[摘要]介紹軟啟動器的工作原理，分析其在煤礦中的應(yīng)用前景，并對軟啟動器的節(jié)能及應(yīng)用中遇到的問題進行分析。

[關(guān)鍵詞]軟啟動器 工作原理 直啟與軟啟 一拖一 一拖多 節(jié)能

中圖分類號：TQ54 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2009）0720073－01

一、引言

軟啟動是在電源和電機之間串入軟啟動器的一種電機降壓啟動方式。軟啟動器在煤礦中作為皮帶、風(fēng)機、水泵等啟動開關(guān)，能夠減小沖擊電流，并有顯著的節(jié)能效果。同時由于其系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單、使用及維護方便、價格低廉等優(yōu)點，在煤礦中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

二、軟啟動的工作原理

軟啟動器主要由串接于電源與被控電動機之間，三對反并聯(lián)晶閘管調(diào)壓電路串接在電機定子的三相電路中，以單片機為控制核心。利用三對晶閘管的電子開關(guān)特性，控制其觸發(fā)脈沖的遲早來改變觸發(fā)角的大小，從而調(diào)節(jié)電動機定子的端電壓，從而實現(xiàn)電動機的調(diào)速。電動機啟動過程中，晶閘管的導(dǎo)通角逐漸增大，晶閘管的輸出電壓也逐漸增加，電動機從零開始加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，從而實現(xiàn)電動機的無級平滑啟動，電動機的啟動轉(zhuǎn)矩和啟動電流的最大值，可根據(jù)負載情況設(shè)定。軟啟動器具有過載保護、缺相保護、過熱保護。

電機軟啟動技術(shù)成功的解決了交流電動機啟動時造成較大的啟動電流，對供電電壓質(zhì)量影響和供電線路電耗增大以及對機械設(shè)備沖擊等問題，現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的電動機軟啟動器是傳統(tǒng)的Y-△啟動、自耦變壓器啟動理想的換代產(chǎn)品。

三、軟啟動的應(yīng)用分析

當(dāng)供電系統(tǒng)中有較大功率電動機，可能會對供電系統(tǒng)其他用戶產(chǎn)生影響時，為了保證其他負荷的用電質(zhì)量，就可采用軟啟動器。以數(shù)字式軟啟動器為核心，輔以輸入端斷路器、軟啟動器、旁路接觸器，以及二次側(cè)電路組成電動機控制柜，可以完成兩地控制，多種控制方式選擇，另外可顯示電流、電壓值和故障報警、運行狀態(tài)等信息。

（一）軟啟動器在煤礦中的應(yīng)用情況

軟啟動器廣泛應(yīng)用于煤礦風(fēng)機，皮帶、水泵、架空乘人裝置等設(shè)備的啟動，且具有以下優(yōu)點：

1．限制啟動電流，防止沖擊轉(zhuǎn)矩；

2．電路結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用、維護方便；

3．節(jié)能效果顯著；

4．價格低廉。

（二）應(yīng)用實例：帶式輸送機的改造

皮帶情況：帶式輸送機輸送長度為700米，輸送寬度為1.4米，最大輸送傾斜度約為18度；雙電機驅(qū)動，單臺電機功率為200KW，三班制運行，交接班時間停機2小時，一天正常啟動3次；正常啟動時為空載。

改造前：驅(qū)動裝置以電機、限矩型液力耦合器、減速機、驅(qū)動輥組成，雖然這一驅(qū)動組合在啟動時可以實現(xiàn)軟啟動，但由于啟動過程的不可控性和其限矩型液力耦合器的固有特性，啟動時出現(xiàn)脈沖式的沖擊抖動現(xiàn)象，啟動平穩(wěn)性差，沖擊大，輸送帶橫向裂紋多，易出現(xiàn)斷帶事故。

經(jīng)過調(diào)研后，加裝帶式輸送機多電機驅(qū)動自控調(diào)速啟動系統(tǒng)對電氣控制系統(tǒng)進行改造。該系統(tǒng)具有啟停時間可調(diào)、故障監(jiān)控和自動保護等多種功能，所有設(shè)備運行參數(shù)在中控室里集中顯示、自動記錄和異常報警，避免了各類事故的發(fā)生。

改造后運行近三年，完全消除了啟動沖擊對輸送帶造成的機械損傷。

1．使用近三年，未發(fā)生過斷帶故障。

2．系統(tǒng)無論在空載模式或帶載模式啟動都很平穩(wěn)。

3．利用系統(tǒng)調(diào)速功能設(shè)定帶速保證了設(shè)備的日常檢修及安全運行。

由于突發(fā)故障的減少、驗帶工作的日常化、程序化，提高了設(shè)備運行管理的計劃性和維修效率，改造后的帶式輸送機的產(chǎn)能得到了很大的提高。

四、軟啟動器的節(jié)能原理分析

設(shè)備在欠負載的情況下，電機銅損、鐵損比例增加，功率因數(shù)下降，電機有效用電率降低，在輕載時如果降低輸入電壓，減小電機主磁通，電機的鐵心損耗及磁化電流將減小，從而電機的效率、功率因數(shù)將得到提高，這就是軟啟動器節(jié)能運行的基本原理。具有節(jié)能功能的軟啟動器可對電機電流、功率因數(shù)進行監(jiān)視，控制電動機端電壓變化，使其在欠載或空載的情況下調(diào)整電動機上的電壓，使其產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，從而達到節(jié)能的目的。

軟啟動的節(jié)能效果在設(shè)備中低負荷率，中低功率因數(shù)時，具有較好的節(jié)能效果。

五、軟啟動器應(yīng)用中若干問題的探討

（一）選擇直接啟動與軟啟動的原則

直接啟動即全壓啟動，啟動方法簡單，但交流異步電機啟動電流大，一般為電機額定電流的4-7倍，過大的啟動電流導(dǎo)致礦井供電線路產(chǎn)生較大的壓降，影響電網(wǎng)上其他設(shè)備的正常運行，國標(biāo)要求是直接啟動的啟動電流在電網(wǎng)中引起的電壓降不超過電網(wǎng)中額定電壓的10%（頻繁啟動）或15%（不頻繁啟動）就允許直接啟動，但是在實際工程中還應(yīng)綜合考慮負載場合等因素，如中大容量電機的傳動系統(tǒng)，直接啟動時很大的突跳轉(zhuǎn)矩沖擊使軸承、齒輪磨損加重甚至損壞，減速箱故障率高，皮帶磨損加重甚至經(jīng)常拉斷，同時過大的機械沖擊大大降低機械設(shè)備壽命，很大的沖擊電流導(dǎo)致電機繞組絕緣老化，電器設(shè)備壽命下降，設(shè)備維護率高，從而嚴重影響生產(chǎn)，所以一般工業(yè)生產(chǎn)中相對較大功率的電機在經(jīng)濟允許的條件下盡量采取軟啟動方式。

（二）一拖一與一拖多控制方案的選擇

一般情況下應(yīng)采用一臺軟啟動器拖動一臺電機的方案即一拖一控制方案，尤其是對負載等級要求較高的場合如風(fēng)機、水泵連續(xù)性生產(chǎn)的設(shè)備等，這種方案的電氣主回路及控制回路接線非常簡單同時大多品牌的軟啟動器具有過流、缺相、過載、等多種保護功能，可對電機實施在線保護，充分發(fā)揮軟啟動器的軟啟、軟停及綜合保護功能。

在負載等級要求一般，允許短時停機或負荷不大的設(shè)備（一般性負載），如負載較小的皮帶、架空乘人裝置等非連續(xù)性生產(chǎn)的一般性負載等，為節(jié)省設(shè)備投資可采用一臺軟啟動器循環(huán)拖動多臺電機負載的方案。理論上一臺軟啟動器可循環(huán)拖動任意臺電機，實際生產(chǎn)中采用一臺軟啟動器拖動兩臺、三臺電機負載的情況為多。

六、結(jié)語

軟啟動在改善電網(wǎng)運行質(zhì)量，延長設(shè)備使用壽命及節(jié)能降耗方面具有很好的效果，其在煤礦的應(yīng)用將會越來越廣泛。

作者簡介：

鐘兆華（1981-），男，畢業(yè)于山東科技大學(xué)電氣自動化專業(yè)，本科學(xué)歷，現(xiàn)工作于山東新查莊礦業(yè)有限責(zé)任公司機電科，助理工程師。