工业市场应用｜西门子推出采用碳化硅技术的全电子启动器

西门子智能基础设施推出首款采用半导体技术的全电子启动器-SIMATIC ET 200SP e-Starter。与断路器或保险丝等传统解决方案相比，SIMATIC ET 200SP e-Starter 提供的短路保护速度快 1000 倍，而且几乎无磨损。

这确保为电机以及其他类型的负载及其使用的应用提供最佳保护。e-Starter 还具有应用友好的智能启动功能，并完全集成到全集成自动化 (TIA) 概念中。这款紧凑型设备可在全球范围内使用，在控制柜中占用的空间极小，并且易于安装。

采用半导体技术的新型全电子 e-Starter。图片来源：西门子

在食品和饮料、内部物流和机械工程等行业中，高效电机用于要求严格的应用，例如驱动输送系统或泵。故障和失效可能很快导致重大损失和成本。在此背景下，电机起动器发挥着重要作用：它们不仅可以可靠地切换电机，还可以防止电机过载和短路。

SIMATIC ET 200SP e-Starter 采用碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管 (SiC MOSFETS) 半导体技术，可实现超快速、无磨损的切换。

由于配备了短路保护装置，传统馈线解决方案的响应时间相对较慢。因此，发生短路时通常需要更换设备。相比之下，e-Starter 可以非常快速地检测短路并在不到 4 μs 的时间内关闭。这比传统组件快了大约 1,000 倍。

该设备提供无限短路关断，跳闸后无需更换，从而提高了可用性并显著降低了更换零件的仓储成本。

高浪涌电流是高效电机的典型特征，例如能效等级为 IE3 和 IE4 的电机，这可能导致保护装置意外跳闸。SIMATIC ET 200SP e-Starter 的相位优化开关和智能启动功能可中和浪涌电流，并显著降低启动电流，从而降低启动期间电网的电气负载。此外，直接启动期间发生的扭矩浪涌也被最小化，从而显著减少机械磨损。这意味着需要的维护工作更少——这对于具有高开关率的应用来说是一项宝贵的好处。

“我们的全电子 e-Starter 是一项真正的创新，与传统的机电或混合电机启动器相比，它具有许多优势。我们在开发这款产品时与潜在用户进行了密切磋商。因此，它能够准确地应对他们的挑战。它使要求苛刻的电机和应用比以往任何时候都更可用、更耐用、更用户友好，”西门子智能基础设施电气产品首席执行官 Andreas Matthé 表示。“西门子是第一家拥有全电子启动器的制造商，该启动器完全集成到 ET 200SP 和 TIA Portal 中，专门解决工业领域的两个挑战：容易发生短路的应用和启动高效电机时的高电流峰值。”

机器和工厂制造商以及系统集成商受益于 e-Starter 与市场领先的自动化概念全集成自动化 (TIA) 的无缝集成。诊断功能是标准配置，无需编程即可进行详细的系统诊断。使用 TIA Portal 中的 SIMATIC STEP 7 实现无限的数据可用性和工程设计简化了项目规划、参数化和调试。自动重新参数化使在持续运行期间更换设备（热插拔）变得容易。

SIMATIC ET 200SP e-Starter 材料使用量最少，能源效率高，经久耐用，是一款高度可持续的产品，并因此荣获西门子 EcoTech 标签。除了使用可回收材料外，e-starter 还具有更低的能耗和无磨损切换功能，使用寿命更长、效率更高。

》延伸了解：

全电子启动器是一种集成了多种功能的电机控制装置，它不仅能够实现电机的软启动和软停车，还具备轻载节能和多种保护功能。以下是全电子启动器的一些关键特点和工作原理：

1）软启动和软停车：全电子启动器通过控制电机的电压逐渐增加或减少，实现电机的平滑启动和停车，这样可以减少启动时的电流冲击和停车时的转矩冲击。

2）降低启动电流：使用全电子启动器可以在启动过程中逐渐增加晶闸管的输出电压，使电机逐渐加速，直到晶闸管全导通，从而实现平滑启动并降低启动电流，避免启动过流跳闸。

3）节能功能：在轻载时，全电子启动器可以降低电压，减少激磁电流，从而提高电机的功率因数，实现节能运行。

4）保护功能：全电子启动器具备过载保护、缺相保护、过热保护等多种保护功能，能够监测电机的运行状态，并在异常情况下自动切断电源，保护电机和相关设备。

5）结构和安装：全电子启动器通常采用紧凑型设计，可以安装在DIN导轨上，具有预接线可逆起动器，电气寿命长，操作次数可达3000万次。

6）控制和监测：全电子启动器内部的检测器可以监视电机的运行状态，并将监测到的参数送给CPU进行处理，CPU将监测参数进行分析、存储、显示。

7）应用范围：全电子启动器广泛应用于工业生产、交通运输、建筑设施等领域，对于提高电机运行效率和延长电机使用寿命发挥着重要作用。

综上所述，全电子启动器是一种高效、可靠且功能丰富的电机控制装置，它通过电子技术实现了对电机启动和运行的精确控制，同时提供了多种保护功能，确保了电机的安全和高效运行。而碳化硅材料为全电子启动器提供了高效、紧凑、可靠的解决方案，适应现代电力电子设备日益增长的性能需求。

来源：碳化硅芯观察

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