襄陽(yáng)源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們：軟起動(dòng)器廣泛應(yīng)用于供水、油田、冶金、鋼鐵等各個(gè)領(lǐng)域，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電質(zhì)量要求越來(lái)越高，而傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備由于固有的弱點(diǎn)，已無(wú)法滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要，所以選擇電機(jī)軟起動(dòng)器，是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

 

　　1 概述

 

　　異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn)，在各行業(yè)中得以廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流，同時(shí)由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)壓降不能超過(guò)15％。一般解決辦法有兩種：增大變壓器容量或采用限制電機(jī)起電流的起動(dòng)設(shè)備。如果僅僅為起動(dòng)電機(jī)而增大變壓器容量，從經(jīng)濟(jì)角度上來(lái)說(shuō)顯然是不可取的。為此，往往需要配備限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)方式，過(guò)去人們多采用Y起動(dòng)，自藕減壓起動(dòng)，電磁起動(dòng)等降壓方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電機(jī)軟起動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用。電機(jī)軟起動(dòng)器是一種集軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能及多種保護(hù)于一體的新型電機(jī)控制裝置。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊平滑的起動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)起動(dòng)過(guò)程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等。此外，它還具有多種電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的起動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。

 

　　2 直接起動(dòng)的危害

 

　　直接起動(dòng)是簡(jiǎn)單的起動(dòng)方式，起動(dòng)時(shí)通過(guò)空開(kāi)或接觸器將電機(jī)直接接到電網(wǎng)上。具有起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)速快的優(yōu)點(diǎn)，但其危害很大：①電網(wǎng)沖擊大。過(guò)大的起動(dòng)電流（空載起動(dòng)電流可達(dá)到額定電流的4~7倍，帶載可達(dá)到8~10倍或更大），會(huì)造成電網(wǎng)壓降，影響其他用電設(shè)備的正常進(jìn)行。還不可能使欠壓保護(hù)動(dòng)作，造成用電設(shè)備的有害跳閘。同時(shí)過(guò)大的起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機(jī)壽命。②機(jī)械沖擊嚴(yán)重，過(guò)大的沖擊力矩容量造成電機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導(dǎo)致絕緣擊穿燒毀電機(jī)，轉(zhuǎn)軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪損傷和皮帶撕裂等。起動(dòng)過(guò)程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命，影響傳動(dòng)精度，甚至影響正常的過(guò)程控制。所有這些都給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)威脅，同時(shí)也造成過(guò)人的起動(dòng)能量損耗，尤其當(dāng)頻繁起停時(shí)更加嚴(yán)重。

 

　　3 傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方式的性能比較及適用場(chǎng)合

 

　　傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)主要有以下幾種方法：①y/△A起動(dòng)；這種方法適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用△接法的電機(jī)。定子有六個(gè)接頭引出端，接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上，起動(dòng)時(shí)采用Y接法，起動(dòng)完畢后再切換成△接法。起動(dòng)電壓為220V，運(yùn)行電壓為380V。這種起動(dòng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，起動(dòng)過(guò)程中消耗能量少。缺點(diǎn)是有二次電流沖擊，設(shè)備故障率高，需要經(jīng)常維護(hù)，所以不宜使用在頻繁起停的設(shè)備上。②白藕變壓器減壓起動(dòng)；三相自藕變壓器高壓邊接電網(wǎng)，低壓邊接電機(jī)。一般有幾個(gè)中心抽頭，可選擇不同的電壓比，以適應(yīng)不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，在電機(jī)起動(dòng)完畢斤將其切除。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇，如0.65、0.8或0.9Ue（Ue為額定電壓），以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。缺點(diǎn)是體積大，重量重，且要消耗較多的有色金屬，故障率高，維修費(fèi)用高。③磁控軟起動(dòng)器：磁控軟起動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理，在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中電壓可由一個(gè)較低值平滑地上升到全壓，使電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加，起動(dòng)特性變軟，并可實(shí)現(xiàn)軟停車。但其起動(dòng)電壓在200V左右，用戶不可調(diào)整，會(huì)有較大的電流沖擊，且體積較大。

 

　　4 電機(jī)軟起動(dòng)器的原理及起動(dòng)方式

 

　　三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說(shuō)，只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會(huì)影響這些值。電機(jī)軟起動(dòng)器的主回路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反并聯(lián)組成，串接于電機(jī)的三相供電線路上。當(dāng)起動(dòng)器的微機(jī)控制系統(tǒng)接到起動(dòng)指令后，便進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算，輸出晶閘管的觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角β、使起動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，以控制電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程。當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成后，一般起動(dòng)器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，以避免不必要的電能損耗。

 

　　電機(jī)軟起動(dòng)器一般有以下幾種起動(dòng)方式：①限流起動(dòng)：就是電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中限制其起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值的軟起動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值，然后保持輸出電流小于電流限值的條件下逐漸升高電壓，直到額定電壓。使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到額定轉(zhuǎn)速。這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，可按需要調(diào)整。對(duì)電網(wǎng)電壓影響小。其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。②電壓斜坡起動(dòng)：輸出電壓由小到大斜坡線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)變有級(jí)為無(wú)級(jí)，主要用在重載起動(dòng)。其缺點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對(duì)起動(dòng)不利，起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)電機(jī)不利。改進(jìn)的方法是采用雙斜坡起動(dòng)，起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加，在減壓起動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的起動(dòng)電壓，起動(dòng)電壓主根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將其調(diào)到大于負(fù)載摩擦力矩，使負(fù)載能立即開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸出電壓從起動(dòng)電壓開(kāi)始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓時(shí)，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器在起動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)電流相對(duì)較大，但起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較短，適用于重負(fù)載起動(dòng)。③轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)：主要用在重載起動(dòng)，按電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓。它的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑、柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有利，同時(shí)減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，優(yōu)的重載起動(dòng)方式。缺點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。④突跳起動(dòng)：在啟動(dòng)開(kāi)始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間性內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按調(diào)定的值線性上升，進(jìn)入恒流起動(dòng)。可縮短起動(dòng)時(shí)間，該方法適用于重負(fù)載并需較大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。但是，突跳會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)尖峰脈沖，干擾其它負(fù)荷，使用時(shí)應(yīng)注意。⑤電壓控制起動(dòng)：用在輕載起動(dòng)的場(chǎng)合，在保證起動(dòng)壓降的前提下使電機(jī)獲得大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短起動(dòng)時(shí)間，是優(yōu)的輕載軟起動(dòng)方式。停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動(dòng)停車：軟起動(dòng)器帶來(lái)的大好處是軟停車和制動(dòng)停車，軟停車消除了拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊，對(duì)于水泵就是“水錘”效應(yīng)；制動(dòng)停車則在一定場(chǎng)合代替了反接制動(dòng)停車功能。

 

　　5 軟起動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn)及應(yīng)用的場(chǎng)合。

 

　　軟起動(dòng)的特點(diǎn)：①能使電機(jī)起動(dòng)電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流，減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。②起動(dòng)電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動(dòng)過(guò)程的平滑性，起動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在30％~70％Ue(Ue為額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。③可根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定起動(dòng)時(shí)間。④軟起動(dòng)器還具有可控硅短路、缺相、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)熱等保護(hù)。嚴(yán)格地講，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)當(dāng)小于額定轉(zhuǎn)矩50％的拖動(dòng)系統(tǒng)，才適合使用軟起動(dòng)器解決起動(dòng)沖擊問(wèn)題。對(duì)于需重載或滿載起動(dòng)的設(shè)備，若采用軟起動(dòng)器起動(dòng)，不但達(dá)不到減小起動(dòng)電流的目的，反而會(huì)要求增加軟起動(dòng)器晶閘管的容量，增加成本；若操作不當(dāng)，還可能燒毀晶閘管。此時(shí)好采用變頻軟起動(dòng)。因?yàn)檐浧饎?dòng)器調(diào)壓不調(diào)頻，轉(zhuǎn)差率始終存在，難免過(guò)大的起動(dòng)電流，而變頻器采用調(diào)頻高壓方式，可實(shí)現(xiàn)無(wú)過(guò)流軟起動(dòng)，且可提供1.2~2倍額定轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，特別適用于重負(fù)載起動(dòng)的設(shè)備。但變頻器價(jià)格比軟起動(dòng)器的價(jià)格要高得多了，實(shí)際應(yīng)用中需綜合考慮。現(xiàn)在市場(chǎng)有多種型號(hào)的軟起動(dòng)器可供用戶選擇，不同產(chǎn)品所具功能也不盡相同，選擇時(shí)建議遵循以下原則：原則上，異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用，適用于各種風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載，需要軟起動(dòng)與軟停車(解決水錘效用)對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。

 

　　6 軟起動(dòng)設(shè)備

 

　　軟起動(dòng)控制設(shè)備一般由以下幾部分組成：輸入端斷路器；軟起動(dòng)器；軟起動(dòng)器旁路接觸器；二次控制電路組成。若采用PLC作控制核心還可以實(shí)現(xiàn)多種控制功能。如用于樓宇生活消防系統(tǒng)中的生活泵、室內(nèi)外消防泵、噴淋泵等系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)消防泵定時(shí)循檢，自動(dòng)保證消防管網(wǎng)壓力，消防信號(hào)下自動(dòng)起動(dòng)消防泵，自動(dòng)檢測(cè)消防泵是否有故障，故障時(shí)自動(dòng)投入備用泵。

 

　　結(jié)束語(yǔ)

 

　　軟起動(dòng)器廣泛應(yīng)用于供水、油田、冶金、鋼鐵等各個(gè)領(lǐng)域，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，用電質(zhì)量要求越來(lái)越高，而傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備由于固有的弱點(diǎn)，已無(wú)法滿足現(xiàn)代化建設(shè)的需要，所以選擇電機(jī)軟起動(dòng)沒(méi)備，是必然的發(fā)展趨勢(shì)。

 

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