李夢兆

摘 要：軟啟動器是現(xiàn)代工業(yè)控制中常用的設(shè)備，但在實際使用中可能會出現(xiàn)設(shè)備與對應(yīng)工況不匹配的現(xiàn)象，本文著重分析了一例通過加裝前置變壓器降壓運行軟啟動器控制模塊減少軟啟動器運行故障的改造革新。

關(guān)鍵詞：軟啟動器 前置變壓器 降壓運行

一、改造實施背景

軟啟動器（Soft Starter）是一種集電動機(jī)軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的電動機(jī)控制裝置。使用軟啟動器啟動電動機(jī)時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

自2008年進(jìn)行設(shè)備升級后，某國外品牌軟啟動器被大量應(yīng)用于水源地水源井控制系統(tǒng)中，用于控制水源井開停。隨著使用時間的增加，2010年開始出現(xiàn)部分水源井在運行時發(fā)生自動停機(jī)，軟啟動器控制模塊顯示為“被停止”的故障。而一旦顯示為“被停止”設(shè)備就無法再啟動，只能采取更換新的控制模塊的方法使設(shè)備重新運行。此后每年出現(xiàn)故障的模塊逐漸增多，至2014年已增至每年10余塊模塊需要更換，且一塊控制模塊的購買費用近萬元，不但增加了運營成本，而且嚴(yán)重影響供水設(shè)備的穩(wěn)定運行。

期間多次與設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行溝通，與其技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行分析。由于該品牌軟啟動器為進(jìn)口設(shè)備，為更進(jìn)一步檢測，設(shè)備供應(yīng)商將損壞的控制模塊送到該品牌生產(chǎn)地原廠進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果顯示：自動停機(jī)是控制模塊內(nèi)C6、C7電容器被擊穿所致，而C6、C7被擊穿的原因為電網(wǎng)波動造成的過流或過壓。

二、改造原理

經(jīng)多方查詢相關(guān)資料，多次和該設(shè)備供應(yīng)商相關(guān)技術(shù)人員溝通后，發(fā)現(xiàn)該軟啟動器控制模塊生產(chǎn)國電壓標(biāo)準(zhǔn)為110V，此產(chǎn)品主要供應(yīng)該國國內(nèi)使用。隨著市場的擴(kuò)大，該產(chǎn)品進(jìn)入到我國，為適應(yīng)不同市場兼容了220V。從此思路入手查閱了該產(chǎn)品的相關(guān)說明，發(fā)現(xiàn)該軟啟動器控制模塊雖然支持110～220V的AC輸入，但該產(chǎn)品控制模塊電源的最高輸入電壓僅為240V。

水源井群所在地一般為開闊平原地帶，雨季一般多雷雨，部分電網(wǎng)與農(nóng)電共用，電網(wǎng)質(zhì)量一般，電壓不穩(wěn)定。在這種情況下，電網(wǎng)中極易出現(xiàn)電涌。而電涌能對控制電路的IC等元件造成損壞，擊穿半導(dǎo)體器件，破壞元器件金屬化表層，破壞印刷電路板印刷線路或接觸點。

為此決定將目前控制模塊的運行電壓從220V調(diào)整到110V運行，這樣可以有效防止電網(wǎng)對設(shè)備的沖擊。即使有瞬時電壓過高的情況發(fā)生，但由于有變壓器的隔離和降壓作用，實際加之于控制模塊的供電升壓也不會超過上限240V，由此可以最大限度地保證設(shè)備供電在安全合理的范圍內(nèi)運行，見圖1。

三、具體改造

由于軟啟動器控制模塊對功率有一定要求，在查詢相關(guān)說明保留充分裕度的基礎(chǔ)上選取220V～110V額定功率為180W的變壓器。在充分考慮到實際工況和配電盤內(nèi)的安裝條件后，選取了220V～110V的R型變壓器，該型號變壓器除具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠等優(yōu)點外，還具有可定制功率的特點，正好滿足改造對于變壓器的要求。

線路改造中除軟啟動器控制模塊的控制電源電壓要改為110V，其對應(yīng)的啟動/停止控制結(jié)點的電壓也要相應(yīng)更改為110V。

控制端子說明見下表。

改造試點的選?。罕敬嗡x取的多口水源井均為數(shù)次出現(xiàn)軟啟動器控制模塊損壞，且在用控制模塊在2年以上的水源井。

具體改造的原理圖如圖2、圖3所示。

四、改造效果

經(jīng)過近一年的改造后運行，所有參與改造的軟啟動器并未再出現(xiàn)控制模塊故障，這也表明了加裝前置變壓器降壓運行軟啟動器控制模塊能有效抵御電網(wǎng)波動造成的過流或過壓燒毀設(shè)備的風(fēng)險，提高了水源井運行的穩(wěn)定性，也降低了運營成本。

（作者單位：北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司）