自動變壓器|變頻器|軟啟動器各自優缺點對比

摘要:當前電動機起動方法大致可分為自動變壓器,變頻器,軟啟動器,本文詳細講解其各自優缺點。...

自動變壓器|變頻器|軟啟動器各自優缺點對比

機器內部:由于可用性,簡單性,耐用性和低成本,在中低壓中,三相感應電動機是使用較廣泛的電動機。啟動和停止“工業標準電動機”以及其他操作給許多公司帶來了巨大的挑戰。公司可以根據特定條件應對這些挑戰。
在方向線(DOL)的啟動和停止過程中,低壓和中壓電機的啟動電流高達標稱電流的八倍,并且具有較高的加速率或轉矩。這些特性會導致網絡中的電壓驟降以及機械磨損,在某些情況下會損壞設備,例如齒輪,聯軸器,軸,皮帶或易碎部件或產品。
 
電動機啟動和停止過程中最常見的問題之一是管道中的所謂水錘,這是由泵突然停止時流量突然降低引起的。盡管電動機-泵組合幾乎不會承受任何機械應力,但對于閥門和管道卻并非如此。此類設備的維修非常耗時且昂貴。 
公用事業提出監管要求
公用事業和監管機構也在穩步提高對三相感應電動機的要求。各種歐盟法規旨在降低能耗和二氧化碳排放量。遵循IEC 60034-30:2008的“修訂04/2014”涉及三相感應電動機的能耗,能效和能級(IE)。分類為:
IE1(標準效率)
IE2(高效)
IE3(高級效率)
IE4(超優質效率)。
隨著對高效,低損耗驅動器解決方案的需求不斷增長,根據ISO 14001進行的認證在公司中扮演著越來越重要的角色。效率類別等級越高,產品的競爭力就越高。
 
電網法規
另外,自從增加可再生能源供應商以來,電網的不穩定性大大增加了。這就是為什么網絡運營商引入了更多限制性規則來增加新用戶(尤其是電氣驅動器)的原因,這些用戶使用軟啟動器和變頻器來驅動額定電壓高于1 kV的電動機。大多數技術說明和附加要求已經包括這些規定。 
 
入門建議
為了以一種技術上合理且節能的方式來啟動和停止電動機,建議使用幾種啟動器和啟動方法:常用的星三角啟動器由于其占用空間小,成本低且體積小而經常被優先使用。起動電流。
但是,它也有很大的缺點:它沒有提供可調節的啟動特性,并且根本不可能實現軟停止。由于電動機需要六根電線,因此電纜成本不可低估。同樣,在切換過程中可能出現高轉矩和電流峰值??偠灾?,只有借助更多的組件和更多的相關成本,才能實現極佳的電動機保護。
 
從自動變壓器開始
就像星三角啟動器一樣,自耦變壓器啟動器提供了減小的啟動電流,但在配電盤上需要大量空間,而且價格相對昂貴。每小時允許的有限啟動次數限制了該選項對要求更高的應用程序的適用性。由于這個原因,并且因為僅可以使用機電裝置來切換起動特性,所以減少了自耦變壓器起動器的使用。
 
變頻器
變頻器可以連續調節,但價格昂貴。許多公司將變頻器用于其驅動器。支持它的有力論據是,連續可調電動機啟動可保持額定轉矩,以及連續可調和精確的速度控制。這樣,變頻器可以通過永久性地調節電壓和頻率來直接調節所需的轉矩。這導致傳動系中的機械效率的提高。
但是,由于變頻器需要控制系統,因此公司面臨著相當大的成本。為了防止存儲損壞,使用變頻器運行的電動機需要隔離的存儲空間,這會增加電動機的成本。同樣,變頻器的效率,尤其是在低端應用中,還有很多需要改進的地方。電氣損耗可能高達5%。此外,該轉換器可能是網絡的高電磁干擾(EMI)負載。在降低扭矩的同時產生的高熱量也很關鍵。 
軟起動器,替代品
軟起動器是上述起動方法的一種更經濟的選擇。由于使用了半導體技術,軟啟動器不需要太多維護,并且提供了不同的啟動和停止性能。
起動階段的持續時間MAX為30秒,然后軟起動器切換到旁路模式。因此,僅在啟動和停止時才會發生網絡的EMI負載。同時,僅在啟動和停止階段的短時間內產生熱量。這就是軟起動器完全降低機械應力的方式。
與變頻器相比,軟起動器的體積要小得多,并且效率可達到99%以上。起始參數和停止參數的設置很容易處理。通過此功能,可以分別定義電壓控制和電壓斜坡。由于這些特性,軟起動器幾乎用于各個工業應用中,特別是對于需要軟轉矩過程或減小起動電流以及網絡較弱的驅動器。
與變頻器相比,軟起動器的故障率要低得多,低于變頻器。其背后的原因是內置推進器,該推進器更可靠,軟啟動器未配備絕緣柵雙極晶體管。
 
模擬和數字
對于功率在250 kW以下的中小型功率的簡單應用,可提供帶有兩相控制的模擬軟啟動器單元;這些通常沒有集成的旁路接觸器。模擬單元更易于操作,并被推薦作為星三角啟動器的替代產品。另一個優點是,僅需要串聯連接,而無需由星形-三角形配置決定的六線連接。
在低壓和中壓安裝中,帶有三相控制的數字軟啟動器單元用于要求苛刻的工業應用。這些單元提供可調節的電流限制和完整的電動機保護,例如電子過載保護,欠電流保護,相故障/相序保護以及欠壓/過壓保護。操作員可以使用已安裝的現場總線通訊端口與數字軟起動器單元建立通訊鏈接。在低壓范圍內,可以將這些單元配置為串聯連接或三角形連接,并可以添加旁路接觸器。
 
軟起動器的缺點
由于軟啟動和軟停止可最大程度地減少水錘效應,因此軟啟動器的典型應用是泵啟動/停止。此外,軟啟動器單元用于軟啟動/軟停止風扇,壓縮機,銑床,螺旋輸送機,鼓風機,攪拌器,混合機,在某些情況下還包括皮帶輸送機。
與變頻器相比,軟啟動器技術的缺點在于它無法控制速度,并且不適合需要速度控制的應用。當以高慣性扭矩啟動負載時(例如在球磨機中),它很容易應用,必須選擇更高的功率水平。
如果不需要速度控制,并且僅希望具有軟啟動性能以最小化電網干擾以及機械磨損,則軟啟動器是顯而易見的選擇。
 
關鍵概念
中低壓電機的啟動電流高達標稱電流的八倍,并且具有較高的加速率或轉矩。
自耦變壓器啟動器提供了降低的啟動電流,但在配電盤上需要大量空間。
軟啟動和軟停止可最大程度地減少水錘效應。
考慮一下
起動方法不是千篇一律的技術。選擇啟動方法之前,請先全面了解系統的各個方面。 

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