曾曉立，李　成（昆明冶研新材料股份有限公司，云南　曲靖　655011）

電子軟起動(dòng)器的應(yīng)用

曾曉立，李成
（昆明冶研新材料股份有限公司，云南曲靖655011）

目前電子軟起動(dòng)器多采用單片機(jī)等微處理器作為核心控制部件，同時(shí)配合硬件電路，具備多種樣式的檢測(cè)方式以及軟件算法。實(shí)踐中，通過(guò)嚴(yán)格控制晶閘管等電力電子受控元件，可以確保軟起動(dòng)器的高控制精度，顯示方式也呈現(xiàn)出多樣性。對(duì)于比較高端的電子軟起動(dòng)器而言，附帶有遠(yuǎn)程控制、通訊等功能，從而使軟起動(dòng)器可以更加便捷地應(yīng)用在各系統(tǒng)之中，大大提高了利用率和范圍。本文將對(duì)電子軟啟動(dòng)器的基本原理、特點(diǎn)進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上就其應(yīng)用實(shí)踐，談一下個(gè)人的觀點(diǎn)和認(rèn)識(shí)，僅供參考。

電子軟啟動(dòng)器；原理；特點(diǎn)；應(yīng)用

0　引言

從目前國(guó)內(nèi)電機(jī)起動(dòng)領(lǐng)域來(lái)看，仍有很多直接全壓起動(dòng)以及自耦變壓器，這些都是較為傳統(tǒng)的起動(dòng)形式。就傳統(tǒng)的起動(dòng)形式來(lái)看，主要的問(wèn)題是起動(dòng)時(shí)電流過(guò)大，導(dǎo)致電壓下降過(guò)大，嚴(yán)重影響同網(wǎng)絡(luò)上的其他電器設(shè)備。如果不及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行應(yīng)對(duì)，則可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

1　電子軟啟動(dòng)器基本原理

1.1優(yōu)選軟啟動(dòng)器

實(shí)踐中可以看到，軟起動(dòng)器應(yīng)用方便會(huì)計(jì)，而且安全可靠，這是傳統(tǒng)起動(dòng)器無(wú)法比擬的。現(xiàn)代的電子軟啟動(dòng)器，采用的是數(shù)字化、智能化控制模式，其智能中心主要是單機(jī)片，而且主要的執(zhí)行元件是可控硅模。軟啟動(dòng)器的性能良好，應(yīng)用非常廣泛，適用于多種荷載的異步電動(dòng)機(jī)管控；由于其不會(huì)產(chǎn)生二次沖擊電流，對(duì)被控制系統(tǒng)具有良好的保護(hù)作用，因此多數(shù)領(lǐng)域都選擇該種類型的啟動(dòng)方式。值得一提的是軟啟動(dòng)方式并非一種，比如磁控降壓、電子軟起動(dòng)方式。對(duì)于磁控降壓軟起動(dòng)而言，較之于傳統(tǒng)電抗器降壓起動(dòng)模式、基本原理而言，存在著較大的相似性。二者相比，電子軟起動(dòng)方式更加靠譜，不僅可以有效實(shí)現(xiàn)根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載特性對(duì)起動(dòng)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行調(diào)控（比如起動(dòng)實(shí)踐、限流值等），而且還有效地實(shí)現(xiàn)了起動(dòng)過(guò)程中的無(wú)沖擊、平滑起動(dòng)電機(jī)之目的。從實(shí)踐來(lái)看，該種性能的軟起動(dòng)器，已經(jīng)成為人類起動(dòng)史上的一大突破。從前該種起動(dòng)器僅存在于想象之中，而現(xiàn)在成了實(shí)現(xiàn)，電子軟起動(dòng)器已經(jīng)成為啟動(dòng)器領(lǐng)域的不二選擇。

1.2電子軟起動(dòng)器的基本原理

對(duì)于電子軟啟動(dòng)器而言，其主要是利用了串接在被控電機(jī)、電源間的三相晶閘（采用的是反并聯(lián)模式）調(diào)壓，并且通過(guò)對(duì)晶閘管導(dǎo)通角進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，從而使電機(jī)端子上的電壓能夠從預(yù)定值，逐漸上升至額定電壓值，該種起動(dòng)方式能夠有效提高電壓。該種起動(dòng)方式的主要特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、定子電壓平方之間，成正比例關(guān)系。實(shí)踐中可以看到，該種特殊的原理使得軟起動(dòng)器的起動(dòng)方式有更多的類型。第一種類型，限流起動(dòng)。在電機(jī)起動(dòng)前，進(jìn)行電流設(shè)置，一般為380伏。起動(dòng)電機(jī)時(shí)，隨著電壓的不斷增大，電流也隨之增大。在此過(guò)程中，需要注意的是電流增大的同時(shí)，不能超過(guò)預(yù)先設(shè)定值（即上述380伏）。當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)定的額定電壓時(shí)，電機(jī)就會(huì)達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速。從實(shí)踐來(lái)看，該種起動(dòng)方式通常應(yīng)用于輕載起動(dòng)負(fù)荷形態(tài)；第二種類型，斜坡電壓起動(dòng)。在起動(dòng)動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)輸出力矩會(huì)隨電壓的不斷增加而增加這一特性，在起動(dòng)電機(jī)時(shí)給電機(jī)賦予初始電壓，然后使電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)；輸出電壓逐漸上升到額定值時(shí)，轉(zhuǎn)速（電機(jī)轉(zhuǎn)速）也就基本上達(dá)到了額定值，起動(dòng)方式比較適合于重載起動(dòng)；第三種類型，電壓控制起動(dòng)。該種起動(dòng)方式在確保起動(dòng)壓降下，可以充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而縮短時(shí)間，這也是當(dāng)前公認(rèn)的起動(dòng)形式。對(duì)于電子軟起動(dòng)方式而言，其中還包含了兩種，即轉(zhuǎn)矩控制與軟起動(dòng)。對(duì)于轉(zhuǎn)矩控制起而言，它是最理想的重載啟動(dòng)方式；在軟起動(dòng)過(guò)程中，調(diào)節(jié)電流，使之在額定電流2至5倍之間，轉(zhuǎn)矩在額定轉(zhuǎn)矩的1倍以內(nèi)變化。從表象來(lái)看，雖然貌似已經(jīng)超過(guò)了額定電流，但較之于硬啟動(dòng)超出額定電流5至8倍比較，當(dāng)然是一種非常理想的啟動(dòng)形式。

對(duì)于軟起動(dòng)器而言，除起動(dòng)方式比較多以外，停機(jī)方式也有多種選擇，比如自由停機(jī)、制動(dòng)停機(jī)以及軟停機(jī)等。其中，自由停機(jī)就是使軟起動(dòng)器在慣性的作用下停止；軟停機(jī)，主要是將額定電壓根據(jù)時(shí)間要求，逐漸降至初始時(shí)的電壓，這樣可以讓機(jī)器停止輸出；制動(dòng)停機(jī)，主要是在人的作用下，通過(guò)輸入直流電，加速制動(dòng)。從實(shí)踐效果來(lái)看，該種種類的起動(dòng)、制動(dòng)方式，可以有效適應(yīng)所有狀況，也正是因此電子軟起動(dòng)器成了當(dāng)今社會(huì)的起動(dòng)器首選。

2　電子軟起動(dòng)器特性

電子軟起動(dòng)器作為當(dāng)前國(guó)內(nèi)最為先進(jìn)、最流行的一種異步軟起動(dòng)控制器，它集電子軟起動(dòng)、輕載節(jié)能以及軟停機(jī)和多保護(hù)功能于一體。較之于傳統(tǒng)起動(dòng)模式而言，最為突出的優(yōu)點(diǎn)和特性如下：電子軟起動(dòng)器，采用的是無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)形式，可連續(xù)而又穩(wěn)定的對(duì)電機(jī)起動(dòng)進(jìn)行控制；而傳統(tǒng)的起動(dòng)調(diào)節(jié)，采用的是分檔形式，即有級(jí)調(diào)節(jié)。同時(shí)，電子然啟動(dòng)器還具有沖擊轉(zhuǎn)矩以及沖擊電流小等特點(diǎn)。在電機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，電子軟起動(dòng)器通過(guò)不斷增大晶閘管導(dǎo)通角，逐漸改變起動(dòng)電流，并將其限制在一定的范圍之內(nèi)，可對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行有效控制，使其能夠平滑上升，對(duì)操作人員、傳動(dòng)機(jī)械設(shè)備，起到很好的保護(hù)作用。電子軟起動(dòng)的另一個(gè)特點(diǎn)就是恒流起動(dòng)，可有效地引入電流閉環(huán)管控，從而使電機(jī)在實(shí)際起動(dòng)時(shí)一直保持一種恒流狀態(tài)，而且能夠保證電機(jī)安全平穩(wěn)的起動(dòng)。實(shí)踐中，根據(jù)荷載情況、電網(wǎng)繼電保護(hù)等，自由、無(wú)級(jí)調(diào)整，直到達(dá)到最佳起動(dòng)電流。該種軟起動(dòng)器的外觀體積比較小，單個(gè)開(kāi)關(guān)柜可以放多臺(tái)起動(dòng)器，這樣能夠有效節(jié)省工程造價(jià)，而且能夠降低故障率以及維修費(fèi)用。軟起動(dòng)器可以直接對(duì)計(jì)算機(jī)通訊進(jìn)行管控，從而為智能化控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3　應(yīng)用實(shí)例

3.1軟起動(dòng)器在某水煤漿項(xiàng)目中的應(yīng)用

某公司在改造1#鍋爐時(shí)，采用的是水煤漿技術(shù)手段。在該項(xiàng)目中，鍋爐送風(fēng)、引風(fēng)機(jī)功率調(diào)整至220千瓦、160千瓦。上述電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，采用的都是軟啟動(dòng)器，型號(hào)是ATS 48C79Q、ATS 48C32Q兩種。軟起動(dòng)電流不超過(guò)額定電流的5倍，可有效滿足運(yùn)行規(guī)范。起動(dòng)任務(wù)完成以后，旁路接觸器就會(huì)發(fā)出動(dòng)作，此時(shí)軟起動(dòng)器就會(huì)退出運(yùn)行。

3.2ATS 48系列軟起動(dòng)器的特點(diǎn)分析

該系列的軟起動(dòng)器，是一種高可靠性，而且性價(jià)比比較高的軟起動(dòng)器，較之于其他產(chǎn)品，優(yōu)點(diǎn)非常的多，具體分析如下：?jiǎn)?dòng)電流時(shí)，能夠有效調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流，在150%-700%范圍之內(nèi)，具體參數(shù)依負(fù)載而定。同時(shí)，軟啟動(dòng)器的保護(hù)和自診斷能力非常強(qiáng)大，該設(shè)備具有過(guò)熱保護(hù)功能，而且對(duì)過(guò)電流能夠進(jìn)行有效的保護(hù)和缺相保護(hù)。在此過(guò)程中，采用代碼形式，明確顯示故障，有利于電動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行，而且維修也比較方便。在該裝置運(yùn)行過(guò)程中，還可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行狀況，設(shè)定斜坡加減速時(shí)間，以便于能夠有效利用。根據(jù)菜單參數(shù)，進(jìn)行很對(duì)象的設(shè)定。在軟停止時(shí)，采用動(dòng)力和自由兩種停止方式。該裝置上，帶了數(shù)字量I/0單元，而且有啟動(dòng)和停止，同時(shí)還包括故障報(bào)警信號(hào)輸出，便于使用。為了能夠更加方便用戶利用，該裝置中取消了調(diào)整電位器，全部參數(shù)調(diào)整均在操作界面中利用鍵盤進(jìn)行調(diào)整，這也確保了參數(shù)調(diào)整的精確性。如圖1所示，CL1、CL2兩個(gè)端子即軟起動(dòng)器運(yùn)行時(shí)的工作電源；其中，R1A、R1C是內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)。當(dāng)按鈕S2啟動(dòng)時(shí)，輔助繼電器（R1）通電，常開(kāi)觸點(diǎn)（R1A以及R1C）就會(huì)閉合，接觸器（KM1）吸合。

3.3軟起動(dòng)器應(yīng)用時(shí)需考慮問(wèn)題

第一，電子軟起動(dòng)器電氣元件、接線排列。電子軟起動(dòng)器元件、電氣接線之間有效排列，對(duì)軟啟動(dòng)器帶旁路接觸器的控制非常重要。實(shí)際操作過(guò)程中，為了能夠確保電子式軟起動(dòng)器電氣接線、元件之間實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，而且可以靈活適應(yīng)各種變化，電子軟起動(dòng)器接線、元件之間，堅(jiān)持有效排列基本原則，并且創(chuàng)設(shè)理想的電子軟起動(dòng)器電氣接線、元件的排列，這對(duì)電子軟起動(dòng)器科學(xué)應(yīng)用非常有利。定期對(duì)電子軟起動(dòng)器外的灰塵進(jìn)行徹底清理，并且對(duì)電子軟起動(dòng)器接線端子的機(jī)械零部件油泥進(jìn)行清擦，對(duì)電子軟起動(dòng)器接線盒接線螺絲進(jìn)行檢查，以免出現(xiàn)松動(dòng)、燒傷現(xiàn)象。及時(shí)清擦電子式軟啟動(dòng)器設(shè)備的外部灰塵，檢查電線絕緣情況以及電機(jī)繞組是否干燥。確保電子軟起動(dòng)器接地線良好的連接，對(duì)電子軟起動(dòng)器軸承進(jìn)行及時(shí)的檢查、維護(hù)。

第二，優(yōu)選軟起動(dòng)器。在選擇低壓軟起動(dòng)器時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的起動(dòng)負(fù)荷、電網(wǎng)容量以及起動(dòng)頻繁程度進(jìn)行全面考慮。通常情況下，較輕的起動(dòng)載荷裝置，如果不能帶載起動(dòng)的壓縮機(jī)、水泵類以及短距離皮帶機(jī)，則建議采用斜坡電壓型、限流型軟起動(dòng)器。該種起動(dòng)負(fù)載較輕裝置時(shí)，可根據(jù)額定功率優(yōu)選軟起動(dòng)器——選用樣本要求的相同容量軟起動(dòng)器即可滿足需求。就重起動(dòng)負(fù)載裝置而言，比如破碎機(jī)、大型風(fēng)機(jī)以及需帶載渣漿泵長(zhǎng)啟動(dòng)負(fù)荷較重的裝置，特別是功率相對(duì)較大的裝置，建議選用限流性突跳加斜坡電壓型軟起動(dòng)器。對(duì)于該種類型的起動(dòng)負(fù)載設(shè)備而言，應(yīng)當(dāng)選擇稍等額定功率的軟起動(dòng)器。

第三，隔離電器以及熔斷器。軟起動(dòng)柜內(nèi)的隔離電器，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選斷路器以及半導(dǎo)體快速熔斷器，形成一個(gè)組合，并作為軟起動(dòng)器檢修隔離以及晶閘管保護(hù)。對(duì)于熔斷器而言，其限流功能，較之于晶閘管保護(hù)應(yīng)當(dāng)比斷路器更加安全可靠。從快速熔斷器規(guī)格來(lái)看，額定電流優(yōu)選過(guò)程中，采用的基本原則是裝置啟動(dòng)時(shí)不被熔斷。在裝置安裝位置，出現(xiàn)最小短路電流時(shí)，一定要確?？煽咳蹟?。在選擇快速熔斷器額定電流時(shí)，通常選用額定電流的2倍左右。

4　結(jié)束語(yǔ)

總而言之，電子軟起動(dòng)器的選型與應(yīng)用，在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，而且能夠有效推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，其作用不可小覷。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的水平的不斷提高，電子軟起動(dòng)器得以升級(jí)，而且不斷的更新?lián)Q代，科學(xué)合理的選用電子軟起動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)電子軟起動(dòng)器電氣元件、接線有效排列，對(duì)于實(shí)現(xiàn)同容量狀態(tài)下的軟起動(dòng)，具有非常重要的作用。同時(shí)，還可以有效防止負(fù)載裝置出現(xiàn)反復(fù)故障問(wèn)題，確保電子軟起動(dòng)器運(yùn)行的安全可靠性。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.130