【學(xué)員問題】數(shù)字式軟起動(dòng)器及其應(yīng)用？

　　【解答】電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是電機(jī)控制的一個(gè)重要內(nèi)容，改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能是人們不斷研究和探討的一個(gè)問題，并不斷取得新的成果。

　　電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式可分為全壓起動(dòng)（即直接起動(dòng)）和降壓起動(dòng)兩種。

　　全壓起動(dòng)是一種最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方法。起動(dòng)時(shí)，把全部電源電壓直接加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組，這時(shí)起動(dòng)電流較大，可達(dá)額定電流的5～8倍。經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，過大的起動(dòng)電流將造成電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，影響電機(jī)壽命；同時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組在電動(dòng)力的作用下，會(huì)發(fā)生變形，可能造成短路而燒壞電機(jī)；過大的起動(dòng)電流，會(huì)使線路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓顯著下降而影響接在同一電網(wǎng)的其他電動(dòng)機(jī)的工作，有時(shí)甚至使它們停下來或無法正常工作。

　　《民用建筑電氣規(guī)范》中第10、2、1、5規(guī)定：“由公用低壓網(wǎng)絡(luò)供電時(shí)，容量在11kW及以下者，可全壓起動(dòng)；由居住區(qū)變電所低壓配電裝置供電時(shí)，容量在15kW及以下者可全壓起動(dòng)。容量大于以上規(guī)定者，就應(yīng)采用降壓起動(dòng)。”

　　傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)方式有自耦變壓器降壓起動(dòng)、星三角轉(zhuǎn)換降壓起動(dòng)、延邊三角形降壓起動(dòng)等。但這些起動(dòng)方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，且每種方式對(duì)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、負(fù)載的性質(zhì)都有其特殊的要求，因此實(shí)際應(yīng)用中具有許多限制條件。由此軟起動(dòng)器便應(yīng)運(yùn)而生。常用的軟起動(dòng)器有數(shù)字式和磁控式兩種�熢诖刷焹H談?wù)剶?shù)字式軟起動(dòng)器。

　　1、數(shù)字式軟起動(dòng)器的工作原理及特點(diǎn)交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)，成功地解決了交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)造成的較大起動(dòng)電流對(duì)供電電壓質(zhì)量的影響和供電線路電耗增大以及對(duì)機(jī)械設(shè)備沖擊等問題。目前應(yīng)用較廣泛的是全數(shù)字式軟起動(dòng)器。它是傳統(tǒng)的Y-△起動(dòng)、自耦變壓器起動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。

　　數(shù)字式軟起動(dòng)器是采用SCR功率組件雙單片機(jī)為控制核心的新型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備，其工作原理如下：

　　采用三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)的三相供電電路上，利用晶閘管的電子開關(guān)特性，通過控制其電壓的大小，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成并達(dá)到額定電壓，三相旁路接觸器KM吸合，使電動(dòng)機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行。由于采用了雙單片機(jī)控制，可根據(jù)負(fù)載特性任意設(shè)置各種起動(dòng)參數(shù)，因此具有較強(qiáng)的負(fù)載適應(yīng)性。原理見圖1所示。

　　1.1、起動(dòng)方式

　　較常用的起動(dòng)方式是限流型、電壓斜坡起動(dòng)模式、轉(zhuǎn)矩控制型等。

　　1.1.1、限流型

　　可使電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)最大不超過預(yù)先設(shè)定的限流值Im，Im可根據(jù)用戶電網(wǎng)容量及電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況而定。該值的設(shè)定范圍在電動(dòng)機(jī)額定電流Ie的1.5～5.0倍之間選擇。見圖2所示。

　　1.1.2、電壓斜坡起動(dòng)模式

　　電壓斜坡起動(dòng)方式是通過設(shè)定電動(dòng)機(jī)輸入電壓的上升速率來完成電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。由于電壓從初始值到額定值是線性變化（初始值可保證電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)力矩），所以整個(gè)起動(dòng)過程可保證電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)的起動(dòng)。該值的設(shè)定范圍在電動(dòng)機(jī)額定電壓Ue的30%～80%之間選擇。見圖3所示。

　　1.1.3、轉(zhuǎn)矩控制型

　　通過控制起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性，清除浪涌轉(zhuǎn)矩并且降低沖擊電流。其特性曲線見圖4所示。

　　1.2、停車方式

　�。�1）自由停車：靠負(fù)載慣性自由停車；

　�。�2）軟停車：在有些場(chǎng)合，并不希望電動(dòng)機(jī)突然停止，如水泵，如果突然停車，就會(huì)出現(xiàn)水垂現(xiàn)象，再如工業(yè)上的皮帶機(jī)、升降機(jī)也不希望突然停車。采用軟停車方式，在發(fā)出停機(jī)信號(hào)時(shí)，電動(dòng)機(jī)端電壓逐漸減小，實(shí)現(xiàn)軟停機(jī)目的。

　　1.3、軟起動(dòng)器的特點(diǎn)

　　軟起動(dòng)器由于采用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，更具有傳統(tǒng)的起動(dòng)方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

　�。�1）采用16位單片全數(shù)字自動(dòng)控制，控制方式靈活多樣；

　　（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電流、電壓、時(shí)間可按負(fù)載不同靈活設(shè)定，取得最佳的電流沖擊和最佳的轉(zhuǎn)矩控制特性；

　　（3）對(duì)電動(dòng)機(jī)提供了平滑的漸進(jìn)的起動(dòng)過程，減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低了設(shè)備的振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，并改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境��

　�。�4）方便的外控接口具有多種功能：數(shù)字延時(shí)起動(dòng)控制、軟�？刂戚斎搿⑵饎�(dòng)延時(shí)繼電器輸出、故障繼電器輸出；

　�。�5）具有全面的LED顯示功能，友好的人機(jī)對(duì)話界面，綠色環(huán)保型控制單元，功率范圍覆蓋5.5kW～800kW，可作廣泛的應(yīng)用。

　　2　數(shù)字式軟起動(dòng)器的應(yīng)用

　　由于軟起動(dòng)器具有許多優(yōu)點(diǎn)，近來已得到越來越廣泛的應(yīng)用，在民用建筑中的應(yīng)用也越來越多。一般情況，只要電動(dòng)機(jī)容量大于等于11kW，為了保證建筑內(nèi)其他負(fù)荷的用電質(zhì)量，就可采用軟起動(dòng)器。以數(shù)字式軟啟動(dòng)器為核心，輔以輸入端斷路器，軟起動(dòng)器旁路接觸器，以及二次側(cè)電路組成電動(dòng)機(jī)控制柜，可以完成兩地控制，多種控制方式選擇。另外，可顯示電流、電壓和故障運(yùn)行、工作狀態(tài)等信號(hào)。

　　軟起動(dòng)器性能雖好，但價(jià)格也不菲，如果一臺(tái)電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)使用一臺(tái)軟起動(dòng)器，造價(jià)比普通的起動(dòng)方案會(huì)增加不少。為了給用戶節(jié)省設(shè)備投資，降低生產(chǎn)成本，有效地利用軟起動(dòng)器的控制功能，可以采用一拖多的運(yùn)行方案。本方案由一臺(tái)軟起動(dòng)器拖動(dòng)臺(tái)功率相同或相近的電動(dòng)機(jī)，分時(shí)先后起動(dòng)，起動(dòng)各電機(jī)間隔在1min～3min左右。它的每一起動(dòng)過程可設(shè)計(jì)為獨(dú)立的或相關(guān)程序起動(dòng)。各電機(jī)運(yùn)行過程中，由相應(yīng)的電機(jī)保護(hù)元件進(jìn)行保護(hù)，系統(tǒng)中各電機(jī)的起動(dòng)控制回路可設(shè)計(jì)為繼電器或可編程控制器（PLC）控制。

　　一拖多方案設(shè)有每臺(tái)電機(jī)的起動(dòng)、停止按鈕及運(yùn)行、停止、故障指示并且系統(tǒng)留有遠(yuǎn)控接點(diǎn)。遠(yuǎn)控接點(diǎn)有起、停輸入接點(diǎn)及運(yùn)行指示輸出接點(diǎn)（無源繼電器接點(diǎn)）、故障輸出接點(diǎn)（無源繼電器接點(diǎn)）。

　　以一拖三為例，其主回路原理見圖5所示。

　　此外，軟起動(dòng)器還可應(yīng)用于高層建筑中的消火栓泵、噴淋泵的起�？刂疲�消火栓泵一般是一用一備或二用一備等形式。其方案除前述方案的功能外，還具有標(biāo)準(zhǔn)的消防弱電控制模塊輸入輸出接點(diǎn)，消火栓控制按鈕輸入接口，消火栓指示燈輸出信號(hào)以及消防中心控制信號(hào)等。為了保證消防泵的可靠運(yùn)行，還配有雙電源切換裝置，并具有自動(dòng)、手動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)運(yùn)行消防泵故障停機(jī)后，備用消防泵自動(dòng)投入運(yùn)行，軟停車可以消除水泵停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象。

　　3　結(jié)束語

　　數(shù)字式軟起動(dòng)器以其良好的性能、靈活的控制方式，越來越深入人心，備受人們青睞。它對(duì)于改善電網(wǎng)性質(zhì)，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，起到了很大的作用，有理由相信它的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

　　以上內(nèi)容均根據(jù)學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問題整理而成，供參考，如有問題請(qǐng)及時(shí)溝通、指正。