軟啟動工作原理

1、軟啟動工作原理 軟啟動器電動機的應(yīng)用 1、軟啟動器工作原理與主電路圖 軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見圖1。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉(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

2、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。軟啟動與軟停車的電壓曲線見圖2，3。 2 軟啟動器的選用 （1） 選型：目前市場上常見的軟啟動器有旁路型、無旁路型、節(jié)能型等。根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇不同型號的軟啟動器。 旁路型：在電動機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的軟啟動器，降低晶閘管的熱損耗，提高其工作效率。也可以用一臺軟啟動器去啟動多臺電動機。 無旁路型：晶閘管處于全導(dǎo)通狀態(tài)，電動機工作于全壓方式，忽略電壓諧波分量，經(jīng)常用于短時重復(fù)工作的電動機。 節(jié)能型：當(dāng)電動機負(fù)荷較輕時，軟啟動器自動降低施加于電動機定子上的電壓，減少電動機電流勵磁分量，提高電動機功率因數(shù)。 （

3、2） 選規(guī)格：根據(jù)電動機的標(biāo)稱功率，電流負(fù)載性質(zhì)選擇啟動器，一般軟啟動器容量稍大于電動機工作電流，還應(yīng)考慮保護功能是否完備，例如：缺相保護、短路保護、過載保護、逆序保護、過壓保護、欠壓保護等。 3、Alt48軟啟動器的特點 Alt48軟啟動器啟動時采用專利技術(shù)的轉(zhuǎn)矩控制。轉(zhuǎn)矩斜坡上升更快速，損耗更低。具有電動機和軟啟動器綜合保護功能，能全時連續(xù)檢測電機電流，提供電機可靠和完整保護，這種保護功能在啟動結(jié)束后旁路仍能起作用，這是其它軟啟動器都不具備的。 Alt48在保持加速力矩的同時，實時計算定子和轉(zhuǎn)子的功率。在整個加速周期連續(xù)計算電機功率因數(shù)和定子損耗，通過檢測電壓和電流來計算功率因數(shù)，并扣除定

4、子損耗，得到實際的轉(zhuǎn)子功率和電機力矩。 4 Alt48軟啟動器的應(yīng)用 設(shè)計采用一拖二方案，見圖4，即一臺軟啟動器帶兩臺水泵，可以依次啟動，停止兩臺水泵。一拖二方案主要特點是節(jié)約一臺軟啟動器，減少了投資，充分體現(xiàn)了方案的經(jīng)濟性，實用性。 (1) 啟動過程：首先選擇一臺電動機在軟啟動器拖動下按所選定的啟動方式逐漸提升輸出電壓，達到工頻電壓后，旁路接觸器接通。然后，軟啟動器從該回路中切除，去啟動下一臺電機。 (2) 停止過程：先啟動軟啟動器與旁路接觸器并聯(lián)運行，然后切除旁路，最后軟啟動器按所選定的停車方式逐漸降低輸出電壓直到停止。 5 應(yīng)用效果 該裝置可靠性高，性能完善。主要體現(xiàn)在以下幾點： (1)

5、 使用軟啟動器后，啟動電流明顯降低，減少配電容量與增容投資。 (2) 軟啟動器實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，對水泵及管道無沖擊，提高供電安全性和供水可靠性。 (3) 采用軟停車方式減少對機械的沖擊，防止水錘效應(yīng)，延長水泵及其相關(guān)設(shè)備的使用壽命。 (4) 多種啟動模式及保護功能融于一體，防止事故的產(chǎn)生。 軟起動可減小電動機硬起動（即直接起動）引起的電網(wǎng)電壓降，使之不影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運行，可減小電動機的沖擊電流，沖擊電流會造成電動機局部溫升過大，降低電動機壽命，可減小硬起動帶來的機械沖力，沖力加速所傳動機械（軸、嚙合齒輪等）的磨損，減少電磁干擾，沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。有些軟起動

6、器當(dāng)輕載時可以使電動機運行在較低電壓，因而有節(jié)能作用。 軟起動的分類 軟起動可分為有級和無級兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的；后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。傳統(tǒng)的軟起動均是有級的，如星/三角變換軟起動，自耦變壓器軟起動，電抗器軟起動等等。連續(xù)調(diào)節(jié)的主要有三種：以電解液限流的液阻軟起動，以晶閘管（SCR）為限流器件的晶閘管軟起動，以磁飽和電抗器（SR）為限流器件的磁控軟起動。 變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流的同時保持高的起動轉(zhuǎn)矩。價格貴是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。人們購置變頻調(diào)速裝置一般都是著眼于調(diào)速，所以，常常不把它歸類于軟起動裝置。 在電動機定子回路，通過串入有限流作用的電力

7、器件實現(xiàn)軟起動，叫做降壓或限流軟起動。它是軟起動中的一個主要類別。高壓降壓軟起動又是其中的一個重要類別。 軟起動過程描述參數(shù)與軟起動裝置優(yōu)劣評分項目 為了能夠客觀地對軟起動過程以及裝置做出比較和評價，提出以下15條。強調(diào)的是，所有的比較和評價只有在電網(wǎng)、電動機、負(fù)載相同的條件下才有意義。 1. 軟起動能否完成，以及起動（完成）時間； 2. 軟起動過程中的電動機最大電流； 3. 軟起動過程中的最大電網(wǎng)電壓降； 4. 軟起動過程中電動機有否機電共振等異常現(xiàn)象； 5. 軟起動過程中電流的高次諧波含量； 6. 軟起動裝置的價格； 7. 軟起動裝置允許的連續(xù)起動次數(shù)； 8. 軟起動裝置占用的空間大??；

8、9. 軟起動裝置限流器件開度的易控性：調(diào)節(jié)是否平滑、快速； 10. 軟起動裝置對使用環(huán)境要求的裕度； 11. 軟起動裝置的起動重復(fù)性； 12. 軟起動裝置所提供的起動和停止方式的多樣性； 13. 軟起動裝置所具備的對于裝置本身以及電動機綜合保護功能的完備性（包括過流、過載、欠相、起動超時、接地等，包括故障提示和顯示、診斷、記憶等）； 14. 軟起動裝置在起動過程中的噪聲大?。?15. 軟起動裝置所需要的輔助電源功率的大小。 注： 上述項目均屬于“裝置評分項目”，前五項屬于“過程描述參數(shù)”。 液阻軟起動 液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。它的阻值正比于相對的二塊電極板的距離，

9、反比于電解液的電導(dǎo)率，極板距離和電導(dǎo)率都便于控制。液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點（阻值可以無級控制和熱容量大），恰恰是軟起動所需要的。加上另一個十分重要的優(yōu)勢即低成本使液阻軟起動得到廣泛的應(yīng)用。 液阻軟起動也有缺點： 液阻箱容積大，其根源在于阻性限流，減小容積引起溫升加大。一次軟起動后電解液通常會有10°C30°C的溫升，使軟起動的重復(fù)性差。 移動極板需要有一套伺服機構(gòu)，它的移動速度較慢，難以實現(xiàn)起動方式的多樣化。 液阻軟起動需要維護，液箱中的水，需要定期補充。電極板長期浸泡于電解液中，表面會有一定的銹蝕，需要作表面處理（一般2至3年一次）。 液阻軟起動裝置不適合于置放在

10、易結(jié)冰或顛簸的現(xiàn)場。 近年有所謂的熱變液阻軟起動裝置，通過液阻本身在軟起動過程中的溫升，借助電解液電導(dǎo)率與溫度的正相關(guān)性實現(xiàn)無極板伺服機構(gòu)的軟起動。但是，它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對使用環(huán)境溫度要求高，軟起動重復(fù)性差。 液阻軟起動裝置可以串在繞線電動機轉(zhuǎn)子回路實現(xiàn)重載軟起動，售價低廉，在軟起動過程中不產(chǎn)生高次諧波等等，這是它突出的優(yōu)點。 液阻軟起動裝置國外早已使用。至今，在國內(nèi)仍然運行著不少國外的液阻軟起動產(chǎn)品，來自日本、加拿大、意大利等國。出廠日期從60年代到90年代均有。國產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家很多，知名度較高的有湖北襄樊的追日公司、大力公司、雷諾爾公司、沈陽前特蘭公司以及上海的幾家公

11、司等。 晶閘管軟起動 晶閘管軟起動產(chǎn)品問世不過30年左右的時間。它是當(dāng)今電力電子器件飛速發(fā)展的結(jié)果。目前在低壓（380伏）范圍內(nèi)，晶閘管軟起動產(chǎn)品價格已經(jīng)下降到液阻軟起動的大約2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動。與液阻軟起動相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護，功能齊全，菜單豐富，起動重復(fù)性好，保護周全。 但是晶閘管軟起動產(chǎn)品也有缺點。一是高壓產(chǎn)品的價格太高，是液阻的510倍，二是晶閘管引起的高次諧波較嚴(yán)重，三是對于繞線轉(zhuǎn)子異步機無所作為。在這幾個缺點中，價格高是制約其發(fā)展的主要因素。 生產(chǎn)高壓晶閘管軟起動裝置的廠家主要是：Rockwell、Motortronics、Benshaw等三家

12、國外廠家。 磁控軟起動的工作原理和結(jié)構(gòu) 磁控軟起動是從電抗器軟起動衍生出來的。用三相電抗器串在電動機定子中實現(xiàn)降壓是兩者的共同點。磁控軟起動不同于電抗器軟起動的主要點是其電抗值可控。總體說來，起動開始時電抗器的電抗值較大，在軟起動過程中，通過反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動完成后被旁路。 電抗值的變化是通過控制直流勵磁電流，改變鐵芯的飽和度實現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動。 磁飽和電抗器有三對交流繞組（每相一對）和三相共有的一個直流勵磁繞組。在交流繞組里流過的是電動機定子電流，它必然會在直流勵磁繞組上感應(yīng)出電勢。后者會影響勵磁回路的運行。用一對交流繞阻的主要原因就是為了抵消這種影響。 顯然，在工

13、作原理上磁控軟起動與晶閘管軟起動是完全相同的。說磁控軟起動能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動所具有的幾乎全部功能，其原因就在于此。 高壓磁飽和電抗器在原理和結(jié)構(gòu)上與低壓（380伏）磁飽和電抗器沒有本質(zhì)區(qū)別，但是在某些方面采取了一些特殊處理。 磁飽和電抗器具有0.1秒量級的慣性，這使得磁控軟起動的快速性比晶閘管軟起動慢一個數(shù)量級。對于電動機系統(tǒng)的大慣性來說，磁控軟起動的慣性是可以忽略的。 磁控軟起動也會產(chǎn)生高次諧波。只要飽和，就一定會有非線性，就一定會引起高次諧波。只是磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波會比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動裝置需要有相對較大功率的輔助電源，噪聲較大則是其不足之

14、處。 因此，液阻軟起動、晶閘管軟起動、磁控軟起動都面對著特大容量電動機起動的挑戰(zhàn)。特大容量往往要求將限流電力器件安裝在主電室外甚至戶外，液阻軟起動裝置將不得不面對戶外環(huán)境的問題，特大箱體、特大極板的問題，晶閘管軟起動將不得不面對串、并聯(lián)高壓晶閘管的均壓、均流問題。 軟起動相關(guān)問題 降壓或限流軟起動的作用？ 用它可減小電動機硬起動（即直接起動）引起的電網(wǎng)電壓降，不會影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運行，可減小電動機的沖擊電流，沖擊電流會造成電動機局部溫升過大，降低電動機壽命，可減小硬起動帶來的機械沖力，沖力加速所傳動機械（軸、嚙合齒輪等）的磨損，減少電磁干擾，沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。 磁控軟起動的適用范圍和不適用范圍？ 適用范圍：籠形轉(zhuǎn)子的異步電動機或同步電動機； 不適用范圍：繞線轉(zhuǎn)子的異步電動機。 是不是磁控軟起動不適用于重載軟起動？ 不是。只要用戶選用了籠形轉(zhuǎn)子的異步電動機或同步電動機，就可以選用磁控軟起動，不論載荷是輕或是重。 什么叫做軟起動的起動方式？ 軟起動的起動方式是指用什么方法使電動機由靜止態(tài)到穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)態(tài)。例如恒電流起動，斜坡電壓起動，電流帶沖擊的（“踢一腳”）起動（這個沖擊有助于克服靜阻矩），以及這些方式的交替或組合。開環(huán)軟起動也是一種軟起動方式。 什么是軟起動的起動方式菜單化？ 菜單化表示可選，可以由按鍵輸入，通過計算機軟件完