摘要：随着国家经济的高速发展，大中型城市的居民成倍增加，城市交通单靠地面的公交系统已无法满足人们日常出行的需求。随着我国城市化趋势和经济的急剧发展，地铁作为一种快速、舒适和环保的交通工具迅速在各大城市投入建设。地铁出行成为更多城市居民的首选，然而地铁在地下10多米深的隧道内运行，人流密度大。这里就牵扯到一个很重要的问题——通风。
如果在运行期间出现火灾事故，没有良好的排烟系统，后果是不可想象的。不同季节以及客流的高低峰，地下空间比较封闭、湿度大、粉尘多，而且有多种发热源，人们对隧道内湿度、温度、新鲜空气的需求量都不一样的，这也是地铁通风空调系统需要考虑的。
地铁内使用的大型风机，如：排热风机、事故风机、回排风机、空调柜风机等都是功率为40KW-110KW不等的较大型风机，以上风机都不能直接启动，必须采取一定措施，通常地铁行业内对以上风机大多使用变频器或软启动器来进行启动。本文阐述了变频器、软启动器的工作原理、区别以及在地铁中的应用过程中双方的优缺点。
关键词：软启动器；变频器；应用选择
引言
在当前的社会工业电力拖动控制运行中，主要是两种方式即工频运行和变频运行，但随着工艺要求的不断提高，产能不断扩大，电机功率也越来越大，如果用工频直接启动会导致电网波动，影响用电安全，因此工频已慢慢不适应要求了，同时在国家倡导节能的大背景下，变频器、软启动器成为的首选。
一、与传统星三角启动方式相比
星三角启动，是在变频器、软启动器出现之前用途最广泛的降压启动方式，一般的鼠笼型电机大多是采用星三角进行降压起动，虽然比较经济、实用，但存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流，声音大，故障率高等。变频器、软起动与传统减压起动方式的不同之处是：无冲击电流，保护功能多，声音小，控制灵活方便。
现在通风系统中采用变频器是一种发展趋势。地铁运行有高低峰，一年四季温度也有区别，如何让风机在任何条件下都处于工频运行，会浪费大量的能源而且对设备冲击大，寿命不长；并且从舒适性的角度说，对车站内的乘客也是不合理的。变频器在不需要对驱动系统进行任何大的改造前提下，就能根据环境的差别，调节风机的速度，有效的解决了上面的问题。所以，目前在车站风机系统中采用变频器的概率越来越大。
二、软起动器与变频器的区别
软启动器是一种集软启动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电机控制装备，实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的各种参数，如限流值、启动时间等。
变频器是把工频50Hz电源变换成各种频率的交流电源，以实现电机的变速运行的设备。
变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、逆变（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。
软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率，适合于工艺简单，电机功率大的设备。变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率，适用于工艺控制复杂，电机功率不大的设备；
三、变频器与软启动器两者优缺点分析
3.1变频器优缺点
变频器优点：
变频调速是一种先进且较成熟的技术，它是通过整流器、逆变器和控制电路将频率一定的交流电变成直流，再将直流逆变为不同频率的交流，以达到对交流异步电机进行调速控制。变频装置具有电压和电流过大时以及短路、接地、超载、发热时的各种保护功能，提高了风机运行的安全性。
电机直接启动对电网造成严重的冲击，而且还会对电网容量要求过高，启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大，对设备、管路的使用寿命极为不利。而使用变频节能装置后，利用变频器使启动电流从零开始，最大值也不超过额定电流，减轻了对电网的冲击和对供电容量的要求，延长了设备和阀门的使用寿命，节省了设备的维护费用。
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变频器缺点：
电磁干扰、发热、成本高、高频谐波污染、容易产生故障且不易维修。
1．散热问题：变频器的发热是由内部的损耗产生的。在变频器中各部分损耗中主要以主电路为主，约占98%，控制电路占2%。为了保证变频器正常可靠运行，必须对变频器进行散热我们通常采用风扇散热；变频器的内装风扇可将变频器的箱体内部散热带走，若风扇不能正常工作，应立即停止变频器运行；大功率的变频器还需要在控制柜上加风扇，控制柜的风道要设计合理，所有进风口要设置防尘网，排风通畅，在固定的位置形成灰尘堆积；根据变频器说明书的通风量来选择匹配的风扇，风扇安装要注意防震问题。
2．电磁干扰问题：变频器在工作中由于整流和变频，周围产生了很多的干扰电磁波，这些高频电磁波对附近的仪表、仪器有一定的干扰，而且会产生高次谐波，这种高次谐波会通过供电回路进入整个供电网络。
3.2软启动器优缺点：
软启动器优点：
1．工作可靠性提高。软启动器本身具有电子热继电器，有过电流，过载保护和电压保护功能。
2．软起动时具有起动电流小、起动速度平稳可靠、对电网冲击小等优点，且起动曲线可根据现场实际工况调整，从而减少了起动时对设备的冲击力，降低了对设备的损害，延长了使用寿命。主要目的是降低起动电压与电流。
3．启动质量明显提高，启动电流明显减少，运转的平滑性也好。
4．软启动器控制箱体积很小，便于安装。
5．由于该启动器采用电子式电路，可以相对比较容易地通过安全和事故指示灯增强其基本功能，改善电动机的保护，简化故障查找。如失相、过电流和超高温保护，以及正常运行、电动机满电压和某些故障指示。像斜坡电压和初始电压等所有设定值都可以很容易地在启动器面板上设定，另外，软启动器除了完全能够满足电动机平稳启动这一基本要求外，还具有很多优点，比如可靠性高、维护量小、电动机保护良好以及参数设置简单。
软启动器缺点：
软启动器缺点：主要是不能长时间用于启动扭矩要求很高的电动机驱动装置上。这种局限性主要因为，软启动器实际上是靠将自身电压斜坡式抬升至最大值(而在停机过程中又逐渐下降至设定的关机水平)来完成工作。由于扭矩与电压平方成正比，连接电动机不能从一开始就达到最大扭矩，因此，软启动器更适合于水泵、风扇、传送带、电梯等轻型易启动的设备。
为了避免软启动器长期带电运行，大多数在软起动器控制柜内会设置旁路交流触器，其优点是：软起动结束，旁路接触器闭合，使软起动器退出运行，直至停车时，再次投入，这样即延长了软起动器的寿命，又使电网避免了谐波污染，还可减少软起动器中的晶闸管发热损耗。
三、变频器、软启动器在地铁中的应用
从技术角度上说，地铁行业对变频器、软起动的要求不是很高，因为地铁行业的驱动负载，基本上是风机（供水系统中有一些泵类）。这就决定了其技术门槛是比较低的，通风空调系统中，大系统对变频器/软起动的要求相对较高。
车站的两端均设置通风道，通风道中并联两台相同技术参数的车站通风风机，并且它们都是可逆风机。正常工况下，它们起到通风作用，在火灾等紧急情况下，作为排烟风机运行。
四、结束语
地铁里使用的排热风机、回排风机、空调柜风机都需要根据地下区域的温度、湿度等数据对风机转速进行调整，所以选择了变频器。而事故风机对此无要求因此选择使用软启动器。综上所述，由于变频器、软启动器价格差别较大，在选材的时候可以结合风机的具体使用需求进行选择，不但大幅度提高设备性能，而且节省投资。
参考文献:
[1]电动机软启动器实用技术[M].刘利.中国电力出版社 2010
[2]变频器选型、安装与维修[M].孙余凯.中国电力出版社 2015
[3]变频器原理及应用[M].王廷才,王伟.北京机械工业出版社 2005
[4]异步电动机软启动技术及转矩控制仿真研究[J].童玲.电气传动 2010
[5]大容量电动机软启动设计[D].吕润宇.华东理工大学 2012
论文作者:张维汉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：变频器论文; 风机论文; 软启动论文; 电压论文; 电动机论文; 电流论文; 地铁论文; 《电力设备》2018年第12期论文;