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回复刘志斌:晶闸管软启动问题 点击:3397 | 回复:94



高越农

    
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发表于:2007-06-29 10:49:00
楼主
回复刘志斌:
  你说我是老者,你是年青人,所以,你尊敬我。我谢谢了。不过年青人风华正茂,勇于挑战传统、挑战权威,也值得尊敬。所谓“后生可畏”也是这个道理。
  我介入软起动行业不过7~8年时间,对于晶闸管软起动的知识也多是通过学习得来的。我所以要对“骗局”一说谈谈看法,完全是出于说说公道话。有不对的,当然欢迎批评。作为磁控软起动的倡导者,我自然知道晶闸管软起动是我们的竞争对手。有人批评晶闸管软起动,例如说它的谐波大等等,我自然无需插嘴。
  在今年第3期《电气技术》上,我发表了一篇文章:《气化电阻“探究”》,批评了一些文章对高压液态软起动(我们主要竞争对手)存在所谓“汽化电阻”的缺陷的无端指责。目的是什么呢?说说公道话而已。
  说“晶闸管软起动是骗局”是达到了振聋发聩的作用。但是,立论没有基础。在低压领域内,晶闸管软起动作为固态软起动中一种深受欢迎的类型,绝不是没有缘由的。要认定那么多的用户,那么多的制造公司和经销商都在受骗和行骗,仅仅靠质疑和个别案例是远远不够的。
  法律上有谁主张谁举证的规定。现在,你要使‘骗局’的主张成立,你必须对晶闸管软起动的实际情况作全面的统计和调查。如果要从原理上证明晶闸管软起动有根本性的缺陷,也必须在认真地学习了它的原理之后用论文的形式把你的意见发表出来。 



老菜鸟

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1楼
专家说话了,我先坐个沙发!

刘志斌

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2楼

   “有人批评晶闸管软起动,例如说它的谐波大等等,我自然无需插嘴。”

1、高工认为SCR移相式晶闸管软起动,仅是“谐波大”;
2、高工认为“SCR移相式晶闸管软起动”不是骗局,所以要“插嘴”;
3、高工的理由是有“那么多的用户,那么多的制造公司和经销商都在”用“SCR移相式晶闸管软起动”,所以不是骗局;
4、高工要求“从原理上证明晶闸管软起动有根本性的缺陷”;

刘志斌

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3楼

高工的第一次“插嘴”说:

晶闸管软起动不是骗局
看了”骗局”的争论,也来说几句.
1   因为晶闸管软起动在某些运用场合出了问题,被”淘汰出局”了,就从现象上升到理论,认为晶闸管软起动是骗局,认为晶闸管产生的转矩”相当于一个每秒100次的内燃机和活塞对曲轴做功”.这样的说法是不正确的.
2 我建议有兴趣的读者们化一点和时间学习关于电机的基本知识.电机每相电流当然是50赫兹的,它对轴的作用,当然也应该是每秒50或100次.电动机怎么就会转起来了呢?电机学会告诉你,它转起来的原因是旋转磁场和电磁转矩.
3 晶闸管软起动器之所以也能让电机转起来的原因是它也能产生旋转磁场.晶闸管的参与,使电机电流的波形变化了,不再是正弦波了,也就是有了谐波.尽管如此,电流波形里还是会有50赫兹的正弦波成分,叫做基波,基波电流产生旋转磁场和电磁转矩的机理完全和电机学里介绍的一样.相比之下,晶闸管引起的谐波远比基波小.
4 晶闸管软起动是通过导通角大小控制电流的,可以避免直接起动引起的电流和转矩冲击,因而,在其适合应用的范围内,得到了广泛的应用.对于在某些场合下的故障,应该采取具体分析的态度

刘志斌

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4楼

高工的上述观点是:

1、认为晶闸管产生的转矩”相当于一个每秒100次的内燃机和活塞对曲轴做功”.这样的说法是不正确的!
2、电机学会告诉你,它转起来的原因是旋转磁场和电磁转矩;
3、晶闸管软起动器之所以也能让电机转起来的原因是它也能产生旋转磁场;
4、电流波形里还是会有50赫兹的正弦波成分,叫做基波,基波电流产生旋转磁场和电磁转矩的机理完全和电机学里介绍的一样;
5、晶闸管引起的谐波远比基波小;
6、晶闸管软起动是通过导通角大小控制电流的,可以避免直接起动引起的电流和转矩冲击;

刘志斌

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5楼

我的观点是:

1、SCR移相式晶闸管软起动,输出的交流脉冲,产生的磁场,不是圆旋转磁场,而是大小脉动式的椭圆旋转磁场,产生的电磁转矩形象表述为:“每秒100次的内燃机和活塞对曲轴做功”,这个说法没有错!
2、SCR移相式晶闸管软起动,输出的交流脉冲在三相绕组中会产生旋转磁场和电磁转矩,但是因为功率因数低,电磁转矩小,无力启动!
3、SCR移相式晶闸管软起动,输出的交流脉冲中,50HZ基波幅值小,与其功率因数低是同一个意义!
4、电机学告诉我们,电机起动电流大,启动转矩小,所以我们希望、设法要减小起动电流,提高启动转矩,而不是谈什么“冲击”!

刘志斌

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6楼

   我的观点你可以通过电压表检测电机实际启动电压是380v,而不是200v、300v而得以证明!

刘志斌

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7楼


一、 概述 三相异步电动机的工作原理,其核心是三相正弦交流电通入三相对称交流绕组产生一个大小恒定、方向连续匀角速变化的圆旋转磁场;转子绕组在定子圆旋转磁场中切割磁力线产生感应电势、感应电流;转子绕组感应电流在旋转磁场中受到电磁转矩作用,转子异步转动,把电能转化为机械能。 当异步电机起动时,旋转磁场n1通电后即刻建立,而转子由静止到额定转速运行,有一个转差率S由1到0的起动过程。转差率为1时,转子转速n2为零,转子绕组以n1转速相对运动切割磁力线,电磁感应强烈,感生电势、感应电流很大;从电机等效电路看,感抗XL大,功率因数低接近零;虽起动电流达额定电流的4-7倍,而起动时转矩却最小。 特别是,在电源容量一定的情况下,电机功率超过一定数值时,强大的起动电流,将造成供电线路压降超过允许范围,使得同网电气设备出现不正常运行;同时,电机也难以起动或起动过热烧损。 长期以来,人们创作出许多好的起动设备,有效限制起动电流,设法提高起动转矩。如传统的降压起动法有自偶降压起动、星三角降压起动;提高功率因数改变转矩特性曲线的方法有绕线式转子电路串电阻起动;特别是电力电子技术高速发展的今天,简单易行的变频设备已成现实,性能优越的变频起动,由于降低了起动转差率S,提高了功率因数,实现异步电机在额定电流、额定转矩下起动,令人赞叹,美名其曰“软起动”。 但是,近些年来,市场上出现一种叫“软起动”的设备,它是用三组反向并联的两个SCR晶闸管,串联在电源与异步电动机之间,通过改变晶闸管的导通角α的大小,即移相控制,把交流电正弦波形,剪切变形,改变占空比,从而改变电机绕组端电压的正弦波的性质为脉冲式交流电压(图1),企图以先进的电子控制模式实现所谓异步电机“软起动”。

刘志斌

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8楼

   二、理论依据不成立

这种软起动的理论依据之一是,SCR晶闸管移相控制实现了电压U斜坡控制。实现了电压斜坡控制,就实现了电流斜坡控制,即降低了电压,也就意味着限制了电流。我们大家明白,SCR晶闸管移相控制实现的电压斜坡,是交流电压的平均值或有效值的电压斜坡(图2),它不等于电机起动的转速斜坡控制,无法实现转速的斜坡控制。我们看看变频器的软起动,变频器输出交流电的频率f斜坡控制(图3),因为同步转速n1正比电源频率f,所以实现频率f斜坡控制就等于实现了转速斜坡控制(图4)。
恰恰相反,由于SCR晶闸管移相控制把交流电正弦波形,剪切变形为脉冲式交流电压,从本质上改变了异步电机的转动机理。其旋转磁场不再是园旋转磁场,即磁场的大小脉动,方向也不是匀速连续旋转。从等效电路看,相对于脉冲电流电路感抗增大,功率因数进一步下降,转矩进一步减小,起动过程更加恶劣。特别是随着电压斜坡的下降,此情况愈显严重。电机在电压斜坡期间由于转矩小而无力起动,处于耗能发热的堵转状态。只有在电压斜坡的上端,SCR晶闸管导通角接近180度,电压接近额定电压380v时,电磁转矩恢复,电机方才启动,此时电机的电压、电流并不小。
星三角降压起动、自偶变压器降压起动,这些传统启动方式,降压不改变正弦交流电的波形性质,降压不降功率因数。我们假设:一台电机用传统方式刚好起动,起动电压U1,起动电流I1,起动功率因数为COSθ1,起动转矩M1,负载反力矩Mf,即
M 1=CeU1I1COSθ1=Mf
如果采用SCR晶闸管移相软起动,起动电压U2,起动电流I2,起动功率因数为COSθ2,起动转矩M2= CeU2I2COSθ2,若:U2=U1,I2=I1,由于功率因数低COSθ2<COSθ1,电磁转矩小M2<M 1,而无法启动。要起动必须增大电压U2>U1、电流I2>I1,在U2I2增大到传统启动方式U1I1的COSθ1/ COSθ2倍时即:
M2= CeU2I2COSθ2=CeU1I1(COSθ1/COSθ2)COSθ2= CeU1I1COSθ1=Mf
电机才可起动。也就是说,以电机起动时的UI值看,SCR晶闸管移相软起动比传统方式大COSθ1/ COSθ2倍。
这就是说,SCR晶闸管移相软起动实现电压斜坡控制,实现电流斜坡控制,并不等于实现了转速斜坡控制,并不等于电机起动时的电流、电压小。你只要用电压表测量电机启动时的电压总是接近380v时才起动,就可证明这一结论的正确性。
我们都知道,降压起动由于降压,也降了电磁转矩,只适宜电机空载或轻载起动的场合。那么起动性能更差的SCR晶闸管移相软起动就根本不适宜做异步电机起动设备。难怪乎它总是被用在风机、泵类设备,因为这类设备的起动转矩小,相当于空载起动。
这种软起动的理论依据之二是,实现了先进的电子自动控制模式,通过参数设定起动、停车时间的控制,恒转矩控制,恒流控制,启动模式控制等。
我们先看看变频器能实现电机起动、运行的各种控制的基本原理和数学模型,那就是同步转速n1正比电源频率f(n1=60f/P),通过控制输出交流电的频率f,就控制了电机同步转速n1,也就控制了转差率S(S=(n1- n2)/n1);控制了转差率S就控制了转子电路的感抗、功率因数、感生电势、感生电流、电磁转矩;通过控制输出交流电的频率f,就控制了电机同步转速n1,就控制了电机起动、停车的时间。
那末SCR晶闸管移相软起动有没有类似的数学模型?没有!SCR晶闸管移相控制的参数是导通角α,无论你怎么改变控制导通角α,改变电压的斜坡,都无法控制电机起动过程的同步转速n1,无法控制电机起动过程的转差率S。所以通过参数设定起动、停车时间的控制,恒转矩控制,恒流控制,启动模式控制等都是一句无法实现的空话。
这种软起动的理论依据之三是,实现了电机连续起动,克服了降压起动等传统起动方式的二次切换,二次冲击。
了解异步电机特性的人都明白,电机起动后转差率S小,电机等效为电阻性负载,切换有电压、电流、转速、转矩的变化,但处在特性曲线的稳定运行区,因而不存在有害的破坏性冲击。夸大切换过程的弊端,不是学术研究讨论的正常做法,有商业利益驱动之嫌。

刘志斌

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9楼

三、不适宜起动异步电机这样的场合

SCR晶闸管移相控制技术,早在上世纪60年代就广泛应用于可控整流、直流电机调速;而交流调压广泛用于恒温控制、舞台调光等电阻性负载。由于其输出的非正弦脉冲不适宜起动异步电机这样感负载性质的场合,所以,所有理论书、教科书中至今没有这方面的应用内容,没有这方面的记载和论述,更没有“软起动”的概念。
用SCR晶闸管移相控制起动电动机的过程是一个高无功损耗、低功率因数、低转矩的高耗能的启动过程,高次谐波在绕组上产生过电压,损坏电机绝缘。克拉玛依油田企业,有很多单位高价进了这种所谓软起动箱,没用几天,很快就被淘汰出局。晶闸管移相式软起动这种未经过国家权威机构科学论证、实际检验的不成熟产品,违反了国家机电产品安全生产、销售的基本法规。它的流行将给企业正常生产造成不良影响,将造成社会财富的巨大浪费。

一棵葱

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10楼
学习

刘志斌

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11楼

               
1、“晶闸管软起动是通过导通角大小控制电流的”,所以晶闸管软起动作用于异步电机的是三相对称占空比可控的交流脉冲;
2、只有三相对称正弦交流电通入三相对称绕组产生一个圆旋转磁场,在转子上产生一个大小恒定持续的电磁转矩;
3、晶闸管软起动作用于异步电机的是三相对称占空比可控的交流脉冲产生一个非圆旋转磁场或椭圆旋转磁场;在转子上产生一个大小脉动间歇式的电磁转矩;
4、三相异步电机启动电流大启动转矩小的原因就是因为转差率是1,转子电磁感应强烈,电机处于短路工作状态,功率因数低(电工学原理称其为零),有功电磁转矩小;
5、晶闸管软起动三相对称占空比可控的交流脉冲作用于异步电动机,功率因数更低,有功电磁转矩更小;特别是导通角越小,问题就更严重;
6、产生同样大小的电磁转矩,晶闸管软起动较其他启动方式要多输出COSφ1/COSφ2倍的UI;因为其它启动方式不改变正弦交流电的波形;
7、晶闸管软起动在理论上可证明其启动过程是一个低功率因数、低转矩、大电流、高无功损耗、高谐波分量的劣质启动过程;
8、实践是检验真理的标准,当你用电压表检测晶闸管软起动的过程时,在电压斜坡上处于堵转状态,你会发现电机是在接近380V全压时启动的,而且是在空载或轻载情况下进行的。
9、大家可以翻开所有的有关“晶闸管软起动”的文章、说明书、广告,对比“晶闸管软起动”的实际启动性能,你会惊讶的发现,这是一场骗局!!!

刘志斌

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12楼

   “晶闸管软起动是通过导通角大小控制电流的,可以避免直接起动引起的电流和转矩冲击”

1、这是想当然,晶闸管的参与,使电机电流的波形变化了,不再是正弦波了,电机的启动过程更加恶劣;
2、由于电压低、电流小、转矩小,电机无力启动,堵转!
3、当电压接近380V时,电机才启动,电流大,启动时间长;
4、“避免直接起动引起的电流和转矩冲击”实际上是一句空话!

刘志斌

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13楼


“电机学”关于异步电机起动的叙述:
1、…起动电流很大,可达额定电流的4-7倍;
2、…同时起动时转子功率因数很低,因此起动转矩却很小;
3、一般衡量电动机起动特性好坏,主要有三点:
    (1)启动电流尽可能小;
    (2)启动转矩尽量大些;
    (3)启动设备简单、经济、操作方便。

刘志斌

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14楼


1、对于异步电机起动人们并不担心“转矩冲击”的问题,而是担心起动“转矩小”,高工颠倒了问题的性质;
2、一般减压起动设备,全压切换过程实质上不存在“破坏性机械冲击”,所谓“二次切换”问题,实质是文字夸大了的忽悠之词;
3、功率因数是分析异步电机启动运行状态必不可少的重要参数,而高工恰恰在他的软启理论中,忽视或曲解了它的作用,得出了不符合实际的错误结论;

刘志斌

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15楼


关于软启动的概念问题
1、电力电子技术高速发展,简单易行的变频设备成为现实,对异步电机的起动、调速的表现让人称道,用来确切描述其性能的“软启动”概念随之建立,“软启动”美名佳天下;
2、到底什么是“软启动”,由变频启动可知,所谓软启动就是电机的转速由零到额定转速ne的过程中,启动设备通过控制电机某一物理量(f),从而达到控制电机转速n,使n与时间t的关系线性可控,即所谓“转速斜坡”,则该启动过程的性能可描述为“软启动”;
3、由于商业运作的利益驱动,“软启动”的美名被恶意滥用;
4、“晶闸管软启动”就是“软启动”的美名被恶意滥用的首例,“晶闸管软启动”没有实质上的软启动,是一个劣质的降压启动而已,所谓的“软启动”是一场骗局!!!
5、翻一下关于“软启动”的资料,你会发现高工把所有降压启动都叫做“软启动”,一时间弄的大家不知道什么是“软启动”,起到了鱼目混珠的作用。

孤灯下

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发表于:2007-06-29 17:11:00
16楼
刘老师,没想到你关于晶闸管软起动的贴子到现在还这么热闹.真是难为你了.我想起了一个故事:日本人早年想卖煤油的时候是先无偿的送给老百姓灯油灯,等老百姓都用习惯了,再卖你煤油.现在电网垃圾很多了,等到一定的时候它们是不是再卖一些滤波设备?开玩笑了.

闲情兴致

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发表于:2007-06-29 17:53:00
17楼
   我用晶闸管实现软起动器的几点体会

1、用晶闸管调节导通角来实现电机的起动,主要还是控制电机的电压,测量电机的线电压能够看出从小到大的变化,不知您测量的是哪家的产品?多测几家看看;
2、电机是感性负载,产生的反电动势会影响晶闸管的导通和截止,电压波形与纯电阻负载下的波形差别很大;
3、晶闸管控制下的电机磁场在起动开始阶段呈现对称的三片叶形,随着导通角的增大,磁场形状由小变大,并逐渐饱满趋于圆形;
4、电机磁场虽不是圆形的,但只要是旋转对称的,起动还会比较平稳,看(听)不出脉动。大凡有明显脉动(或震动)的软起动器,都是没有控制好晶闸管造成的;
5、做得好的软动动器还能够实现电流限幅(比如限制在3倍额定电流以内)起动;

刘志斌

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18楼

 “主要还是控制电机的电压,测量电机的线电压能够看出从小到大的变化”

1、测量电机的线电压能够看出从小到大的变化,即电压斜坡存在;
2、电机在该电压斜坡期间,有对应的转速斜坡吗?
3、我认为没有对应的转速斜坡,对应电压斜坡,电动机处于堵转状态,只是在电压达到380v额定电压时,电机才起动起来!

gaimingle

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19楼
我来看看

刘志斌

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20楼


这是高工的第三次“插嘴”说的话:

 高越农1: 
引用   加为好友   发送留言   2006-11-16 10:15:00
    我愿意相信,你是专业教师,没有功利的目的,出发点是忧国忧民。你发现了一个泛滥着的骗局,挺身而出予以揭露。你认为,有良知的人就应该相信你的揭露,不相信的是缺乏责任感的人。事情就是这么简单。
但是,事情并没有这么简单。要证明自己,你有两方面的事情要做:1、如果打算从实例证明,你应该开展一个公正的全面的抽样调查,公布调查结果,2、如果打算从理论证明,你应该先学习SCR软起动的理论,从理论上指出其漏洞、破绽在哪里。
这些都是实实在在的工作,并不是李志斌、王志斌振臂一呼就能够取代的。
归根到底,伪技术的末日并不是因为有人揭露而来临,公鸡血治病,超声水变油,只能蒙骗一部分人于很短时间。SCR软起动从出现到大面积铺开,品牌从国外到国内延伸,已有至少30年历史。未必别人均愚昧,均冥顽不化,没有智者点拨就不能自拔。
须知,在你攻击‘少数科技工作者的不负责任、甚至利欲熏心’的时候,实际上,攻击的是使用着晶闸管软起动的科技工作者的大多数!


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