电流电机起动方法:优缺点

机器内部:在低电压和中压，三相感应电机是最广泛使用的，由于可用性，简单，坚固性和低成本。启动和停止“工业标准电机”和其他操作对许多公司来说都是巨大的挑战。企业可以根据具体情况应对这些挑战。

通过Andreas Fornwald 二零一五年十月五日

在方向线(DOL)启动和停止过程中，低压和中压电机的启动电流高达8倍的标称电流和高加速度或扭矩。这些特性会导致网络中的电压下降以及机械磨损，在某些情况下还会破坏设备，如齿轮、联轴器、轴、皮带或易碎部件或产品。

电机启停过程中最常见的问题之一是管道中所谓的水锤，是由于泵突然停止时流量突然降低造成的。尽管电动泵组合几乎不受任何机械应力的影响，但阀门和管道却不是这样。修理这种设备既费时又费钱。

公用事业提高监管要求

公用事业和监管机构也在稳步提高对三相感应电动机的要求。各种欧盟法规旨在减少能源消耗和二氧化碳排放。根据IEC 60034-30:2008，“修正案04/2014”涉及三相感应电机的能源消耗、能源效率和能源等级(IE)。分类如下:

IE1(标准效率)
IE2(高效)
IE3(卓越效率)
IE4(超级高级效率)。

随着对高效、低损耗驱动解决方案的需求不断增长，ISO 14001认证对企业的作用越来越大。效率类别评分越高，产品的竞争力越强。

电网法规

此外，自从增加可再生能源供应商以来，电网的不稳定性大大增加。这就是为什么网络运营商推出了更严格的规则，以增加新的消费者，特别是使用软启动器和用于额定电压高于1千伏的电机的变频器的电气驱动器。大多数技术说明和附加要求已经包括这些规定。

起动器的建议

为了以一种技术上合理和节能的方式启动和停止电机，有几种启动器和启动方法是可取的:由于其空间要求低，成本低，启动电流小，通常优先使用常用的星-delta启动器。

然而，也有很大的缺点:它没有可调节的启动特性，软停止是不可能的。由于电机需要六根电线，电缆的成本不容小觑。此外，切换期间的高扭矩和电流峰值是可能的。总而言之，只有进一步的组件和进一步的相关成本才能实现最佳的电机保护。

从自耦变压器开始

就像星-delta启动器一样，自耦变压器启动器提供了一个较低的启动电流，但需要在配电盘上有很大的空间，而且相对昂贵。每小时允许的启动次数有限，这限制了该选项对要求更高的应用程序的适用性。由于这个原因，并且由于启动特性的切换只能使用机电设备，自耦起动器的使用已经减少。

变频器

变频器可连续调节，但价格昂贵。许多公司使用变频器作为驱动器。支持它的有力论据是，连续可调电机启动保持名义转矩，以及连续可调和精确的速度控制。这样，变频器可以通过永久调节电压和频率直接调节所需的转矩。这就提高了传动系统的机械效率。

然而，由于变频器需要一个控制系统，企业面临着相当大的成本。为了防止存储损坏，使用变频器运行的电机需要隔离的存储空间，这增加了电机的成本。此外，变频器的效率，特别是在低端应用中，还有很多需要改进的地方。电损耗可高达5%。此外，该转换器可以成为网络的高电磁干扰(EMI)负载。在降低扭矩的同时产生的高热量也是至关重要的。

软启动器，一种替代方案

比上述起动方法更经济的选择是软起动器。由于采用半导体技术，软起动器不需要太多的维护，并提供不同的启动和停止性能。

启动阶段最大持续时间为30秒，之后软启动器切换到旁路模式。因此，对网络的emi加载只在启动和停止时发生。同时，仅在启动和停止阶段的短时间内产生散热。这就是软起动器如何完全减少机械应力。

与变频器相比，软起动器的体积要小得多，效率可达99%以上。启动和停止参数的设置很容易处理。通过该特性，电压控制和电压斜坡可以单独定义。由于这些特性，软起动器几乎用于所有工业应用，特别是用于需要软转矩过程或降低启动电流以及弱网络的驱动器。

与变频器相比，软起动器的故障率要低得多，低于变频器的故障率。这背后的原因是内置推进器更可靠，软启动器没有配备绝缘栅双极晶体管。

模拟和数字

对于250 kW以下的中小型功率的简单应用，可使用两相控制的模拟软启动器;这些通常没有集成旁路接触器。模拟单元更容易处理，并被推广为星-delta启动器的替代方案。另外一个优点是只需要在线连接，消除了由星形delta配置规定的六线连接的需要。

在低压和中压装置中，三相控制的数字软启动器用于苛刻的工业应用。该装置提供可调限流和完整的电机保护，如电子过载保护，电流保护，相故障/相序保护，欠压/过压保护。操作人员可以通过安装的现场总线通信端口与数字软启动器建立通信链路。在低压范围内，机组既可以配置为直插式连接，也可以配置为增量式连接，还可以添加旁路接触器。

软起动器的缺点

由于软启动和软停止可以最大限度地减少水锤效应，软启动器的典型应用是泵的启动/停止。此外，软启动器单元用于软启动/软停止风扇，压缩机，铣床，螺旋输送机，鼓风机，搅拌器，混合器，在某些情况下，带式输送机。

软起动器技术相对于变频器的缺点是无法控制速度，不适合需要速度控制的应用。当启动具有高惯性扭矩的负载时，例如在球磨机中，它很容易适用，必须在更高的功率水平上选择。

如果不需要速度控制，并且只希望有一个软启动性能，以最大限度地减少电气网络干扰和机械磨损，软启动器是明显的选择。

Andreas Fornwald是德国Igel Electric GmbH的董事总经理、首席执行官(CEO)。由主编埃里克·艾斯勒编辑，石油与天然气工程，eeissler@cfemedia.com。

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