淺談數字式軟起動器的應用

　　摘要：電動機的起動是電機控制的一個重要內容，改善電動機的起動性能是人們不斷研究和探討的一個問題，并不斷取得新的成果。
　　
　　電動機的起動方式可分為全壓起動（即直接起動）和降壓起動兩種。
　　
　　全壓起動是一種zui簡單的起動方法。起動時，把全部電源電壓直接加到電動機的定子繞組，這時起動電流較大，可達額定電流的5～8倍。經常起動的電動機，過大的起動電流將造成電動機發(fā)熱，影響電機壽命；同時電動機繞組在電動力的作用下，會發(fā)生變形，可能造成短路而燒壞電機；過大的起動電流，會使線路壓降增大，造成電網電壓顯著下降而影響接在同一電網的其他電動機的工作，有時甚至使它們停下來或無法正常工作。
　　
　　《民用建筑電氣規(guī)范》中第10、2、1、5規(guī)定：“由公用低壓網絡供電時，容量在11kW及以下者，可全壓起動；由居住區(qū)變電所低壓配電裝置供電時，容量在15kW及以下者可全壓起動。容量大于以上規(guī)定者，就應采用降壓起動。”
　　
　　傳統的降壓起動方式有自耦變壓器降壓起動、星三角轉換降壓起動、延邊三角形降壓起動等。但這些起動方式各有其優(yōu)缺點，且每種方式對電動機的結構形式、負載的性質都有其特殊的要求，因此實際應用中具有許多限制條件。由此軟起動器便應運而生。常用的軟起動器有數字式和磁控式兩種在此僅談談數字式軟起動器。
　　
　　1、數字式軟起動器的工作原理及特點交流鼠籠式電動機軟起動技術，成功地解決了交流電動機起動時造成的較大起動電流對供電電壓質量的影響和供電線路電耗增大以及對機械設備沖擊等問題。目前應用較廣泛的是全數字式軟起動器。它是傳統的Y-△起動、自耦變壓器起動、延邊三角形起動理想的更新換代產品。
　　
　　數字式軟起動器是采用SCR功率組件雙單片機為控制核心的新型電動機起動設備，其工作原理如下：
　　
　　采用三對反并聯的晶閘管串聯于電動機的三相供電電路上，利用晶閘管的電子開關特性，通過控制其電壓的大小，以達到控制電動機的軟起動過程。當電動機起動完成并達到額定電壓，三相旁路接觸器KM吸合，使電動機直接投網運行。由于采用了雙單片機控制，可根據負載特性任意設置各種起動參數，因此具有較強的負載適應性。
　　
　　1.1、起動方式
　　
　　較常用的起動方式是限流型、電壓斜坡起動模式、轉矩控制型等。
　　
　　1.1.1、限流型
　　
　　可使電動機在起動時zui大不超過預先設定的限流值Im，Im可根據用戶電網容量及電動機負載情況而定。該值的設定范圍在電動機額定電流Ie的1.5～5.0倍之間選擇。
　　
　　1.1.2、電壓斜坡起動模式
　　
　　電壓斜坡起動方式是通過設定電動機輸入電壓的上升速率來完成電動機的起動過程。由于電壓從初始值到額定值是線性變化（初始值可保證電動機的zui大起動力矩），所以整個起動過程可保證電動機平穩(wěn)的起動。該值的設定范圍在電動機額定電壓Ue的30%～80%之間選擇。
　　
　　1.1.3、轉矩控制型
　　
　　通過控制起動轉矩，從而改善電動機的起動特性，清除浪涌轉矩并且降低沖擊電流。其特性曲線見圖4所示。
　　
　　1.2、停車方式
　　
　　（1）自由停車：靠負載慣性自由停車；
　　
　　（2）軟停車：在有些場合，并不希望電動機突然停止，如水泵，如果突然停車，就會出現水垂現象，再如工業(yè)上的皮帶機、升降機也不希望突然停車。采用軟停車方式，在發(fā)出停機信號時，電動機端電壓逐漸減小，實現軟停機目的。
　　
　　1.3、軟起動器的特點
　　
　　軟起動器由于采用了計算機技術，更具有傳統的起動方式*的優(yōu)點：
　　
　　（1）采用16位單片全數字自動控制，控制方式靈活多樣；
　　
　　（2）起動轉矩電流、電壓、時間可按負載不同靈活設定，取得*的電流沖擊和*的轉矩控制特性；
　　
　　（3）對電動機提供了平滑的漸進的起動過程，減少起動電流對電網的沖擊，降低了設備的振動和噪聲，延長了機械傳動系統的使用壽命，并改善了工人的勞動環(huán)境
　　
　　（4）方便的外控接口具有多種功能：數字延時起動控制、軟停控制輸入、起動延時繼電器輸出、故障繼電器輸出；
　　
　　（5）具有全面的LED顯示功能，友好的人機對話界面，綠色環(huán)保型控制單元，功率范圍覆蓋5.5kW～800kW，可作廣泛的應用。
　　
　　2、數字式軟起動器的應用
　　
　　由于軟起動器具有許多優(yōu)點，近來已得到越來越廣泛的應用，在民用建筑中的應用也越來越多。一般情況，只要電動機容量大于等于11kW，為了保證建筑內其他負荷的用電質量，就可采用軟起動器。以數字式軟啟動器為核心，輔以輸入端斷路器，軟起動器旁路接觸器，以及二次側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、電壓和故障運行、工作狀態(tài)等信號。
　　
　　軟起動器性能雖好，但價格也不菲，如果一臺電動機對應使用一臺軟起動器，造價比普通的起動方案會增加不少。為了給用戶節(jié)省設備投資，降低生產成本，有效地利用軟起動器的控制功能，可以采用一拖多的運行方案。本方案由一臺軟起動器拖動臺功率相同或相近的電動機，分時先后起動，起動各電機間隔在1min～3min左右。
　　
　　它的每一起動過程可設計為獨立的或相關程序起動。各電機運行過程中，由相應的電機保護元件進行保護，系統中各電機的起動控制回路可設計為繼電器或可編程控制器（PLC）控制。
　　
　　一拖多方案設有每臺電機的起動、停止按鈕及運行、停止、故障指示并且系統留有遠控接點。遠控接點有起、停輸入接點及運行指示輸出接點（無源繼電器接點）、故障輸出接點（無源繼電器接點）。
　　
　　此外，軟起動器還可應用于高層建筑中的消火栓泵、噴淋泵的起停控制，消火栓泵一般是一用一備或二用一備等形式。其方案除前述方案的功能外，還具有標準的消防弱電控制模塊輸入輸出接點，消火栓控制按鈕輸入接口，消火栓指示燈輸出信號以及消防中心控制信號等。為了保證消防泵的可靠運行，還配有雙電源切換裝置，并具有自動、手動轉換功能。自動運行時，當運行消防泵故障停機后，備用消防泵自動投入運行，軟停車可以消除水泵停泵時的水錘現象。
　　
　　3、結束語
　　
　　數字式軟起動器以其良好的性能、靈活的控制方式，越來越深入人心，備受人們青睞。它對于改善電網性質，延長電動機的使用壽命，起到了很大的作用，有理由相信它的應用會越來越廣泛。