動(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)熱功率將達到15kw左右，在這種情況下不論是冬季還是夏季，此室內溫度都會(huì )超標，配電系統難以正常運行。所以人們在使用晶閘管在線(xiàn)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)機全電壓運行。加上旁路接觸器雖然解決了功耗問(wèn)題，但是對于成套體積有增無(wú)減。所以此系統造價(jià)非常高。另外，晶閘管在線(xiàn)運行給電網(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(xiàn)運行軟起動(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(xiàn)型軟起動(dòng)器的1/10即可，體積比在線(xiàn)型軟起動(dòng)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，使得工程設計更合理。所以目前的工程應用中多數采用了旁路型軟起動(dòng)器。而任何事物都不是完美地，旁路運行的缺點(diǎn)是起動(dòng)裝置不能一體化，電路復雜，強大的軟起動(dòng)智能控制器不能全部發(fā)揮其應有的作用，對于維護與檢修也帶來(lái)了不便。

　　2.3 內置旁路型軟起動(dòng)器

　　內置旁路型軟起動(dòng)器（簡(jiǎn)稱(chēng)電動(dòng)機控制器），顧名思義是在旁路型軟起動(dòng)器內部加裝一套與晶閘管并聯(lián)的接觸器，在電機軟啟動(dòng)過(guò)程和軟停車(chē)過(guò)程中由晶閘管運行，機械觸頭斷開(kāi)，當電動(dòng)機正常運行時(shí)晶閘管關(guān)閉，機械觸頭閉合。這套動(dòng)作過(guò)程是通過(guò)內部控制器自動(dòng)完成的，對外部接線(xiàn)來(lái)講是一個(gè)裝置，所以稱(chēng)做在線(xiàn)運行。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;三是晶閘管只負責啟動(dòng)和停車(chē)，回避了晶閘管在線(xiàn)運行所帶來(lái)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(dòng)機起到起停、保護及其控制;五是節省成套空間;六是由于晶閘管和機械觸頭組合一體的設計，通過(guò)智能控制器實(shí)現了機械觸頭無(wú)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(cháng)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(xiàn)運行軟起動(dòng)器和旁路運行軟起動(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(xiàn)型、旁路型、內置旁路型。在線(xiàn)型軟起動(dòng)器基本上是國外品牌，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年內置旁路型面世后，開(kāi)始普及內置旁路型軟起動(dòng)器。通過(guò)上述的介紹內置旁路型軟起動(dòng)器的技術(shù)先進(jìn)性，讀者已有了一個(gè)理性的認識，下面筆者用數據比較來(lái)達到量化分析，如附表所示。附表中的造價(jià)是指廠(chǎng)家的公開(kāi)報價(jià)，用戶(hù)的采購價(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(xiàn)型軟起動(dòng)器，而內置旁路型軟起動(dòng)器的優(yōu)于旁路型和在線(xiàn)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律。以附表內舉例品牌來(lái)比較，在線(xiàn)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(xiàn)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)器的是內置旁路型軟起動(dòng)器的7倍左右。

　　全國大約有3億多kw的電動(dòng)機在運行，需要用軟起動(dòng)器的按40%來(lái)估計，約有1.2億多kw電動(dòng)機用軟起動(dòng)器。從投資上來(lái)講，用在線(xiàn)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(xiàn)型型軟起動(dòng)器，年耗電總量為63億kwh，相當于一座80萬(wàn)kw的發(fā)電廠(chǎng)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，相當于一臺8萬(wàn)kw的發(fā)電機一年的發(fā)電量。全部采用內置旁路型軟起動(dòng)器，年耗電總量為8千萬(wàn)kwh。相當于一臺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(dòng)器比全部采用在線(xiàn)型軟起動(dòng)器一年能節省56億kwh的電能。如果全部采用內置旁路型軟起動(dòng)器則比全部旁路型軟動(dòng)器一年可節省5.5億kwh電能。

　　3 結束語(yǔ)

　　通過(guò)上述分析不難看出，在線(xiàn)型軟起動(dòng)器應該被旁路型軟起動(dòng)器所淘汰，而旁路型軟起動(dòng)器又應該被內置旁路型軟起動(dòng)器所淘汰。但實(shí)際工程應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(xiàn)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(xiàn)型軟起動(dòng)器，不過(guò)大多數選擇進(jìn)口在線(xiàn)型軟起動(dòng)器是由于不了解細理。筆者在此進(jìn)行分析說(shuō)明，以供參考。尤其現在生產(chǎn)內置旁路型軟起動(dòng)器已有5、6個(gè)廠(chǎng)家，可滿(mǎn)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(chǎng)家均在開(kāi)發(fā)內置旁路型軟起動(dòng)器，相信不會(huì )多久將形成一個(gè)內置旁路型軟起動(dòng)器占領(lǐng)全部軟起動(dòng)器市場(chǎng)的局面，如果現在還在選用旁路型或是在線(xiàn)型軟起動(dòng)器，在不久的將來(lái)用戶(hù)的備品備件與維護都將受到制約。