周 岩

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

软启动器在化工电机节能的可行性应用与分析

周 岩

（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗 154100）

随着经济水平的快速增长，电能作为我国重要能源，为人们的生产、生活提供了便利的发展条件。软启动器作为大功率电机控制系统的重要组成部分，若配合节能控制功能，将有利于实现电机安全、节能运行。只有制定科学有效的电机软启动器节能运行方案，才能真正实现电机软启动器节能运行的应用价值。主要对电机软启动器节能的基本原理进行简单介绍，并对软启动器在电机节能运行中应用的可行性进行观点论述和问题分析，为后期软启动器节能控制与管理提供参考。

化工电机；软启动器；节能

化工生产中，电机在电能消耗中占据着较大的比重，而电机实际运行过程中，因时常处于负荷能量较小的工作状态，功率因数和工作效率相对较低，造成了大量能源浪费。相对于变频器而言，软启动器同样具有良好的控制调节功能，更具经济实用性。通过节能型软启动器，可对电机运行电流、输出功率进行全面监测，当电机负载处于低负荷或空载运行时，通过调节机端输出电压与负荷变化相适应，从而实现节能目的。

1 化工电机软启动器节能的基本原理

在电力系统运行过程中，明确电机软启动器节能控制的基本原理是非常重要的，当监测电机在额定电压下运行时，电机运行转速与驱动负载大小无关，电机在额定电压、功率范围内运转时，其转速基本恒定。当负载较小时，电机实际功率因数和运行效率很低；当负载达到额定的一半以上时，电机实际功率因数和运行效率变化小，但定子电流、电磁转矩越来越大。软启动器节能运行与电机额定功率、带载持续时间相关，即额定功率越小，节能运行效果越好，带载持续时间越长，节能运行效果越好。

若输出功率适当降低后，仍能满足负载的基本需求，则可起到节约环保作用，虽然效率未提高，但有功功率却得到了有效节约，因软启动器主体部分为三相反并联晶闸管的调压器，故可从调节电机机端电压的方法实现节能。

2 化工电机软启动器节能应用分析

从理论角度分析知，虽然软启动器在电机节能运行方面具有一定效果，但若未综合考虑实际负载类型，将导致诸多细节问题凸显出来，现从以下几方面对节能应用进行分析：

2.1 从电压降低对转差率影响的分析

当降低定子电压后，电机实际转速降低，根据s=（n0-n）/n0可知，转差率将增大，从而增加了电机定子、转子铜损耗能量，即转差损耗增加。

2.2 从电机机械特性变化角度分析

根据电磁转矩、最大转矩、启动转矩参数表达式：

可知，电磁转矩T与机端电压U1的平方成正比，当人为降低电压时，转矩降低。

根据异步电动机机械特性曲线可知，同步转速不变，最大转矩对应的转差率Sm不变，最大转矩Tmax和启动转矩Tst均随电压降低而降低，整体曲线变“窄”。

已知0＜S＜Sm区间内属于电机稳定运行工作范围，当电磁转矩T低于负载转矩，只有提高转差率，才能确保电磁转矩与负载所需转矩相匹配，而转差率的增加将使降定子和转子铜耗大幅度增加，故不适用于重载负荷电机。

2.3 从电机温升变化角度分析

因电机转差率S是转子与定子旋转磁场的相对速度之差，所以转差率与电流成正比，根据上述分析中得知，过大的转差率将引起定子电流、转子感应电流增加，导致电机转子过度发热，不利于电机的安全运行。

2.4 从软启动器节能对电力系统影响角度分析

旁路运行的软启动器对电网无影响，但当软启动器晶闸管处于调压工作状态时，电压波形不平滑，将产生高次谐波，且软启动器装载容量较大，谐波污染程度越大，影响电力系统安全运行，持续的高次谐波明显降低了功率因数，且增加了电机的损耗量。

从电机机械特性曲线可知，降低电压后的机械特性变“软”，稳定性能差。当电源电压发生波动时，影响了电机系统的转动速度，严重时将导致电机软启动器无法正常工作，工作点越接近特性转折点，电动机工作系统越差。

（1）对于重型负载来说，工作点与转折点性能相似；

（2）对于轻载电动机来说，转差率明显低于额定值，处于相对安全的运行状态；

（3）对于恒转矩负载来说，其转动速度要保持在规定的范围内，否则电压越来越低，将使整个电力系统不够协调。

2.5 从影响软启动器自身的角度分析

降压节能时，需考虑对软启动器产生的如下几方面影响因素：

（1）电动机转速降低，而软启动器通风性能比较差，此时晶闸管的电流量过大，在晶闸管的内部产生的功耗和热量不容忽视。

（2）晶闸管在软启动器运行过程中，始终处于大电流工作状态，严重影响电器元件和软启自身使用寿命，故非节能控制时采用接通旁路接触器代替软启动器运行。

（3）电压降低，软启动器本身无短路保护，降压节能将使晶闸管长期处于工作状态。

因此，软启动器节能控制需严格依据各项参数进行方案设计，并充分完成好物资准备、预算和可行性评估。

3 电机软启动器节能应用要求

由上述分析可知，虽然电机软启动器节能运行具有重要的应用价值，但受到不同负载类型和运行条件的制约，造成了系统不够稳定。因此，采用电机软启动器节能需综合考虑以下几点要求：

1）软启动器节能主要适用于平方转矩负载，对于恒功率负载和恒转矩负载要谨慎使用，避免影响着整个系统功能的安全性和可靠性。

2）需准确测量各项损耗，计算出临界负荷，电机软启动器工作时的负荷要小于临界负荷。

3）节能降压要考虑同负载转矩需求，确保电磁转矩满足负载转矩需求，若低于额定转矩40%，需考虑更换电机。

4）采取针对性保护措施，确保满足软启动器通风和散热需求，以及自身的短路保护功能，避免造成停车、设备事故和经济损失。

5）合理把控节能效果与投资成本之间的平衡关系，严格检测各项节能指标，同时满足工艺运行指标需求。

4 结束语

综述，在大功率负载设备的电机控制系统中广泛应用着软启动器。相比而言，风机、水泵、位势性负载更适合使用软启动器节能，故使用者须明确电机软启动器的优势特点，配合相应的控制程序，对软启动器输出电压进行控制管理，将够起到节能环保的效果。但软启动器作为一种晶闸管调压器，在电机运行中只能改变机端电压，很难普及应用于各类负载，因此技术人员须合理应用电机软启动器节能设备，不断提高自身的专业技能水平，才能真正实现电机软启动器的安全节能运行，为化工企业创造更高的经济效益。

[1] 苻志强.变频器和软启动器的对比研究[J].工程技术研究，2016，（5）：92+94.

[2] 董骏驰.浅析电气应用中软启动器的工作原理以及应用[J].电子制作，2013，（17）：90.

Feasibility Application and Analysis of Soft Starter in Energy Saving of Chemical

Zhou Yan

With the rapid growth of economic level，electric power is an important energy source for our country.It provides a convenient development condition for people’s production and life.The soft starter is an important part of high power motor control system.With the energy saving control function，Is conducive to the realization of motor safety，energy-saving operation.Only the development of scientific and effective motor soft starter energy-saving operation program，in order to truly realize the motor soft starter energy-saving operation of the application value.In this paper，the basic principles of energy saving of the soft starter are briefly introduced，and the feasibility of the soft starter in the energy saving operation of the motor is discussed and analyzed，which can provide reference for the energy efficiency control and management of the soft starter.

chemical motor；soft starter；energy saving

TM341

A

1003-6490（2017）12-0113-02

2017-09-15

周岩（1989—），男，黑龙江鸡西人，硕士在读，主要研究方向为电气工程及其自动化。