軟啟動(dòng)工作原理

1、軟啟動(dòng)工作原理 軟啟動(dòng)器電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用 1、軟啟動(dòng)器工作原理與主電路圖 軟啟動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)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(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)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(dòng)與軟停車的電壓曲線見圖2，3。 2 軟啟動(dòng)器的選用 （1） 選型：目前市場(chǎng)上常見的軟啟動(dòng)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(hào)的軟啟動(dòng)器。 旁路型：在電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的軟啟動(dòng)器，降低晶閘管的熱損耗，提高其工作效率。也可以用一臺(tái)軟啟動(dòng)器去啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。 無旁路型：晶閘管處于全導(dǎo)通狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)工作于全壓方式，忽略電壓諧波分量，經(jīng)常用于短時(shí)重復(fù)工作的電動(dòng)機(jī)。 節(jié)能型：當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷較輕時(shí)，軟啟動(dòng)器自動(dòng)降低施加于電動(dòng)機(jī)定子上的電壓，減少電動(dòng)機(jī)電流勵(lì)磁分量，提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)。 （

3、2） 選規(guī)格：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱功率，電流負(fù)載性質(zhì)選擇啟動(dòng)器，一般軟啟動(dòng)器容量稍大于電動(dòng)機(jī)工作電流，還應(yīng)考慮保護(hù)功能是否完備，例如：缺相保護(hù)、短路保護(hù)、過載保護(hù)、逆序保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等。 3、Alt48軟啟動(dòng)器的特點(diǎn) Alt48軟啟動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)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(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)器綜合保護(hù)功能，能全時(shí)連續(xù)檢測(cè)電機(jī)電流，提供電機(jī)可靠和完整保護(hù)，這種保護(hù)功能在啟動(dòng)結(jié)束后旁路仍能起作用，這是其它軟啟動(dòng)器都不具備的。 Alt48在保持加速力矩的同時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算定子和轉(zhuǎn)子的功率。在整個(gè)加速周期連續(xù)計(jì)算電機(jī)功率因數(shù)和定子損耗，通過檢測(cè)電壓和電流來計(jì)算功率因數(shù)，并扣除定

4、子損耗，得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子功率和電機(jī)力矩。 4 Alt48軟啟動(dòng)器的應(yīng)用 設(shè)計(jì)采用一拖二方案，見圖4，即一臺(tái)軟啟動(dòng)器帶兩臺(tái)水泵，可以依次啟動(dòng)，停止兩臺(tái)水泵。一拖二方案主要特點(diǎn)是節(jié)約一臺(tái)軟啟動(dòng)器，減少了投資，充分體現(xiàn)了方案的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性。 (1) 啟動(dòng)過程：首先選擇一臺(tái)電動(dòng)機(jī)在軟啟動(dòng)器拖動(dòng)下按所選定的啟動(dòng)方式逐漸提升輸出電壓，達(dá)到工頻電壓后，旁路接觸器接通。然后，軟啟動(dòng)器從該回路中切除，去啟動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)。 (2) 停止過程：先啟動(dòng)軟啟動(dòng)器與旁路接觸器并聯(lián)運(yùn)行，然后切除旁路，最后軟啟動(dòng)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(diǎn)： (1)

5、 使用軟啟動(dòng)器后，啟動(dòng)電流明顯降低，減少配電容量與增容投資。 (2) 軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，對(duì)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(duì)機(jī)械的沖擊，防止水錘效應(yīng)，延長(zhǎng)水泵及其相關(guān)設(shè)備的使用壽命。 (4) 多種啟動(dòng)模式及保護(hù)功能融于一體，防止事故的產(chǎn)生。 軟起動(dòng)可減小電動(dòng)機(jī)硬起動(dòng)（即直接起動(dòng)）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(yùn)行，可減小電動(dòng)機(jī)的沖擊電流，沖擊電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)局部溫升過大，降低電動(dòng)機(jī)壽命，可減小硬起動(dòng)帶來的機(jī)械沖力，沖力加速所傳動(dòng)機(jī)械（軸、嚙合齒輪等）的磨損，減少電磁干擾，沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。有些軟起動(dòng)

6、器當(dāng)輕載時(shí)可以使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在較低電壓，因而有節(jié)能作用。 軟起動(dòng)的分類 軟起動(dòng)可分為有級(jí)和無級(jí)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(dòng)均是有級(jí)的，如星/三角變換軟起動(dòng)，自耦變壓器軟起動(dòng)，電抗器軟起動(dòng)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(dòng)，以晶閘管（SCR）為限流器件的晶閘管軟起動(dòng)，以磁飽和電抗器（SR）為限流器件的磁控軟起動(dòng)。 變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動(dòng)裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流的同時(shí)保持高的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。價(jià)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(dòng)裝置。 在電動(dòng)機(jī)定子回路，通過串入有限流作用的電力

7、器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)主要類別。高壓降壓軟起動(dòng)又是其中的一個(gè)重要類別。 軟起動(dòng)過程描述參數(shù)與軟起動(dòng)裝置優(yōu)劣評(píng)分項(xiàng)目 為了能夠客觀地對(duì)軟起動(dòng)過程以及裝置做出比較和評(píng)價(jià)，提出以下15條。強(qiáng)調(diào)的是，所有的比較和評(píng)價(jià)只有在電網(wǎng)、電動(dòng)機(jī)、負(fù)載相同的條件下才有意義。 1. 軟起動(dòng)能否完成，以及起動(dòng)（完成）時(shí)間； 2. 軟起動(dòng)過程中的電動(dòng)機(jī)最大電流； 3. 軟起動(dòng)過程中的最大電網(wǎng)電壓降； 4. 軟起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)有否機(jī)電共振等異?，F(xiàn)象； 5. 軟起動(dòng)過程中電流的高次諧波含量； 6. 軟起動(dòng)裝置的價(jià)格； 7. 軟起動(dòng)裝置允許的連續(xù)起動(dòng)次數(shù)； 8. 軟起動(dòng)裝置占用的空間大小；

8、9. 軟起動(dòng)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(dòng)裝置對(duì)使用環(huán)境要求的裕度； 11. 軟起動(dòng)裝置的起動(dòng)重復(fù)性； 12. 軟起動(dòng)裝置所提供的起動(dòng)和停止方式的多樣性； 13. 軟起動(dòng)裝置所具備的對(duì)于裝置本身以及電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)功能的完備性（包括過流、過載、欠相、起動(dòng)超時(shí)、接地等，包括故障提示和顯示、診斷、記憶等）； 14. 軟起動(dòng)裝置在起動(dòng)過程中的噪聲大?。?15. 軟起動(dòng)裝置所需要的輔助電源功率的大小。 注： 上述項(xiàng)目均屬于“裝置評(píng)分項(xiàng)目”，前五項(xiàng)屬于“過程描述參數(shù)”。 液阻軟起動(dòng) 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(duì)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(diǎn)（阻值可以無級(jí)控制和熱容量大），恰恰是軟起動(dòng)所需要的。加上另一個(gè)十分重要的優(yōu)勢(shì)即低成本使液阻軟起動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用。 液阻軟起動(dòng)也有缺點(diǎn)： 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(dòng)后電解液通常會(huì)有10°C30°C的溫升，使軟起動(dòng)的重復(fù)性差。 移動(dòng)極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，它的移動(dòng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)方式的多樣化。 液阻軟起動(dòng)需要維護(hù)，液箱中的水，需要定期補(bǔ)充。電極板長(zhǎng)期浸泡于電解液中，表面會(huì)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(dòng)裝置不適合于置放在

10、易結(jié)冰或顛簸的現(xiàn)場(chǎng)。 近年有所謂的熱變液阻軟起動(dòng)裝置，通過液阻本身在軟起動(dòng)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(shí)現(xiàn)無極板伺服機(jī)構(gòu)的軟起動(dòng)。但是，它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對(duì)使用環(huán)境溫度要求高，軟起動(dòng)重復(fù)性差。 液阻軟起動(dòng)裝置可以串在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng)，售價(jià)低廉，在軟起動(dòng)過程中不產(chǎn)生高次諧波等等，這是它突出的優(yōu)點(diǎn)。 液阻軟起動(dòng)裝置國(guó)外早已使用。至今，在國(guó)內(nèi)仍然運(yùn)行著不少國(guó)外的液阻軟起動(dòng)產(chǎn)品，來自日本、加拿大、意大利等國(guó)。出廠日期從60年代到90年代均有。國(guó)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(dòng) 晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品問世不過30年左右的時(shí)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(dòng)產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)下降到液阻軟起動(dòng)的大約2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動(dòng)。與液阻軟起動(dòng)相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護(hù)，功能齊全，菜單豐富，起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全。 但是晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。一是高壓產(chǎn)品的價(jià)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(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步機(jī)無所作為。在這幾個(gè)缺點(diǎn)中，價(jià)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(dòng)裝置的廠家主要是：Rockwell、Motortronics、Benshaw等三家

12、國(guó)外廠家。 磁控軟起動(dòng)的工作原理和結(jié)構(gòu) 磁控軟起動(dòng)是從電抗器軟起動(dòng)衍生出來的。用三相電抗器串在電動(dòng)機(jī)定子中實(shí)現(xiàn)降壓是兩者的共同點(diǎn)。磁控軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的主要點(diǎn)是其電抗值可控?？傮w說來，起動(dòng)開始時(shí)電抗器的電抗值較大，在軟起動(dòng)過程中，通過反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動(dòng)完成后被旁路。 電抗值的變化是通過控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的飽和度實(shí)現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動(dòng)。 磁飽和電抗器有三對(duì)交流繞組（每相一對(duì)）和三相共有的一個(gè)直流勵(lì)磁繞組。在交流繞組里流過的是電動(dòng)機(jī)定子電流，它必然會(huì)在直流勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出電勢(shì)。后者會(huì)影響勵(lì)磁回路的運(yùn)行。用一對(duì)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(dòng)與晶閘管軟起動(dòng)是完全相同的。說磁控軟起動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動(dòng)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(jí)的慣性，這使得磁控軟起動(dòng)的快速性比晶閘管軟起動(dòng)慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的大慣性來說，磁控軟起動(dòng)的慣性是可以忽略的。 磁控軟起動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生高次諧波。只要飽和，就一定會(huì)有非線性，就一定會(huì)引起高次諧波。只是磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波會(huì)比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動(dòng)裝置需要有相對(duì)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(dòng)、晶閘管軟起動(dòng)、磁控軟起動(dòng)都面對(duì)著特大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)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(dòng)裝置將不得不面對(duì)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(dòng)將不得不面對(duì)串、并聯(lián)高壓晶閘管的均壓、均流問題。 軟起動(dòng)相關(guān)問題 降壓或限流軟起動(dòng)的作用？ 用它可減小電動(dòng)機(jī)硬起動(dòng)（即直接起動(dòng)）引起的電網(wǎng)電壓降，不會(huì)影響共網(wǎng)其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，可減小電動(dòng)機(jī)的沖擊電流，沖擊電流會(huì)造成電動(dòng)機(jī)局部溫升過大，降低電動(dòng)機(jī)壽命，可減小硬起動(dòng)帶來的機(jī)械沖力，沖力加速所傳動(dòng)機(jī)械（軸、嚙合齒輪等）的磨損，減少電磁干擾，沖擊電流會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。 磁控軟起動(dòng)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(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)； 不適用范圍：繞線轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)。 是不是磁控軟起動(dòng)不適用于重載軟起動(dòng)？ 不是。只要用戶選用了籠形轉(zhuǎn)子的異步電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)，就可以選用磁控軟起動(dòng)，不論載荷是輕或是重。 什么叫做軟起動(dòng)的起動(dòng)方式？ 軟起動(dòng)的起動(dòng)方式是指用什么方法使電動(dòng)機(jī)由靜止態(tài)到穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)態(tài)。例如恒電流起動(dòng)，斜坡電壓起動(dòng)，電流帶沖擊的（“踢一腳”）起動(dòng)（這個(gè)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(dòng)也是一種軟起動(dòng)方式。 什么是軟起動(dòng)的起動(dòng)方式菜單化？ 菜單化表示可選，可以由按鍵輸入，通過計(jì)算機(jī)軟件完