電機軟啟動器原理圖

1、電機軟啟動器原理圖6kV電機軟啟動器控制原理圖軟啟動器在冷剪控制系統(tǒng)中的應(yīng)用1 前言冷剪是棒材生產(chǎn)線上必不可少的設(shè)備，在連續(xù)剪切線上，由于對冷剪定位控制的實時性和精確性要求非常高，通常情況下采用變頻器或直流調(diào)速裝置進行控制;對于使用定尺機完成棒材組長度定位的生產(chǎn)線來說，由于要等到棒材組在輥道上完全停止后才進行剪切，對冷剪定位控制的實時性和精確性不要求非常高，這時對交流電機可考慮使用軟啟動器控制，設(shè)備投資大大減少。2 軟啟動器概述軟起動器是電力電子技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其電路原理如圖1所示。將三組反并聯(lián)晶閘管串接于供電電源與被控電機之間。起動時，由電子電路控制晶閘管

2、的導(dǎo)通角，使電機的端電壓逐漸增大，直至全電壓，使電機實現(xiàn)無沖擊軟起動;停機時，則控制晶閘管的關(guān)斷速度，使電機的端電壓由全電壓逐漸下降至零，實現(xiàn)軟停車，可見，軟起動器實際上是一個晶閘管交流調(diào)壓器。改變晶閘管的觸發(fā)角，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓。在整個起動過程中，軟起動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導(dǎo)通，電機在額定電壓下工作。圖1是ABB PSD系列軟啟動器產(chǎn)品的原理圖，圖中的元件如下：E1：電路板;F6：溫度監(jiān)視器;J1J3：連接端子;K4：繼電器，在運行狀態(tài)時動作;K5：繼電器，在全壓狀態(tài)時（Ue=100%）動作;K6：繼電器，故障信號;T2：電

3、流互感器;T5：控制變壓器;V1V6：晶閘管;X1X3：端子板。另外，根據(jù)功率范圍，還有兩組或三組風扇作為標準配置。根據(jù)不同的應(yīng)用要求，還可選擇過載保護器。在圖1中，V2、V4、V6三只晶閘管依次對應(yīng)于U、V、W三相電源的正半周，開通角相同，故三相的觸發(fā)脈沖應(yīng)依次相差120º每相的正、負半周依次分別由反并聯(lián)的兩只晶閘管觸發(fā)控制，所以同一相的兩個反并聯(lián)晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)相差180º，觸發(fā)順序是V2、V5、V4、V1、V6、V3，依次相差60º。圖1 軟啟動器原理框圖3 控制原理及軟件實現(xiàn)3.1 軟起動器的上電與起動控制軟起動器控制回路如圖

4、2所示。操作員首先手動合上開關(guān)Q50，如果沒有過載等故障并且熔絲F40正常，K51將吸合，給PLC發(fā)出“上電準備好”信號，此時操作員可以在HMI畫面上給出上電命令，K51將吸合，從而K10吸合，給PLC發(fā)出“上電完成”信號，完成上電操作。起動時，操作員從操作臺上按下起動按鈕，電機按設(shè)定的起動時間從低速起動至設(shè)定值，給PLC發(fā)出“運行”信號。抱閘風機也與主電機同時起動。為了保護電機和機械設(shè)備，除了必須收到“上電完成”信號，還必須滿足以下條件：無急停連鎖;潤滑油泵運行;潤滑壓力達到規(guī)定值;干油泵運行;空氣壓力達到規(guī)定值。圖2 控制回路原理圖3.2 軟起動器的參數(shù)設(shè)置軟起動器上電

5、后，需對其有關(guān)參數(shù)進行設(shè)定。對于PSD型軟起動器來說，主要參數(shù)及其設(shè)定范圍如下：（1） 起動時升壓時間：0.560s。（2） 起動時初始電壓：1060%電源電壓。（3） 限流功能：25倍電機額定電流。（4） 停止時降壓時間：030s。軟起動器在得到停止信號后，按照設(shè)定的降壓時間，輸出端由設(shè)定的級落電壓（100%30%的電源電壓）降至初始電壓，然后即刻降到零電壓。3.3 冷剪的剪切控制剪切控制實質(zhì)上是抱閘和離合器的控制。抱閘和離合器分別由一個單向氣動電磁閥控制，其控制原理如圖3所示。PLC給出剪切指令的同時給出抱閘打開指令，0.5秒后離合器插入以

6、進行剪切;當檢測到剪刃閉合接近開關(guān)后，延時0.61秒（剪刃從閉合位置到原始位置所需的時間），剪切指令取消，離合器移出，延時0.2秒后抱閘鎖緊。在圖3中，離合器插入指令給出的同時再次給出抱閘打開指令，以確保剪切期間抱閘是打開的。剪切指令的給出：當鋼頭部到達定尺機擋板后，輥道停止，如果下列條件滿足，則給出剪切指令：軟啟動器運行;抱閘風機運行;無急停連鎖;潤滑壓力達到規(guī)定值;干油泵運行;空氣壓力達到規(guī)定值;上下剪刃鎖緊;切頭擋板在上位;尾部清理設(shè)備在后退位置。切頭時，鋼頭部到達切頭擋板位置即停止，然后開始剪切。所有剪切也可從操作臺手動完成，聯(lián)鎖條件同上。圖3 抱閘和離合器控制原理圖4

7、60;應(yīng)用效果該軟啟動器具有堅固的金屬外殼設(shè)計，可適用各類應(yīng)用，包括常規(guī)啟動和重載啟動;在前面板上可進行柔性組合的電位器式參數(shù)設(shè)定， 并配備清晰的LED狀況與故障指示;電子過載保護脫扣器為電機提供比常規(guī)雙金屬片更有效的保護。對于冷剪來說，由于無需反轉(zhuǎn)、旁路等控制，而且上電、起動、抱閘和離合器的控制均由PLC完成，控制回路極其簡單。生產(chǎn)運行表明，采用軟啟動器控制冷剪是一種非常經(jīng)濟、實用的方法，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。摘要 簡述了大中型電動機新型控制啟動裝置軟啟動器的原理、功能和特點，以及在丹江口水電站中的應(yīng)用情況，并針對軟啟動口出現(xiàn)的問題提出了改進意見和觀點，對于完善軟啟動器在該領(lǐng)域的控制

8、功能和普及應(yīng)用將起到積極作用。    關(guān)鍵詞 大中型電動機；軟啟動器；應(yīng)用；改進     傳統(tǒng)的大中型電動機控制裝置采用的是接觸器、磁力啟動器直接啟停方式，缺點是控制方式簡單、不靈活，對系統(tǒng)沖擊較大且控制元件易損壞，維護工作量大。     隨著計算機控制技術(shù)的日趨成熟，近年來一種以計算機為核心，采用雙向可控硅為主控回路的智能化新型控制器 “ 軟啟動器 ” 已普遍應(yīng)用于該領(lǐng)域，它以控制方式靈活簡便，對系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易損壞以及維護方便等諸多優(yōu)點正逐步取代傳統(tǒng)的控制裝置。當然新產(chǎn)品應(yīng)用總會暴露出一些不足，本文以丹

9、江口電廠使用的軟啟動器為基礎(chǔ)，對其在 3 年中的運行情況及暴露出的問題進行探討，從生產(chǎn)角度提出幾點改進建議使其控制功能更加完善，供生產(chǎn)廠家及同行們參考。 1 軟啟動器的功能及特點 1 1 應(yīng)用情況     丹江電廠 20 m 3 空壓機系統(tǒng)是機組調(diào)相、檢修和其它用氣設(shè)備的氣源，由 2 臺空壓機和 4 個儲氣罐構(gòu)成，工作氣壓為 0 6 0 8MPa ，空壓機的電機容量為 132 kW ，額定電流 272 A 。 2 套獨立的控制系統(tǒng)各控制 1 臺空壓機，運行已 20 多年，設(shè)備老化嚴重，故障率高。受當時科技水平的限制，邏輯控制回路由繼電器構(gòu)成，啟動方式為傳統(tǒng)的頻敏電

10、阻降壓方式，啟動電機執(zhí)行元件是接觸器?？刂葡到y(tǒng)接線復(fù)雜，故障點多，對電機保護功能不全，啟動電流大，對廠用電有較大的沖擊，不利于其它設(shè)備的穩(wěn)定運行。 1997 年初對該系統(tǒng)改造時，應(yīng)用了軟啟動器。新控制系統(tǒng)解決了原控制系統(tǒng)存在的諸多問題，且有利于同正著手全面改造的新計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口，為提高全廠綜合自動化水平，實現(xiàn)減人增效打下了基礎(chǔ)。 1 2 軟啟動器     軟啟動器主要由 CPU 為 8096 的主控板、驅(qū)動板、電機主控制回路及控制面板構(gòu)成。軟啟動器具有控制功能、電機保護功能以及顯示、報警、參數(shù)設(shè)置功能。 1 2 1 控制功能模式   

11、60; 收到外部啟、停命令后，按照預(yù)先設(shè)定的啟、停方式實現(xiàn)對電機的控制。可選的啟、?？刂颇Ｊ接幸韵聨追N：    （ 1 ）限流軟啟動控制模式：如圖 1 所示，電動機啟動時，其輸出電壓從零迅速增加，直至輸出電流達到設(shè)定的電流限幅值 m ，然后保證輸出電流在不大于該值的情況下，電壓逐漸升高，電動機逐漸加速，完成啟動過程。    （ 2 ）電壓斜坡啟動控制模式 : 如圖 2 所示， U 1 為電動機啟動所需最小轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的初始電壓。當電動機啟動時，軟啟動器的輸出電壓迅速上升到整定值 U 1 ，然后按設(shè)定的速率逐漸增加，直至達到電網(wǎng)電壓后，接觸器吸合，啟動過程完成

12、。   （ 3 ）停車模式：電動機按所設(shè)定的速率逐漸減速直到完全停機。    （ 4 ）自由停車：電動機不受控制地依慣性自由停機。    （ 5 ）點動功能：在該方式的控制下，軟啟動器輸出電壓迅速增加至初始電壓 U 1 ，并保持該輸出電壓值。 1 2 2 電機保護功能     軟啟動器的電機保護功能有：相序保護、缺相保護、啟動過流保護、運行過流保護、運行過載保護及電動機長時間不能完成啟動過程保護。     軟啟動器的保護功能動作時，軟啟動器將產(chǎn)生停機輸出，并在控制面板上直接顯

13、示其原因。 1 2 3 顯示、報警和參數(shù)設(shè)置功能     在軟啟動器的控制面板上，可顯示電機電流、報警信號及設(shè)定的參數(shù)值；以數(shù)字形式設(shè)置電機保護值、電機運行方式；手動操作啟、停電機。     軟啟動器的工作原理是：軟啟動器收到啟動命令后，便按所設(shè)定的啟動方式進行有關(guān)計算，確定可控硅的觸發(fā)輸出電壓信號，以控制電動機的啟動過程。當電動機的啟動過程完成后，軟啟動器便控制交流接觸器吸合，短接所有可控硅，使電動機直接投網(wǎng)運行，避免不必要的能源損耗。圖 3 為軟啟動器的原理圖。 1 3 應(yīng)用于丹江口電廠的軟啟動器 1 3 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)  

14、;   控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 4 所示，主要包括軟啟動器、可編程控制器、壓力傳感器、進氣電磁閥。 1 3 2 系統(tǒng)主要功能    （ 1 ）控制功能     自動手動控制空壓機啟、停?？刂品绞酵ㄟ^工作方式切換開關(guān)選擇。     自動工作方式時，根據(jù)氣罐氣壓的變化自動啟?？諌簷C。手動方式時可編程控制器退出運行，在軟啟動器控制面板上手動操作啟?？諌簷C。根據(jù) 20m 3 空壓機系統(tǒng)的實際情況，選擇電機的啟停方式是限流軟啟動和軟停車。    （ 2 ）保護功能   &

15、#160; 保護功能涉及整個空壓機系統(tǒng)。當發(fā)生一級氣缸氣壓過高低、油缸壓力過高低、排氣溫度過高以及斷相、相序錯、電機過流、過載等任一異常時，保護動作自動停機。    （ 3 ）監(jiān)視、報警功能     實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行工況，在控制盤上有主回路電流、電壓指示及顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制盤上有詳細的故障報警顯示，同時向中控室發(fā)報警信號。 1 3 3 系統(tǒng)工作原理     當氣罐氣壓降至空壓機啟動值時，可編程控制器向軟啟動器發(fā)出啟動命令，軟啟動器通過可控硅控制電動機的啟動電壓和電流，使空壓機系統(tǒng)平滑啟動到空

16、載。當電壓達到額定值時，接觸器吸合，可控硅短路，三相電源直接加在電動機上，軟啟動器啟動完成，并向可編程控制器發(fā)啟動完成信號?？删幊炭刂破鹘?jīng)過 9 s 的延時，投進氣電磁閥，空壓機帶載運行，向氣罐打氣；當氣罐氣壓達停機值時，可編程控制器切進氣電磁閥，使空壓機系統(tǒng)進入空載狀態(tài)， 2 s 后向軟啟動器發(fā)停機令，在軟啟動器的控制下，電動機逐漸減速至完全停機。2 運行效果及改進建議     新控制系統(tǒng) 3 年的運行情況表明，其可靠性、功能和性能與原控制系統(tǒng)相比都有顯著的改善和提高。主要體現(xiàn)在以下幾點：    （ 1 ）在結(jié)構(gòu)上采用軟啟動器作為控制輸出執(zhí)行

17、元件，控制邏輯用可編程控制器實現(xiàn)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，也便于維護。    （ 2 ）軟啟動器的限流啟動方式，將啟動電流控制在安全范圍內(nèi)，改善了原控制系統(tǒng)因啟動電流較大沖擊廠用電而影響其它設(shè)備正常運行的狀況。    （ 3 ）啟動過程采用雙向可控硅，啟動過程完成后，接觸器短接可控硅的控制方式，既避免了用接觸器直接控制電機接點易拉弧、粘連、燒壞等故障的發(fā)生，也節(jié)約了能源。    （ 4 ）軟啟動、軟停車方式，減少機械應(yīng)力，保護設(shè)備，延長其使用壽命。    （ 5 ）保護功能涉及空壓機系統(tǒng)各不良

18、運行工況，有利于提高設(shè)備健康水平。    （ 6 ）控制盤上的顯示功能，便于在現(xiàn)場全面了解設(shè)備運行情況。    （ 7 ）數(shù)字化參數(shù)設(shè)定及顯示功能直觀、方便、省時。     軟啟動器的抗干擾能力，是影響其可靠性的一個重要指標，在軟啟動器運行的 3 年中，曾發(fā)生裝置加電瞬間誤啟動的現(xiàn)象，為此，針對目前該軟啟動器存在的問題，特提出以下建議和改進措施供廠家參考：    （ 1 ）為防止裝置加電后瞬間誤啟動現(xiàn)象的發(fā)生，建議廠家對控制軟件進行修改，在裝置軟件的最終出口信號回路上增加一個延時功能塊，延時時間的多少要以躲過干擾信號為前提，這需要現(xiàn)場調(diào)試確定，或者在硬件最終信號出口回路上增加一個延時繼電器，也可以有效解決干擾問題。    （ 2 ）為便于維護，希望軟啟動器能夠在負載正常運行中便于退出和投入，也就是說正常運行過程中，若關(guān)斷相應(yīng)的軟啟動器控制裝置電源，系統(tǒng)運行方式保持原狀態(tài)不