變頻器軟啟動的原理

1、摘要：簡要介紹了電動機軟啟動裝置組成、特點以廈與傳統(tǒng)啟動裝置的比較。結合陜西鼓風機（集團）有限會司生產(chǎn)制造的風機機組低壓輔機系統(tǒng)的特點，闡明了電動機軟啟動裝置的應用。電動機軟啟動裝置；傳統(tǒng)啟動裝置；低壓輔機系統(tǒng)引言低壓輔機系統(tǒng)（如盤車電機、潤滑油泵、液壓油泵等）是風機機組重要的輔助系統(tǒng)，其運行的好壞直接關系到風機機組的安全性能。電動機軟啟動裝置是一種具有國際先進水平的電動機啟動裝置，該裝置融合了最新的現(xiàn)代控制理論和專用電動機保護技術及先進的軟件技術，既能改變電動機的啟動特性，保證電動機可靠啟動，又能降低啟動電流，減少對電網(wǎng)的沖擊，并且可以和網(wǎng)絡進行通訊，實現(xiàn)智能控制。無論從功能、性能、負載適應

2、能力、維護及可靠性等方面都是傳統(tǒng)的啟動設備（如：星/三角、自耦變壓器、磁控式啟動裝置）無法比擬的。所以，這種智能型啟動裝置取代上述傳統(tǒng)的啟動裝置將是一種必然趨勢。1 1 電動機軟啟動裝置組成電動機軟啟動裝置采用單片機進行邏輯控制。如圖 1 1 所示，一般由電壓檢測、電流檢測、旁路接觸器、驅動電路、控制系統(tǒng)和鍵盤顯示器等組成。2 2 電動機軟啟動裝置選擇電動機軟啟動裝置的選擇主要取決于它的啟動方式和停車方式。電動機軟啟動裝置一般有以下幾種啟動模式：限電流啟動模式就是限制電機的啟動電流，主要用于輕載啟動和對電機啟動電流有嚴格要求的場合。電壓斜坡啟動模式就是把電機電壓由小到大斜坡線性增加，主要用于重

3、載啟動和對啟動電流要求不嚴格而啟動平穩(wěn)性較高的場合。突跳啟動模式就是在電機啟動時，先給電機施加一個較高的固定電壓并持續(xù)一段時間,以克服靜阻力距，主要用于重載啟動，但是突跳時會給電網(wǎng)造成沖擊。轉矩控制啟動模式就是把電機的啟動轉矩由小到大斜坡線性增加，主要適用于重載啟動。電壓控制啟動模式就是保證啟動電壓壓降不變的情況下，使電機發(fā)揮出最大啟動力矩，主要用于輕載啟動。電動機軟啟動裝置一般有減速停車模式、自由停車模式和制動停車模式。減速停車適用于泵類，可以有效減小壓力波動。制動停車適用于高慣性的場合。3 3 電動機軟啟動裝置特點電動機軟啟動裝置較傳統(tǒng)啟動裝置有以下好處：在電網(wǎng)方面的好處如圖 2 2 所示

4、。它避免產(chǎn)生較大電壓降以減小對電網(wǎng)沖擊；有效控制啟動電流：消除尖峰電流；接線方便等。囹2轉速-電流關系圖在機械方面的好處如圖 3 3 所示：最大程度減小齒輪箱、傳送帶、軸承等傳動裝置上的應力；減少水沖擊（水錘）效應；降低維護成本；縮短停工時間等。轉速圖3轉速-轉矩關系圖電動機軟啟動裝置在其他方面的好處：可以根據(jù)負載情況選擇不同的啟動方式及參數(shù)設置，達到最大程度的使電動機實現(xiàn)最佳啟動效果；采用高性能微處理器及強大的控制軟件；高可靠性；體積小.便于安裝；對電動機的啟動和運行具有多種保護功能。如過流、過負荷、缺相、過熱等保護；便捷直觀的操作顯示鍵盤，可根據(jù)不同負載方便的對啟/停參數(shù)進行設置或修改；可

5、以與計算機網(wǎng)絡進行通信；軟啟動裝置的實際輸出功率可根據(jù)負載進行設定等。4 4 電動機軟啟動裝置與其他傳統(tǒng)啟動裝置的比較下面把電動機軟啟動裝置與磁控降壓啟動裝置、白耦變壓器降壓啟動裝置進行簡單比較。啟動特性：前者為軟特性，根據(jù)用戶要求可以調(diào)整。而后者為硬特性，不能根據(jù)用戶要求進行調(diào)整。啟動電流特性：前者啟動電流根據(jù)用戶要求可以調(diào)整。而后者啟動電流不能根據(jù)用戶要求進行調(diào)整。起始電壓：前者初始電壓可在 0 03 3 蜘 V V 范圍內(nèi)調(diào)整。而后者初始電壓不能根據(jù)甩戶要求進行調(diào)整。沖擊電流：前者對電網(wǎng)幾乎沒有沖擊。而后者約為電機額定電流的 4 47 7 倍，對電網(wǎng)沖擊較大。電機轉矩特性：電動機軟啟動裝

6、置沒有沖擊轉矩，力矩勻速平滑上升；磁控降壓啟動裝置常規(guī)在 1 1 次沖擊轉矩后，力矩勻速平滑上升；自耦變壓器降壓啟動裝置力矩跳躍上升，常規(guī)有 2 2 次沖擊轉矩。啟動方式：電動機軟啟動裝置啟動模式有 5 5 種，圖 4 4 和圖 5 5 為最常規(guī)的限流啟動和電壓斜坡啟動；磁控降壓啟動裝置區(qū)域恒流軟啟動；自耦變壓器降壓啟動裝置分段式恒壓啟動。重量/體積：電動機軟啟動裝置輕而小；磁控降壓啟動裝置較重/較大；白耦變壓器降壓啟動裝置重而較小?？刂圃涂刂品绞剑弘妱訖C軟啟動裝置采用高性能單片邏輯控制；磁控降壓啟動裝置采用繼電器及電子元件繼電電子控制；自耦變壓器降壓啟動裝置采用繼電器繼電控制。5電壓斜坡

7、啟動5 5 電動機軟啟動裝置在風機輔機系統(tǒng)中的應用電動機軟啟動裝置是采用電力電子、微處理器及現(xiàn)代控制理論等先進技術設計制造的高技術產(chǎn)品，它從根本上改變了傳統(tǒng)降壓啟動設備在電動機啟動時產(chǎn)生的電壓、電流突變而帶來的不良后果（如啟動時母線電壓過低、電機啟動電流過大等因素，影響母線上其他用電設備的正常工作）。因此，公司在對電動機軟啟動裝置的選擇上也有不同的要求， 如盤車電機。 盤車電機的主要作用就是在機組開機前， 先用盤車電機把風機主軸拖動起來 （轉速很?。?，使它在主軸上形成一層油粘膜，減少機組的靜阻力矩，便于機組啟動。原先都是采用直接啟動方式，由于直接啟動會對與主軸相聯(lián)的齒輪造成沖擊，甚至損壞。同時

8、叉要考慮到盤車電機啟動瞬間需要克服很大的靜阻力矩，故現(xiàn)在采用了突跳啟動控制模式的電動機軟啟動裝置，效果非常好。又如潤滑油泵和液壓油泵等設備，由于正常情況下是兩臺油泵（一主一備，互為備用），如果在油壓低的情況下，備用泵要在晟短的時間內(nèi)完成啟動，建立油壓，但又必須考慮到電網(wǎng)的要求，故選用了電壓控制啟動模式的電動機軟啟動裝置。電動機軟啟動裝置常規(guī)有兩種接線方式，一種是帶旁路，另一種是不帶旁路，如圖 6 6 和圖 7 7 所示。帶旁路回路的接線方式，在電動機啟動結束后，可以通過旁路回路把軟啟動裝置旁路掉，使其不帶電，便于維護、檢修。因此，我公司在軟啟動設計時選用第一種接線方式。圖4限流啟動Uk6帶旁路

9、的一次下面結合盤車電機（功率為 15kW15kW, ,電壓 380VAC380VAC, ,額定電流 32A32A）簡單敘述一下工作原理：配置了三相斷路器、運行接觸器、旁路接觸器、熱繼電器，并且設計控制按鈕、停/運指示燈等。見圖 6 6。1LI1L21L3N圖7不帶旁路的一次電動機啟動時，首先把三相斷路器 QAQA、運行接觸器 KMlKMl、KMlKMl 閉合；再接通軟啟動裝置，軟啟動裝置檢查內(nèi)部元器件，內(nèi)部繼電器 R.R.輸出允許啟動信號給控制回路；最后軟啟動裝置帶電進行啟動，當電機轉速達到額定轉速時，內(nèi)部繼電器 R:R:輸出啟動結束指令給旁路接觸器 KM2KM2, ,KM,KM,閉合使軟啟動

10、裝置離線，啟動結束。6 6 結束語電動機軟啟動裝置于 20042004 年第一次在 AV63AV63 軸流壓縮機盤車電機上使用，現(xiàn)場調(diào)試結束后，效果十分理想，隨后在我公司大多數(shù)風機機組上推廣應用。現(xiàn)已在德州 RIK125RIK125、兗礦 R1K125R1K125 等大型空分機組中的潤滑油泵和液壓油泵等設備上應用。軟啟動的原理與運行特點頁:智能軟啟動器交流異步電動機電機起動性 MCCMCC 控制柜一、前言異步電動機以其優(yōu)良的性能及無需維護的特點，在各行各業(yè)中得到廣泛的應用。然而由于其起動時要產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為 IeIe 的 5 58 8 倍)，同時由于起動應力較大，使負載設備的使用壽命降

11、低。國家有關部門對電機起動早有明確規(guī)定，既電機起動時的電網(wǎng)電壓降不能超過 15%15%o解決辦法有兩個：1 1、增大配電容量；2 2、采用限制電機啟動電流的起動設備；如果僅僅為起動電機而增大配電容，從經(jīng)濟角度上來說，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機起動電流的起動設備，過去人們多采用 Y/Y/轉換、自藕降壓、磁控降壓等方式來實現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒有從根本上解決問題。隨著電力電子技術的快速發(fā)展，智能型軟起動器得到廣泛應用。智能型軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護于一體的新穎電機控制裝備，又稱為 SoftStarterSoftStarter。它不僅

12、實現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機，而且可根據(jù)電動機負載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。此外，它還具有多種對電機保護功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設備的諸多弊端。二、起動性能的比較軟起動與傳統(tǒng)的降壓起動的性能指標見表 1 1越薊分式Y/起劭自翡降壓超動箍控軟起動電子式較起勃起動電壓口.i/Kitk由零逐步升至全壓起動電流Q,i/K=2.tqz(1,此工(D.間調(diào)節(jié)越勤轉短口門訕qzI/Ki2.（l.工5）MQI（0.轉換范式開路開路閉路閉路電流沖擊2次以上i次以上1次f,|。次新投資低較高”1較高高三、工作原理與運行特點1C0KU電機圖2示出了SMCDial

13、ogPlus系列交流電機軟起動器系列軟起動器控制系統(tǒng)據(jù)圖圖 2 軟啟動的控制框圖三相交流異步電動機的起動轉矩 MaMa 直接與所加電壓的二次方有關，也就是說，只要降低電機接線端子上的電壓就會影響這些值。（見圖 1 1）軟起動的工作原理是通過控制串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導通角使電機的端子電壓從預先設定的值上升到額定電壓。奔路接觸器M 常運行）SCR一444三相交流電 B8CIV啟動過程現(xiàn)以Al1號n-Bradley公司SMCDialogPtus調(diào)系列交流電機軟起動器為例來說明工作原理和運行特點:圖1陶氐電梯籽上的電由寸啟動轉矩M痢啟動電流內(nèi)的特性0.750.50.560.25

14、鍵盤.顯示器計餐機模糊控制系統(tǒng)電流檢測能動電路電壓檢測1 1、軟啟動的主要起動方式有：(1)(1)電壓雙斜坡起動：如圖 3 3 所示，在起動過成中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓 Us,UsUs,Us 根據(jù)負載可調(diào)，將 UsUs 調(diào)到大于負載靜摩擦力矩，使負載能立即開始轉動。這時輸出電壓從UsUs 開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓 UrUr 時，電機也基本達到額定轉速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓，當電機達到額定轉速時，使輸出電壓達到額定電壓。(2)(2)限流起動：就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值(Im)

15、Im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，知道輸出電流達到預先設定的電流限值 ImIm, ,然后保持輸出電流 IImIIm 的條件下逐漸升高電壓，直到額定電壓，使電機轉速逐漸升高，直到額定轉速。這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。(3)(3)突跳起動：這些起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導通后回落，再按原設定的值線性上升，進入恒流起動，該起動方法適用于重載并需克服摩擦的起動場合。如我公司 450HP450HP 的空壓機電機的啟動采用此方式，這樣可以減少啟動時的振動。如圖 4 4 所示國 4 4 軟啟功

16、輸出特性2 2、軟起動運行特點(1)(1)能使電機起動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動電流小，對電網(wǎng)無沖擊電流，減小負載的機械沖擊。(2)(2)起動電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動電壓的平滑性，起動電壓可依據(jù)不同的負載在 30%30%70%Ue(Ue70%Ue(Ue為額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。(3)(3)可以根據(jù)不同的負載設定起動時間。(4)(4)起動器還具有可控硅短路保護、缺相保護、過熱保護、欠壓保護。四、軟起動的應用場合現(xiàn)在市場有多種型號的軟起動可供用戶選擇，不同產(chǎn)品所具功能也不僅相同，選擇是建議遵循下述原則。原則上，異步電動機凡不需要調(diào)速的各種應用場合都可使用，適用于各種泵類負載或風機類負載，

17、需要軟起動與軟停車(解決水錘效用)對于變負載工況、電動機長期處于輕載運行，只有短時或瞬間處于滿負荷運行場合，應用軟起動器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。五、軟起動 MCCMCC 控制柜MCCMCC( (MotorControlCenterMotorControlCenter)控制柜，既電動機控制中心。軟起動控制柜由以下幾部分組成：(1)(1)輸入端斷路器；(2)(2)軟起動器；(3)(3)軟起動器旁路接觸器；(4)(4)上側控制電路(完成手動起動、遙控起動、軟起動及直接起動等功能的選擇與運行)，有電壓、電流顯示和故障、運行、工作狀態(tài)等信號顯示。軟起動 MCCMCC 控制柜進一步加以組合或用 PLCPLC 邏輯控制，可以實現(xiàn)多種復合功能。用于大樓的消防系統(tǒng)與噴淋泵、生活泵等系統(tǒng)可以實現(xiàn)消防泵定時自動檢測，定時自動關閉；加上相應的控制邏輯，則可以對消防泵及各個