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软启动的原理与运行特点
张家口变频器   2009-05-20 03:14:08 作者:SystemMaster 来源:宏远工控 文字大小:[][][]

一、前言
异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点,在各行各业中得到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流(一般为Ie的5~8倍),同时由于起动应力较大,使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定,既电机起动时的电网电压降不能超过15%。

解决办法有两个:
1、增大配电容量;
2、采用限制电机启动电流的起动设备;
如果仅仅为起动电机而增大配电容,从经济角度上来说,显然不可取。为此,人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备,过去人们多采用Y/△转换、自藕降压、磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用,但没有从根本上解决问题。

随着电力电子技术的快速发展,智能型软起动器得到广泛应用。智能型软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装备,又称为 Soft Starter。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机,而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数,如限流值、起动时间等。此外,它还具有多种对电机保护功能,这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。

二、起动性能的比较
软起动与传统的降压起动的性能指标见表1

三、工作原理与运行特点
三相交流异步电动机的起动转矩Ma直接与所加电压的二次方有关,也就是说,只要降低电机接线端子上的电压就会影响这些值。(见图1)软起动的工作原理是通过控制串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管的导通角使电机的端子电压从预先设定的值上升到额定电压。

1、软启动的主要起动方式有:
(1)电压双斜坡起动:如图3所示,在起动过成中,电机的输出力矩随电压增加,在起动时提供一个初始的起动电压Us,Us根据负载可调,将Us调到大于负载静摩擦力矩,使负载能立即开始转动。这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升(斜率可调),电机不断加速。当输出电压达到达速电压Ur时,电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测达速电压,当电机达到额定转速时,使输出电压达到额定电压。

(2)限流起动:就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长,知道输出电流达到预先设定的电流限值Im,然后保持输出电流I〈Im的条件下逐渐升高电压,直到额定电压,使电机转速逐渐升高,直到额定转速。

这种起动方式的优点是起动电流小,且可按需要调整。对电网影响小,其缺点是在起动时难以知道起动压降,不能充分利用压降空间。

(3)突跳起动:这些起动开始阶段,让晶闸管在极短的时间内全导通后回落,再按原设定的值线性上升,进入恒流起动,该起动方法适用于重载并需克服摩擦的起动场合。如我公司450HP的空压机电机的启动采用此方式,这样可以减少启动时的振动。如图4所示

2、软起动运行特点
(1)能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升,起动电流小,对电网无冲击电流,减小负载的机械冲击。
(2)起动电压上升斜率可调,保证了起动电压的平滑性,起动电压可依据不同的负载在30%~70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。
(3)可以根据不同的负载设定起动时间。
(4)起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。

四、软起动的应用场合
现在市场有多种型号的软起动可供用户选择,不同产品所具功能也不仅相同,选择是建议遵循下述原则。

原则上,异步电动机凡不需要调速的各种应用场合都可使用,适用于各种泵类负载或风机类负载,需要软起动与软停车(解决水锤效用)对于变负载工况、电动机长期处于轻载运行,只有短时或瞬间处于满负荷运行场合,应用软起动器(不带旁路接触器)则具有轻载节能的效果。

五、软起动MCC控制柜
MCC(Motor Control Center)控制柜,既电动机控制中心。软起动控制柜由以下几部分组成:
(1)输入端断路器;
(2)软起动器;
(3)软起动器旁路接触器;
(4)上侧控制电路(完成手动起动、遥控起动、软起动及直接起动等功能的选择与运行),有电压、电流显示和故障、运行、工作状态等信号显示。

软起动MCC控制柜进一步加以组合或用PLC逻辑控制,可以实现多种复合功能。用于大楼的消防系统与喷淋泵、生活泵等系统可以实现消防泵定时自动检测,定时自动关闭;加上相应的控制逻辑,则可以对消防泵及各个系统运转是否正常,实施平时检测时,定时低速低水压运行;在灭火时,则实施全速满载运行。将若干台电动机控制逻辑组合,可以组成生活泵系统或其他专用系统,按需要量逐次起动各台电机,也可逐次减少电机,实现最佳效率运行。还可以实现多台电机自动转换运行,使各电机都处于同等的运行寿命。

六、结束语
软起动器现已广泛用于冶金、钢铁、油田等各行各业,随着我国的经济的快速发展,高层建筑、商贸大厦、娱乐中心的现代化建筑越来越多。其空调和消防要求越来越高,而传统的降压起动设备由于固有的弱点,已无法满足现代化建筑的需要,所以选择智能型电动机起动设备,将是必然的发展方向。

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