【學(xué)員問題】數(shù)字式軟起動器的應(yīng)用？

【解答】電動機的起動是電機控制的一個重要內(nèi)容，改善電動機的起動性能是人們不斷研究和探討的一個問題，并不斷取得新的成果。

電動機的起動方式可分為全壓起動（即直接起動）和降壓起動兩種。

全壓起動是一種最簡單的起動方法。起動時，把全部電源電壓直接加到電動機的定子繞組，這時起動電流較大，可達額定電流的5～8倍。經(jīng)常起動的電動機，過大的起動電流將造成電動機發(fā)熱，影響電機壽命；同時電動機繞組在電動力的作用下，會發(fā)生變形，可能造成短路而燒壞電機；過大的起動電流，會使線路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓顯著下降而影響接在同一電網(wǎng)的其他電動機的工作，有時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，容量在11kW及以下者，可全壓起動；由居住區(qū)變電所低壓配電裝置供電時，容量在15kW及以下者可全壓起動。容量大于以上規(guī)定者，就應(yīng)采用降壓起動。”

傳統(tǒng)的降壓起動方式有自耦變壓器降壓起動、星三角轉(zhuǎn)換降壓起動、延邊三角形降壓起動等。但這些起動方式各有其優(yōu)缺點，且每種方式對電動機的結(jié)構(gòu)形式、負載的性質(zhì)都有其特殊的要求，因此實際應(yīng)用中具有許多限制條件。由此軟起動器便應(yīng)運而生。常用的軟起動器有數(shù)字式和磁控式兩種在此僅談?wù)剶?shù)字式軟起動器。

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

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

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

1.1、起動方式

較常用的起動方式是限流型、電壓斜坡起動模式、轉(zhuǎn)矩控制型等。

1.1.1、限流型

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

1.1.2、電壓斜坡起動模式

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

1.1.3、轉(zhuǎn)矩控制型

通過控制起動轉(zhuǎn)矩，從而改善電動機的起動特性，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：靠負載慣性自由停車；

（2）軟停車：在有些場合，并不希望電動機突然停止，如水泵，如果突然停車，就會出現(xiàn)水垂現(xiàn)象，再如工業(yè)上的皮帶機、升降機也不希望突然停車。采用軟停車方式，在發(fā)出停機信號時，電動機端電壓逐漸減小，實現(xiàn)軟停機目的。

1.3、軟起動器的特點

軟起動器由于采用了計算機技術(shù)，更具有傳統(tǒng)的起動方式無法比擬的優(yōu)點：

（1）采用16位單片全數(shù)字自動控制，控制方式靈活多樣；

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

（3）對電動機提供了平滑的漸進的起動過程，減少起動電流對電網(wǎng)的沖擊，降低了設(shè)備的振動和噪聲，延長了機械傳動系統(tǒng)的使用壽命，并改善了工人的勞動環(huán)境

（4）方便的外控接口具有多種功能：數(shù)字延時起動控制、軟停控制輸入、起動延時繼電器輸出、故障繼電器輸出；

（5）具有全面的LED顯示功能，友好的人機對話界面，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)字式軟起動器的應(yīng)用

由于軟起動器具有許多優(yōu)點，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，只要電動機容量大于等于11kW，為了保證建筑內(nèi)其他負荷的用電質(zhì)量，就可采用軟起動器。以數(shù)字式軟啟動器為核心，輔以輸入端斷路器，軟起動器旁路接觸器，以及二次側(cè)電路組成電動機控制柜，可以完成兩地控制，多種控制方式選擇。另外，可顯示電流、電壓和故障運行、工作狀態(tài)等信號。

軟起動器性能雖好，但價格也不菲，如果一臺電動機對應(yīng)使用一臺軟起動器，造價比普通的起動方案會增加不少。為了給用戶節(jié)省設(shè)備投資，降低生產(chǎn)成本，有效地利用軟起動器的控制功能，可以采用一拖多的運行方案。本方案由一臺軟起動器拖動臺功率相同或相近的電動機，分時先后起動，起動各電機間隔在1min～3min左右。它的每一起動過程可設(shè)計為獨立的或相關(guān)程序起動。各電機運行過程中，由相應(yīng)的電機保護元件進行保護，系統(tǒng)中各電機的起動控制回路可設(shè)計為繼電器或可編程（PLC）控制。

一拖多方案設(shè)有每臺電機的起動、停止按鈕及運行、停止、故障指示并且系統(tǒng)留有遠控接點。遠控接點有起、停輸入接點及運行指示輸出接點（無源繼電器接點）、故障輸出接點（無源繼電器接點）。

以一拖三為例，其主回路原理見圖5所示。

此外，軟起動器還可應(yīng)用于高層建筑中的消火栓泵、噴淋泵的起�？刂�，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，還具有標準的消防弱電控制模塊輸入輸出接點，消火栓控制按鈕輸入接口，消火栓指示燈輸出信號以及消防中心控制信號等。為了保證消防泵的可靠運行，還配有雙電源切換裝置，并具有自動、手動轉(zhuǎn)換功能。自動運行時，當(dāng)運行消防泵故障停機后，備用消防泵自動投入運行，軟停車可以消除水泵停泵時的水錘現(xiàn)象。

3　結(jié)束語

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

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