淺析軟起動裝置的性能及應(yīng)用
[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(shí)踐歸納了軟起動器與自耦降壓起動器的性能比較的特點(diǎn)。
[關(guān)鍵詞]軟起動器 工作原理 性能特點(diǎn) 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(diǎn)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(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)起動裝置無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)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(yùn)行使晶閘管發(fā)熱。同時可以避免在電機(jī)運(yùn)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。
3.2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。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(yùn)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。
我單位共有33臺揚(yáng)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(diǎn):
?、匐姍C(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。
?、燮饎訁?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。
?、芏喾N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。
?、莞叨燃傻奈⑻幚砥骺刂葡到y(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
?、抻捎诳刂圃捌饎臃绞降牟煌浧饎悠骺梢灶l繁起動電機(jī)。
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(yùn)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(yáng)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(diǎn):
?、匐姍C(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。
?、谄饎訒r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。
?、燮饎訁?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。
?、莞叨燃傻奈⑻幚砥骺刂葡到y(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
?、抻捎诳刂圃捌饎臃绞降牟煌?，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(yáng)水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。
控制揚(yáng)水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)
通過一年多時間的運(yùn)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?，F(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(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(shí)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。
[關(guān)鍵詞]軟起動器 工作原理 性能特點(diǎn) 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(diǎn)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(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)起動裝置無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)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(yùn)行使晶閘管發(fā)熱。同時可以避免在電機(jī)運(yùn)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。
3.2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。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(yùn)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。
我單位共有33臺揚(yáng)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(diǎn):
?、匐姍C(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。
?、燮饎訁?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。
?、芏喾N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。
?、莞叨燃傻奈⑻幚砥骺刂葡到y(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
?、抻捎诳刂圃捌饎臃绞降牟煌浧饎悠骺梢灶l繁起動電機(jī)。
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(yùn)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(yáng)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(diǎn):
?、匐姍C(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。
?、谄饎訒r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。
?、燮饎訁?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。
?、莞叨燃傻奈⑻幚砥骺刂葡到y(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
?、抻捎诳刂圃捌饎臃绞降牟煌?，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(yáng)水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)。
控制揚(yáng)水設(shè)備的技術(shù)參數(shù)
通過一年多時間的運(yùn)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?，F(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(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(shí)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。
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