軟啟動器工作原理及應用

關于軟啟動器工作原理及應用第2頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第4頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動的必然性：

在工程中最常用的就是三相異步電機，由于其電機啟動特性，這些電動機直接連接供電系統(tǒng)啟動（硬啟動），將會產(chǎn)生高達電機額定電流5－7倍的浪涌（沖擊）電流，使得供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關設備過載。另一方面，直接啟動，也會產(chǎn)生較高的峰值轉矩，這種沖擊不但會對驅動電動機產(chǎn)生沖擊，而且也會使用機械裝置受損；還會影響接在同一電網(wǎng)上其他電氣設備正常工作。鼠籠型異步電動機電子軟啟動器的誕生解決了這個問題。它既能改變電動機的起動特性保護拖動系統(tǒng)，更能保證電動機可靠起動，又能降低起動沖擊，因此隨著電力電子技術的快速發(fā)展，智能型軟起動器將會得到更廣泛的應用。

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電動機直接起動的危害性及軟起動好處:

⒈

引起電網(wǎng)電壓波動，影響同電網(wǎng)其它設備的運行

交流電動機在全壓直接起動時，起動電流會達到額定電

流的4~7倍，當電機的容量相對較大時，該起動電流會

引起電網(wǎng)電壓的急劇下

降，影響同電網(wǎng)其它設備的正

常運行。

軟起動時，起動電流一般為額定電流的2~3倍，電網(wǎng)電壓

波動率一般在10%以內，對其它設備的影響非常小。

第7頁,共39頁，2024年2月25日，星期天⒉

對電網(wǎng)的影響

對電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：

①超大型電機直接起動的大電流對電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對電網(wǎng)的沖擊，常常會引發(fā)功率振蕩，

使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。

②起動電流中含有大量的高次諧波，會與電網(wǎng)電路參數(shù)

引起高頻諧振，造成繼電保護誤動作、自動控制失靈

等故障。

軟起動時起動電流大幅度降低，以上影響可完全免除。

第8頁,共39頁，2024年2月25日，星期天⒊

傷害電機絕緣，降低電機壽命

①大電流產(chǎn)生的熱量反復作用于導線外絕緣，使絕緣

加速老化、壽命降低。

②大電流產(chǎn)生的機械力使導線相互摩擦，降低絕緣壽命。

③高壓開關合閘時觸頭的抖動現(xiàn)象會在電機定子繞組上

產(chǎn)生操作過電壓，有時會達到外加電壓的5倍以上，這

樣,高的過電壓會對電機絕緣造成極大傷害。

軟起動時，最大電流降低一半左右，瞬間發(fā)熱量僅為

直起的1/4左右，絕緣壽命會大大延長；軟起時電機端

電壓可以從零起調，可完全免除過電壓傷害。

第9頁,共39頁，2024年2月25日，星期天⒋

電動力對電機的傷害

大電流在電機定子線圈和轉子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，會造成夾緊松動、線圈變形、鼠籠條斷裂等故障。軟起動時，由于最大電流小，則沖擊力大大減輕。

⒌

對機械設備的傷害

全壓直接起動時的起動轉矩大約為額定轉矩的2倍，這么大的力矩突然加在靜止的機械設備上，會加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風葉疲勞甚至折斷風葉等等。

軟起動的轉矩不會超過額定轉矩，上述弊端可以完全克服。

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軟啟動工作原理及運行特點異步電機啟動性能主要兩個指標，啟動電流倍數(shù)和啟動轉矩倍數(shù)，軟啟動器就是在電動機啟動時通過改變加在電機上的電源電壓，以減小啟動電流和啟動轉矩來實現(xiàn)電動機的軟起。軟啟動的限流特性可有效限制沖擊電流，避免不必要的沖擊力矩以及對配電網(wǎng)絡的電流沖擊，有效地減少線路刀閘和接觸器的誤觸發(fā)動作；對頻繁啟停的電動機，可有效控制電動機的溫升，大大延長電動機的壽命。第11頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動原理：在三相電源與電機間串入三相并聯(lián)晶閘管，利用晶閘管的移相控制原理，改變晶閘管的觸發(fā)角，啟動時電機端電壓隨晶閘管的導通角從零逐漸上升，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，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。待電機達到額定轉數(shù)時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓。此外軟啟動器還可以實現(xiàn)軟停車，停車時先切斷旁路接觸器，然后由軟啟動器內晶閘管導通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉速由大逐漸減小到零，停車過程完成。第12頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動典型控制圖第13頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

軟啟動器接線圖第14頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共39頁，2024年2月25日，星期天

軟啟動的特點: （1）無沖擊電流。軟起動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機起動電流從零線性上升至設定值。

（2）恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機在起動過程中保持恒流，確保電機平穩(wěn)起動。

（3）根據(jù)負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流。第16頁,共39頁，2024年2月25日，星期天其它的特點：(1)降低電機起動電流、降低配電容量、避免增容投資。

(2)降低起動機械應力，延長電動機及相關設備的使用壽命。

(3)起動參數(shù)可按負載調整，以達到最佳起動效果。

(4)多種起動模式及保護功能，易于改善工藝，保護設備。

(5)特有外控端子，可方便實現(xiàn)異地控制或自動控制。

(6)全數(shù)字開放式用戶操作顯示鍵盤，操作設置靈活簡便。

(7高度集成的微處理器控制系統(tǒng)、性能可靠。

(8)大電流無觸點交流開關無級調壓，調壓范圍寬，過載能

力強。

(9)產(chǎn)品可作頻繁或不頻繁起動。

(10)還可提供遠控接口，還可與PLC直接接口。

第17頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動的起動方式：（1）限流起動。顧名思義是限制電動機的起動電流，它主要是用在輕載起動的負載降低起動壓降，在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動力矩，對電動機不利。（2）斜坡電壓起動。顧名思義是電壓由小到大斜坡線性上升，這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電壓逐漸增加，當電壓達到預先所設定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數(shù)關系增加。其缺點是，由于不限流，在電機起動過程中，有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實際很少應用。第18頁,共39頁，2024年2月25日，星期天（3）轉矩控制起動。它是將電動機的起動轉矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點是起動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護，它的目的是保護拖動系統(tǒng)，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命。同時降低電機起動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式，它的缺點是起動時間較長。（4）轉矩加突跳控制起動,。它與轉矩控制起動相仿也是用在重載起動，不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩克服電機靜轉矩，然后轉矩平滑上升，縮短起動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷，應用時要特別注意。（5）電壓控制起動。用在輕載起動的場合，在保證起動壓降下發(fā)揮電動機的最大起動轉矩，盡可能的縮短了起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式。

第19頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動具有的保護：

12種保護功能：◆

外部故障輸入保護(瞬停端子、用于外加專用保護裝置，如熱繼電器等?！?/p>

失壓保護：軟起動器斷電且又來電后，無論控制端子處于何種位置，均不會自行起動，以免造成傷害事故?！?/p>

起動時間過長保護:由于軟起動器參數(shù)設置不當或其它原因造成長時間起動不成功軟起動器會自行保護?！?/p>

軟起動器過熱保護:溫度升至80℃士5℃時保護動作，動作時間<0.1秒;當溫度降至55℃時(最低)，過熱保護解除?！?/p>

輸入缺相保護：滯后時間:

<3秒第21頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動具有的保護：◆

輸出缺相保護：滯后時間:

<3秒◆

三相不平衡保護：滯后時間:<3秒，以各相電流偏差大

于50%士10%為基準◆

起動過流保護：起動時持續(xù)大于電機額定工作電流5倍

時保護動作。

◆

運行過載保護：以電機額定工作電流為基準作反時

限熱保護。第22頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動具有的保護：◆

電源電壓過低保護：滯后時間:當電源電壓低于極限值50%時，保護動作，時間<0.5秒，否則低于設定值時保

護

動作，時間<3秒◆

電源電壓過高保護：當電源電壓高于極限值130%時，保護動作，時間<0.5秒;否則高于設定值時保

護動作，時間<3秒。◆

負載短路保護，滯后時間:

<0.1秒，短路電流為軟起動

器標稱電機電流額定值10倍以上。第23頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動器的應用：

按電機的負載和速度變化分類，軟啟動常用于：

負載變化較大且不允許速度變化的設備：如港口皮帶輸送機、煤礦皮帶輸送機、

水泥皮帶傳送設備、電動扶梯、不帶變頻器的升降電梯、軋鋼設備、各類工業(yè)輸送機械等

.變負載設備如:中央空調主機、六角機床、碾磨機、研磨機、成形機、沖床、拋光機、懸垂機、切削機、壓縮機、油井抽油機、電動衣車、食品攪拌機、塑膠開煉機/密煉機、注塑機、鍛機、板機混凝土成型機、橡膠成型機、化工工業(yè)設備、農用設備、紡織機械、造紙設備、工業(yè)機械、食品及其它重工業(yè)機械。

第24頁,共39頁，2024年2月25日，星期天利用軟啟動特性設備簡介空氣壓縮機－大容量電動機輕載時進入節(jié)能運行狀態(tài)；當輸入電源電壓不平衡時，可以自動調節(jié)使相電流平衡，減少電動機發(fā)熱和延長壽命。

離心泵－利用泵控制功能，減少啟動和停止時液流沖擊所產(chǎn)生地系統(tǒng)喘振現(xiàn)象，節(jié)省系統(tǒng)維修費用。

橋式起重機－利用雙斜坡起動，實現(xiàn)加速過程最有效控制，提高生產(chǎn)率并減少產(chǎn)品的損壞皮帶運輸機和自動傳輸線－利用軟啟動和預置低速運行，實現(xiàn)平滑起動，避免產(chǎn)品移位和液體溢出。

通風機－利用軟啟動取代舊的機電啟動器，減少皮帶磨損和機械沖擊，節(jié)省維修費用粉碎機械－利用堵轉和失速保護，避免機械故障或阻塞造成電動機過熱而燒毀。攪拌機－利用雙斜坡起動和預置提速運行，避免機械故障，節(jié)約能源，不需要變頻器驅動第25頁,共39頁，2024年2月25日，星期天軟啟動的應用：軟啟動器還可以內置一拖多專用程序控制器選件，裝于軟起動器內部，實現(xiàn)時間控制、聯(lián)鎖、互鎖功能

，可控制多臺電機的分別起動送上電網(wǎng)運行。電機可不分先后，任意起動，自動避免二臺以上電機同時起動。一臺電機起動后延時時間沒到，其他電機也不能起動。第26頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共39頁，2024年2月25日，星期天第29頁,共39頁，2024年2月25日，星期天低壓軟起動器常見的故障：

1、上電后不顯示a-檢查控制電源是否接入。b-檢查顯示屏連接線是否插緊。c-檢查控制板有沒有問題。d-顯示屏本問題。2、起動報缺相故障，軟起動器故障燈亮，電機沒反應。

出現(xiàn)故障的原因可能是：a-起動方式采用帶電方式時，操作順序有誤（正確操作順序應為先送主電源，后送控制電源）。b-電源缺相或者三相電末上，軟起動器保護動作（檢查電源）c-軟起動器的輸出端未接負載（輸出端接上負載后軟起動器才能正常工作）d-控制板有問題更換控制板第30頁,共39頁，2024年2月25日，星期天3、起動完畢，旁路接觸器不吸合現(xiàn)象。故障原因可能是：a-在起動過程中，保護裝置因整定偏小出現(xiàn)誤動作。（將保護裝置重新整定即可）b-在調試時，軟起動器的參數(shù)設置不合理。（主要針對的是55KW以下的軟起動器，對軟起動器的參數(shù)重新設置）c-控制線路接觸不良（檢查控制線路）d-接觸器有問題不能正常吸合e-控制板問題.4、在起動過程中，偶爾有出現(xiàn)跳空氣開關的現(xiàn)象。故障原因有：a-空氣開關長延時的整定值過小或者是空氣開關選型和電機不配。（空氣開關的參數(shù)適量放大或者空氣開關重新選型）b-軟起動器的起始電壓參數(shù)設置過高或者起動時間過長。（根據(jù)負載情況將起始電壓適當調小或者起動時間適當縮短。）c-在起動過程中因電網(wǎng)電壓波動比較大，易引起軟起動器發(fā)出錯誤指令。出現(xiàn)提前旁路現(xiàn)象。（建議用戶不要同時起動大功率的電機，）d-起動時滿負載起動（起動時盡量減輕負載）e-軟起動額定電流設置有問題.第31頁,共39頁，2024年2月25日，星期天5、軟起動器出現(xiàn)顯示屏無顯示或者是出現(xiàn)亂碼，軟起

動器不工作。故障原因可能是：a-軟起動器在使用過程中因外部元件所產(chǎn)生的震動使軟起動器內部連線震松（打開軟起動器的面蓋將顯示屏連線重新插緊即可）b-軟起動器控制板故障更換控制板c-顯示屏故障更換顯示屏d-顯示屏連接線損壞,更換連接線6、軟起動器在起動時報故障，軟起動器不工作，電機

沒有反應。故障原因可能為：a-電機缺相（檢查電機和外圍電路）b-軟起動器內主元件可控硅短路（檢查電機以及電網(wǎng)電壓是否有異常。和廠家聯(lián)系更換可控硅）c-濾波板擊穿短路（更換濾波板即可）d-控制板問題更換控制板第32頁,共39頁，2024年2月25日，星期天7、軟起動器在起動負載時，出現(xiàn)起動超時現(xiàn)象。軟起動器停止工作，

電機自由停車。故障原因有：a-參數(shù)設置不合理（重新整定參數(shù)，起始電壓適當升高，時間適當加長）b-起動時滿負載起動，（起動時應盡量減輕負載）c-機械故障d-控制板問題更換控制板.8、在起動過程中，出現(xiàn)電流不穩(wěn)定，電流過大。原因可能有：a-電流表指示不準確或者與互感器不相匹配（更換新的電流表）b-電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，波動比較大，引起軟起動器誤動作，（更換控制板）c-軟起動器參數(shù)設置不合理。（重新整定參數(shù)）9、軟起動器出現(xiàn)重復起動。故障原因有：a-在起動過程中外圍保護元件動作，接觸器不能吸合，導致軟起動器出現(xiàn)重復起動（檢查外圍元件和線路）b-中間繼電器出現(xiàn)有問題不能正常吸合c-控制板問題更換控制板.第33頁,共39頁，2024年2月25日，星期天10、短路：a-檢查電機聯(lián)線和電機是否損壞。b-過電流將軟起動器擊穿（檢查軟起動器功率是否與電機的功率相匹配，電機是否是帶載起動）c-軟起動器的散熱風扇損壞（更換風扇）d-起動頻繁，高溫將可控硅損壞（控制起動次數(shù)）e-濾波板損壞（更換損壞元件）

11、在起動時報過流a.機械方面解決方法：檢查負載或電機的機械部件是否正常。b.電機方面解決方法：1.檢查電機是否有短路。c軟起方面.解決方法：1.檢查軟起的電流參數(shù)是否正確。

2.檢查軟起動器功率是否正確第34