1 引言
異步電動機(jī)以其優(yōu)良的性能及無需維護(hù)的特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動時要產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為額定電流ie的4～7倍)，同時由于起動電應(yīng)力較大，使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:當(dāng)電機(jī)頻繁起動時，所造成的壓降不宜低于10%;不頻繁起動時，壓降不低與20%;不頻繁起動，且與照明或其他對電壓波動敏感的負(fù)荷合用變壓器時，電機(jī)起動時的電網(wǎng)電壓降不能超過15%。解決辦法有兩個:一是增大配電容量;二是采用限制電機(jī)啟動電流的起動設(shè)備。
如果僅僅為起動電機(jī)而增大配電容量，從經(jīng)濟(jì)角度上來說，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機(jī)起動電流的起動設(shè)備，過去多采用y/△降壓、自耦變壓器降壓、磁控降壓等方式來實(shí)現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒有從根本上解決問題。
隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動器得到廣泛應(yīng)用。智能型軟起動器(soft starter)是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝備。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機(jī)，而且可根據(jù)電動機(jī)負(fù)載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。此外，它還具有多種對電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備的諸多弊端。
2 工作原理與運(yùn)行特點(diǎn)
現(xiàn)以allen-bradley公司smc dialog plustm系列交流電機(jī)軟起動器為例來說明工作原理和運(yùn)行特點(diǎn):
三相交流異步電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩ms直接與所加電壓的平方成正比，也就是說，只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會影響這些值。(見圖1)
圖1 降低電機(jī)端子上的電壓時啟動轉(zhuǎn)矩ms和啟電流is的特性
軟起動器的工作原理是通過控制串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。圖2示出了smc dialog plustm系列交流電機(jī)軟起動器系列軟起動器控制系統(tǒng)框圖。
2.1 軟啟動的主要起動方式
(1) 電壓雙斜坡起動:如圖3所示，在起動過程中，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓us, us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將us調(diào)到大于負(fù)載靜摩擦轉(zhuǎn)矩，使負(fù)載能立即開始轉(zhuǎn)動。這時輸出電壓從us開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ur時，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
圖2 軟啟動的控制框圖
(2) 限流起動:就是電機(jī)的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值(im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值im，然后保持輸出電流i<im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。
圖3 軟啟動輸出特性
這種起動方式的優(yōu)點(diǎn)是起動電流小，且可按需要調(diào)整，對電網(wǎng)影響小。其缺點(diǎn)是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。
(3) 突跳起動:在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流起動，該起動方法適用于重載并需克服靜摩擦轉(zhuǎn)矩的起動場合。如我公司450hp的空壓機(jī)電機(jī)的啟動采用此方式，這樣可以減少啟動時的振動。如圖4所示。
圖4 帶突跳的軟啟動輸出特性
2.2 軟起動運(yùn)行特點(diǎn)
(1) 能使電機(jī)起動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動電流小, 對電網(wǎng)無沖擊電流，減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。
(2) 起動電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動電壓的平滑性，起動電壓可依據(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) 可以根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定起動時間。
(4) 起動器還具有可控硅短路保護(hù)、缺相保護(hù)、過熱保護(hù)、欠壓保護(hù)。
3 軟起動器的應(yīng)用場合
現(xiàn)在市場有多種型號的軟起動器可供用戶選擇，不同產(chǎn)品所具功能也不僅相同，選擇時建議遵循下述原則。
原則上，異步電動機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可使用，適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載，需要軟起動與軟停車(解決水錘效應(yīng))對于變負(fù)載工況、電動機(jī)長期處于輕載運(yùn)行，只有短時或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場合，應(yīng)用軟起動器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。
4 軟起動mcc控制柜
mcc(motor control center)控制柜，既電動機(jī)控制中心。軟起動控制柜由以下幾部分組成:
(1) 輸入端斷路器;
(2) 軟起動器;
(3) 軟起動器旁路接觸器;
(4) 上側(cè)控制電路(完成手動起動、遙控起動、軟起動及直接起動等功能的選擇與運(yùn)行)，有電壓、電流顯示和故障、運(yùn)行、工作狀態(tài)等信號顯示。
軟起動mcc控制柜進(jìn)一步加以組合或用plc邏輯控制，可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合功能。用于大樓的消防系統(tǒng)與噴淋泵、生活泵等系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)消防泵定時自動檢測，定時自動關(guān)閉;加上相應(yīng)的控制邏輯，則可以對消防泵及各個系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，實(shí)施平時檢測，定時低速低水壓運(yùn)行;在滅火時，則實(shí)施全速滿載運(yùn)行。將若干臺電動機(jī)控制邏輯組合，可以組成生活泵系統(tǒng)或其他專用系統(tǒng)，按需要量逐次起動各臺電機(jī)，也可逐次減少電機(jī)，實(shí)現(xiàn)最佳效率運(yùn)行。還可以實(shí)現(xiàn)多臺電機(jī)自動轉(zhuǎn)換運(yùn)行，使各電機(jī)都處于同等的運(yùn)行時間。
5 結(jié)束語
軟起動器現(xiàn)已廣泛用于冶金、鋼鐵、油田等各行各業(yè)，隨著我國的經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑、商貿(mào)大廈、娛樂中心的現(xiàn)代化建筑越來越多。其空調(diào)和消防要求越來越高，而傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備，已無法滿足需要，所以選擇智能型電動機(jī)起動設(shè)備，將是必然的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
[1] 崔 力，徐甫榮. 交流異步電動機(jī)軟啟動及優(yōu)化控制及研究[j]. 變頻器世界,2001,8.
[2] gb12497-1995. 三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[s].
[3] smc dialog plustm controller user manual[z]. 1997,6.
作者簡介
牛 濤 男 工程師 現(xiàn)就職于深圳賽格日立彩色顯示器件有限公司, 從事供配電技術(shù)及變頻節(jié)能技術(shù)的改造工作。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
|
|
|
|
|
|
|
|