軟起動裝置應(yīng)用

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摘要]文中簡單介紹了軟起動器的工作原理，闡述軟起動器的起、停常用方式的特性曲線，結(jié)合工程應(yīng)用實踐歸納了軟起動器與自耦降壓起動器的性能比較的特點。

[關(guān)鍵詞]軟起動器工作原理性能特點工程應(yīng)用

1.概述

電動機(jī)傳統(tǒng)起動方式有自耦減壓、Y/△減壓、延邊△減壓及串電抗器減壓，其優(yōu)點是控制線路簡單，但起動轉(zhuǎn)矩不可調(diào)，并有二次沖擊電流，對負(fù)載有沖擊轉(zhuǎn)矩。且受電源電壓質(zhì)量影響大，在停機(jī)時均為瞬間動作，易對相關(guān)設(shè)備造成損壞。

軟起動器是采用電力電子技術(shù)、微處理技術(shù)及現(xiàn)代模糊控制技術(shù)于一體的具有先進(jìn)科技水平、工作運行安全可靠的電機(jī)控制裝置，它具有很多傳統(tǒng)電機(jī)起動裝置無法比擬的優(yōu)點，有著廣泛的應(yīng)用前景。

2.軟起動器的工作原理

軟起動器是一種用來控制鼠籠型異步電動機(jī)的新設(shè)備，集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置。它采用三對反并聯(lián)的晶閘管，串接于三相電源與電機(jī)的定子回路上。利用晶閘管移相控制原理，通過微處理器的控制來改變晶閘管的開通程度，使電機(jī)輸入電壓按預(yù)設(shè)的函數(shù)關(guān)系逐漸上升。

起動時，電機(jī)端電壓隨晶閘管的導(dǎo)通角從零逐漸增大，直至達(dá)到滿足起動轉(zhuǎn)矩的要求而結(jié)束起動過程。當(dāng)起動完成后，軟起動器輸出額定電壓，旁路接觸器接通，電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。

停機(jī)時，先切斷旁路接觸器，然后軟起動器內(nèi)晶閘管導(dǎo)通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸減小到零，完成停機(jī)過程。

軟起動器在晶閘管兩側(cè)裝設(shè)的旁路接觸器，保證了晶閘管僅在起動、停車時工作，避免長期運行使晶閘管發(fā)熱。同時可以避免在電機(jī)運行時軟起動器產(chǎn)生的諧波，另一旦軟起動器發(fā)生故障，可由旁路接觸器作為應(yīng)急備用。

3軟起動器的起、停方式及特性曲線

3.1起動:

3.1.1限流起動過程如圖1所示。該方式起動電機(jī)時，軟起動器的輸出電壓迅速增加，直到輸出電流達(dá)到限定值Im，并保持輸出電流不大于該值，電壓逐步升高，使電動機(jī)加速，當(dāng)達(dá)到額定電壓，額定轉(zhuǎn)速時，輸出電流迅速下降至額定電流，起動過程完成。電流限幅值可根據(jù)實際負(fù)載情況進(jìn)行設(shè)定，范圍為0.4Ie~8Ie。

圖1限流起動過程曲線

3.1.2電壓斜坡起動過程如圖2所示。該方式起動電機(jī)時，軟起動器的電壓快速升至軟起動器輸出的初始電壓值U1，然后在設(shè)定的時間t內(nèi)逐漸上升，電機(jī)隨著電壓的上升不斷加速，達(dá)到額定電壓Ue和額定轉(zhuǎn)速時，起動過程完成。U1的設(shè)定范圍0~380V，t的設(shè)定范圍為0~600秒。

圖2電壓斜坡過程曲線

除以上兩種常用的起動方式外，軟起動器還具有斜坡限流起動、缺相保護(hù)、過流保護(hù)、過載保護(hù)、故障自診斷等功能。

3.2停機(jī)

3.2.1自由停機(jī)。該方式停止電機(jī)時，軟起動器斷開旁路接觸器隨即封鎖主電路晶閘管的輸出，電機(jī)依負(fù)載慣性逐漸停機(jī)。

3.2.2軟停機(jī)過程如圖3所示。該方式停止電機(jī)時，電機(jī)的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，軟起動器的輸出電壓由額定電壓在設(shè)定的軟停時間內(nèi)逐步降低至零，電機(jī)停止運行。其停機(jī)時間可根據(jù)負(fù)載要求進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定范圍為1~100秒。

軟起動器與自耦降壓起動器的性能比較

我單位共有33臺揚水設(shè)備，原電機(jī)采用的均是自耦減壓起動方式，自耦降壓起動器與軟起動器的工作原理及控制方式不同，兩者起動電流特性曲線存在很大差異，軟起動器較自耦降壓起動器有以下明顯的特點:

①電機(jī)起動電流小、起動電壓調(diào)節(jié)范圍大，可以降低配電容量。

②起動時無沖擊力矩，降低了機(jī)械應(yīng)力，能夠延長電動機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。

③起動參數(shù)（電壓、電流）可根據(jù)負(fù)載大小，進(jìn)行合理調(diào)整，達(dá)到最佳起動效果。

④多種起動模式和微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。

⑤高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。

⑥由于控制元件及起動方式的不同，軟起動器可以頻繁起動電機(jī)。

4.軟起動器的應(yīng)用

我單位自2002年起，陸續(xù)在7個深井泵房安裝了軟起動裝置，安裝處所及控制揚水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)如見表1。

表1控制揚水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

通過一年多時間的運行，軟起動裝置在電機(jī)起動至正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程、停機(jī)過程等方面的性能相當(dāng)穩(wěn)定，7臺裝置的故障率為零。現(xiàn)就以上7臺電機(jī)，2001~2002年度采用自耦減壓起動器時，與2002~2003年度采用軟起動器后的設(shè)備運行狀況進(jìn)行比較見表2。

可以看出，由于自耦降壓裝置在起動時出現(xiàn)二次沖擊電流，停機(jī)時為瞬間斷電停機(jī)，是造成設(shè)備故障的主要原因。而由于軟起動器在起動電機(jī)時，電機(jī)起動電流是從零線性上升至設(shè)定值，無沖擊電流，對電網(wǎng)無沖擊，起動平穩(wěn)，減少了對負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩;軟停車時，平滑減速，逐漸停機(jī)，克服了瞬間斷電停機(jī)的弊病，避免了水錘效應(yīng)，解決了自耦減壓起動等傳統(tǒng)控制方式的存在的弊病。

5.結(jié)語

軟起動器自20世紀(jì)80年代由國外進(jìn)入我國后，國內(nèi)有關(guān)部門進(jìn)行了大量研究及實踐，技術(shù)水平已相當(dāng)成熟，其取代傳統(tǒng)起動方式，已成為技術(shù)進(jìn)步的必然。軟起動柜具有交互式人機(jī)界面，面板操作，使用更加簡單方便，且提供了標(biāo)準(zhǔn)的RS485串行接口，便于組網(wǎng)遠(yuǎn)方遙控。軟起動器的廣泛應(yīng)用，標(biāo)志著電機(jī)控制技術(shù)由傳統(tǒng)電器控制時代進(jìn)入了電子智能化控制時代。