董武創(chuàng)

（西寧特鋼集團(tuán)有限公司，青海 西寧 810005）

西寧特鋼一軋1.5M熱鋸電機(jī)型號(hào)是JS126－4 225 kW，以前是以電阻的降壓起動(dòng)，通過(guò)時(shí)間設(shè)定短接電阻，達(dá)到電機(jī)以全電壓運(yùn)行的目的。因該控制故障率高，電機(jī)燒損頻繁，起動(dòng)時(shí)會(huì)造成電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，為此，在設(shè)備改造中采用丹佛斯MCD3000軟起動(dòng)器的起動(dòng)方案，替代原有的降壓起動(dòng)，很好的克服了原有設(shè)備的缺點(diǎn)。

1 軟啟動(dòng)器技術(shù)性能分析

1.1 變頻調(diào)速起動(dòng)

VVVF變頻器是Variable Voltage and Variable Frequency的縮寫(xiě)，意為改變電壓和頻率。它的基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

圖1 基本結(jié)構(gòu)

它的工作原理是根據(jù)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)或工作時(shí)的實(shí)際需要適當(dāng)?shù)母淖冚斎腚娫吹碾妷汉皖l率，使電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)或調(diào)速運(yùn)行。適用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大的負(fù)載。

1.2 晶閘管軟啟動(dòng)器

軟啟動(dòng)器是一種集電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)、軟停止和多種保護(hù)功能于一體的電動(dòng)機(jī)控制裝置，英文名稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。軟起動(dòng)器分五種控制：①限流起動(dòng)，其為限制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，主要用在輕載起動(dòng)的負(fù)載，降低起動(dòng)壓降。②斜坡電壓起動(dòng)，起動(dòng)電壓由小到大成斜坡線性上升，它將傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)從有級(jí)變成了無(wú)級(jí)，主要用在重載起動(dòng)。③轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)，用于重載起動(dòng)，它使電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑柔性好，同時(shí)降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動(dòng)方式。④轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)，與轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)相仿，也用在重載起動(dòng)，不同的是在起動(dòng)瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電動(dòng)機(jī)靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短啟動(dòng)時(shí)間，但是突跳會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負(fù)荷，使用時(shí)要特別注意。⑤電壓控制起動(dòng)，用在輕載起動(dòng)場(chǎng)合，在保證電壓降下發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的輕載起動(dòng)方式。1.5 M熱鋸電機(jī)屬于輕載起動(dòng)，所以選擇限流起動(dòng)方式，降低起動(dòng)壓降，降低電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。

1.3 經(jīng)濟(jì)性

采用變頻器調(diào)速起動(dòng)比晶閘管智能軟起動(dòng)器的投資費(fèi)用高兩到三倍，根據(jù)單位的實(shí)際情況，從現(xiàn)設(shè)備的電控改造需要及經(jīng)濟(jì)看，比較適合晶閘管智能軟起動(dòng)器。最后決定采用晶閘管智能軟起動(dòng)器為電壓控制的起動(dòng)型的軟起動(dòng)設(shè)備。

2 晶閘管軟起動(dòng)器

2.1 晶閘管軟起動(dòng)器工作原理

晶閘管軟起動(dòng)器控制原理圖見(jiàn)圖 2，它采用三相平衡調(diào)壓式主回路，將三對(duì)反并聯(lián)的大功率晶閘管串接在電動(dòng)機(jī)的三相電路上，通過(guò)限制電流大小及起動(dòng)時(shí)間，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的目的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成達(dá)到較高轉(zhuǎn)速后，閉合三相旁路接觸器 KM，短接晶閘管，使電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，以避免晶閘管元件的持續(xù)損耗。從圖2可以看出，主回路晶閘管電子限流裝置，由VT1~VT6組成，另外，利用2個(gè)電流互感器來(lái)完成三相定子電流檢測(cè)，通過(guò)與設(shè)定比較、判斷得出：當(dāng)起動(dòng)時(shí)間超過(guò)設(shè)定值時(shí)，起動(dòng)停止，需要將起動(dòng)電流調(diào)高，再進(jìn)行起動(dòng)。

圖2 晶閘管軟起動(dòng)器工作原理

若三相啟動(dòng)電流不平衡，通過(guò)設(shè)定延時(shí)后，電流不平衡一直存在，則停止起動(dòng)。另外該軟起動(dòng)器還提供軟停車(chē)功能即直流制動(dòng)的功能。軟起動(dòng)器可減少電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)或降壓?jiǎn)?dòng)引起的電網(wǎng)壓降，使之不影響其它共網(wǎng)電氣設(shè)備運(yùn)行，可減少電動(dòng)機(jī)沖擊電流，沖擊電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)局部溫升過(guò)大，降低電動(dòng)機(jī)使用壽命；可減少電動(dòng)機(jī)起動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械沖擊力，沖擊力會(huì)加速傳動(dòng)機(jī)械磨損；可減少電磁干擾，沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。

2.2 晶閘管軟起動(dòng)器的選用

因1.5M熱鋸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，所以需要選擇恒流型軟啟動(dòng)器，以適應(yīng)較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，所以選用丹佛斯MCD3000軟起動(dòng)器。丹佛斯 MCD3000軟起動(dòng)器采取全電壓起動(dòng)，即在起動(dòng)過(guò)程中保護(hù)起動(dòng)電流不變（圖3），直到電動(dòng)機(jī)接近同步轉(zhuǎn)速后，通過(guò)時(shí)間控制將旁路接觸器吸合，同時(shí)維持電子系統(tǒng)保護(hù)（當(dāng)旁路時(shí)）。此方案的特點(diǎn)是降低晶閘管的熱損耗，提高其工作效率又使電網(wǎng)避免了諧波污染。

2.3 MCD3000軟起動(dòng)器特點(diǎn)

MCD3000軟起動(dòng)，在保證轉(zhuǎn)矩的同時(shí)，采用轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)速上升較為平穩(wěn)而且快，損耗更低，具有電動(dòng)機(jī)和軟起動(dòng)器綜合保護(hù)功能，能全時(shí)連續(xù)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)電流，提供了電動(dòng)機(jī)可靠和完整保護(hù)，這種保護(hù)在旁路接觸器吸合后仍起作用。

2.4 應(yīng)用效果

應(yīng)用效果，見(jiàn)圖3。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)一年多的運(yùn)行，表明該裝置可靠性高，性能完善，能滿足生產(chǎn)要求，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）使用軟起動(dòng)器后，起動(dòng)電流明顯降低（見(jiàn)表 1），避免了更換大一級(jí)的動(dòng)力變壓器，減少了配電室容量與增容投資。

表1

（2）軟起動(dòng)器實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速較平穩(wěn)起動(dòng)，提高了1.5M熱鋸的使用率，降低了電機(jī)燒損及熱停機(jī)時(shí)間。

（3）使用軟起動(dòng)后，有效地保護(hù)了電網(wǎng)及其它用電設(shè)備的安全。

圖3 應(yīng)用效果

1 丹佛斯軟啟動(dòng)器操作說(shuō)明

2 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì).鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)（下冊(cè)）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996