軟起動(dòng)裝置應(yīng)用

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

[關(guān)鍵詞]軟起動(dòng)器工作原理性能特點(diǎn)工程應(yīng)用

1.概述

電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)起動(dòng)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(diǎn)是控制線路簡(jiǎn)單，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可調(diào)，并有二次沖擊電流，對(duì)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(shí)均為瞬間動(dòng)作，易對(duì)相關(guān)設(shè)備造成損壞。

軟起動(dòng)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(yùn)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(dòng)裝置無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，有著廣泛的應(yīng)用前景。

2.軟起動(dòng)器的工作原理

軟起動(dòng)器是一種用來(lái)控制鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的新設(shè)備，集電機(jī)軟起動(dòng)、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(duì)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(guò)微處理器的控制來(lái)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(dòng)時(shí)，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(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求而結(jié)束起動(dòng)過(guò)程。當(dāng)起動(dòng)完成后，軟起動(dòng)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(yùn)行狀態(tài)。

停機(jī)時(shí)，先切斷旁路接觸器，然后軟起動(dòng)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(guò)程。

軟起動(dòng)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(dòng)、停車時(shí)工作，避免長(zhǎng)期運(yùn)行使晶閘管發(fā)熱。同時(shí)可以避免在電機(jī)運(yùn)行時(shí)軟起動(dòng)器產(chǎn)生的諧波，另一旦軟起動(dòng)器發(fā)生故障，可由旁路接觸器作為應(yīng)急備用。

3軟起動(dòng)器的起、停方式及特性曲線

3.1起動(dòng):

3.1.1限流起動(dòng)過(guò)程如圖1所示。該方式起動(dòng)電機(jī)時(shí)，軟起動(dòng)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(dòng)機(jī)加速，當(dāng)達(dá)到額定電壓，額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出電流迅速下降至額定電流，起動(dòng)過(guò)程完成。電流限幅值可根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況進(jìn)行設(shè)定，范圍為0.4Ie~8Ie。

圖1限流起動(dòng)過(guò)程曲線

3.1.2電壓斜坡起動(dòng)過(guò)程如圖2所示。該方式起動(dòng)電機(jī)時(shí)，軟起動(dòng)器的電壓快速升至軟起動(dòng)器輸出的初始電壓值U1，然后在設(shè)定的時(shí)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(shí)，起動(dòng)過(guò)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(guò)程曲線

除以上兩種常用的起動(dòng)方式外，軟起動(dòng)器還具有斜坡限流起動(dòng)、缺相保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)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(shí)，軟起動(dòng)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(guò)程如圖3所示。該方式停止電機(jī)時(shí)，電機(jī)的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，軟起動(dòng)器的輸出電壓由額定電壓在設(shè)定的軟停時(shí)間內(nèi)逐步降低至零，電機(jī)停止運(yùn)行。其停機(jī)時(shí)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(dòng)器與自耦降壓起動(dòng)器的性能比較

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

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

②起動(dòng)時(shí)無(wú)沖擊力矩，降低了機(jī)械應(yīng)力，能夠延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。

③起動(dòng)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(dòng)效果。

④多種起動(dòng)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(dòng)方式的不同，軟起動(dòng)器可以頻繁起動(dòng)電機(jī)。

4.軟起動(dòng)器的應(yīng)用

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

表1控制揚(yáng)水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)

通過(guò)一年多時(shí)間的運(yùn)行，軟起動(dòng)裝置在電機(jī)起動(dòng)至正常工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程、停機(jī)過(guò)程等方面的性能相當(dāng)穩(wěn)定，7臺(tái)裝置的故障率為零?，F(xiàn)就以上7臺(tái)電機(jī)，2001~2002年度采用自耦減壓起動(dòng)器時(shí)，與2002~2003年度采用軟起動(dòng)器后的設(shè)備運(yùn)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(dòng)時(shí)出現(xiàn)二次沖擊電流，停機(jī)時(shí)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(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，電機(jī)起動(dòng)電流是從零線性上升至設(shè)定值，無(wú)沖擊電流，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，起動(dòng)平穩(wěn)，減少了對(duì)負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩;軟停車時(shí)，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(dòng)等傳統(tǒng)控制方式的存在的弊病。

5.結(jié)語(yǔ)

軟起動(dòng)器自20世紀(jì)80年代由國(guó)外進(jìn)入我國(guó)后，國(guó)內(nèi)有關(guān)部門進(jìn)行了大量研究及實(shí)踐，技術(shù)水平已相當(dāng)成熟，其取代傳統(tǒng)起動(dòng)方式，已成為技術(shù)進(jìn)步的必然。軟起動(dòng)柜具有交互式人機(jī)界面，面板操作，使用更加簡(jiǎn)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(dòng)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(shí)代進(jìn)入了電子智能化控制時(shí)代。