软起动器将电力电子技术与微电脑控制技术相结合(结合了计算机技术),起动时,由电子电路控制晶闸管的导通角使输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,自动地将起动电压连续、平滑地上升,直至晶闸管全导通,达到额定电压,使电机实现无冲击软起动;停机时,则控制晶闸管的关断速度,使电机的端电压由全电压逐渐下降至零,实现软停车;并能彻底的解决传统起动方式带来的“二次冲击”的问题。
2、变频器的工作原理
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交—直—交方式(VVVF变频或矢量控制变频),先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。
变频器的输出频率是通过直流逆变而来,其频率理论上是可以连续变化的。由于采用了先进的PWM调制技术,其波形非常接近正弦波。变频器的输出电压和频率的比值也是成比例的,所以电压的变化也是连续的。
变频器在起动电机时,其频率是平滑变化的,每一次频率的变化很小,所以可以看成是连续的。
变频器是为调节电机转速而设计的,可以带电机长时间运行,不需要短接开关。
变频器在启动时:
1、启动时,电机转速由低往高转
2、变频器频率由低往高变,直至额定频率,电机转速与变频器频率基本成正比(忽略转差率)。
3、负载启动时,如果启动时间设置合理,情况差不多。
4、是电机跟随变频器给定的频率调节转速。
5、变频器给定频率后,电机有惯性,有一个反应过程,最终与变频器频率对应的转速相当。变频器之所以给出由低往高的频率,就是为了让电机在转速较低时,不要有太大的转差率,降低启动电流。
6、最终,电机按照变频器给定的频率运行,转速与频率基本成正比(有一转差率,与负载有关,负载越大,转差率越大,一般小于5%)。
二、主回路结构的不同
1、变频软起动器的主回路结构
变频软起动器的主回路是由六只晶闸管两两反并联组成的三相交流调压回路和短接开关并联构成。电机起动时,晶闸管工作;起动完毕后,短接开关动作,短接晶闸管,晶闸管停止工作。
2、变频器的主回路结构
变频器主要由整流回路、平波回路、逆变回路以及制动回路构成,共计需用12只电力电子器件。当前大多使用六只电力二极管用于整流回路,六只IGBT用于流变回路。整流回路将工频交流电变为脉动的直流电,平波回路将脉动的直流电变为平整的直流电,逆变回路将直流电变为所需频率的交流电。
对比两个主回路可知,变频软起动器由于结构简单,使用电力电子器件数量较少,成本低于变频器。
三、性能的不同
虽然变频软起动器和变频器在起动电机时都有较大的起动转矩,但工作原理的不同,表现的性能也有很多的不同。
变频软起动器的频率是离散的,定子电压和电流是不连续的,转矩也是不连续的、脉动的,转速也出现脉动的现象,平滑性没有变频器好。因此,电机在运行时会有振动和噪声(低频),不像变频软起动那样只有调制脉冲的高频噪声。由于变频软起动器只是在起动的时候出现这种状况,时间极短,所以对电机的影响可以忽略不计。
电力电子器件工作时会产生谐波。变频软起动器的晶闸管是短时工作的,所以产生的谐波量比变频器少。
变频软起动器虽然也能够改变电机端电压的频率,但其短时工作制的设计,使其不能长时间变频工作,更重要的是其频率是固定的几种,不能连续调节,而且不高于25Hz,电机只能在半速以下运行,所以变频软起动器不适合用于电机的调速。变频器是为电机调速而设计的,如果只是用于电机起动,使其利用率非常低,是一种很大的成本和资源浪费。
总得来说变频器可以在电机启动的时候做软起用,而且又可以在电机工作的时候,通过调节电机的输入频率,进而调节电机的转速,可以实现节能,对电能的高效利用,因为变频器的价钱较软起贵,很多企业在电机启动的时候往往选择用软起,但变频器依它卓越的性能,以及被市场上普遍接受,必将成为将来的主流。
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