【學(xué)員問(wèn)題】數字式軟起動(dòng)器及其應用？

　　【解答】電動(dòng)機的起動(dòng)是電機控制的一個(gè)重要內容，改善電動(dòng)機的起動(dòng)性能是人們不斷研究和探討的一個(gè)問(wèn)題，并不斷取得新的成果。

　　電動(dòng)機的起動(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)機的定子繞組，這時(shí)起動(dòng)電流較大，可達額定電流的5～8倍。經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機，過(guò)大的起動(dòng)電流將造成電動(dòng)機發(fā)熱，影響電機壽命；同時(shí)電動(dòng)機繞組在電動(dòng)力的作用下，會(huì )發(fā)生變形，可能造成短路而燒壞電機；過(guò)大的起動(dòng)電流，會(huì )使線(xiàn)路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓顯著(zhù)下降而影響接在同一電網(wǎng)的其他電動(dòng)機的工作，有時(shí)甚至使它們停下來(lái)或無(wú)法正常工作。

　　《民用建筑電氣規范》中第10、2、1、5規定：“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)。容量大于以上規定者，就應采用降壓起動(dòng)。”

　　傳統的降壓起動(dòng)方式有自耦變壓器降壓起動(dòng)、星三角轉換降壓起動(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)，且每種方式對電動(dòng)機的結構形式、負載的性質(zhì)都有其特殊的要求，因此實(shí)際應用中具有許多限制條件。由此軟起動(dòng)器便應運而生。常用的軟起動(dòng)器有數字式和磁控式兩種�熢诖刷焹H談?wù)剶底质杰浧饎?dòng)器。

　　1、數字式軟起動(dòng)器的工作原理及特點(diǎn)交流鼠籠式電動(dòng)機軟起動(dòng)技術(shù)，成功地解決了交流電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)造成的較大起動(dòng)電流對供電電壓質(zhì)量的影響和供電線(xiàn)路電耗增大以及對機械設備沖擊等問(wèn)題。目前應用較廣泛的是全數字式軟起動(dòng)器。它是傳統的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。

　　數字式軟起動(dòng)器是采用SCR功率組件雙單片機為控制核心的新型電動(dòng)機起動(dòng)設備，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(dòng)機的三相供電電路上，利用晶閘管的電子開(kāi)關(guān)特性，通過(guò)控制其電壓的大小，以達到控制電動(dòng)機的軟起動(dòng)過(guò)程。當電動(dòng)機起動(dòng)完成并達到額定電壓，三相旁路接觸器KM吸合，使電動(dòng)機直接投網(wǎng)運行。由于采用了雙單片機控制，可根據負載特性任意設置各種起動(dòng)參數，因此具有較強的負載適應性。原理見(jiàn)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、轉矩控制型等。

　　1.1.1、限流型

　　可使電動(dòng)機在起動(dòng)時(shí)最大不超過(guò)預先設定的限流值Im，Im可根據用戶(hù)電網(wǎng)容量及電動(dòng)機負載情況而定。該值的設定范圍在電動(dòng)機額定電流Ie的1.5～5.0倍之間選擇。見(jiàn)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(guò)設定電動(dòng)機輸入電壓的上升速率來(lái)完成電動(dòng)機的起動(dòng)過(guò)程。由于電壓從初始值到額定值是線(xiàn)性變化（初始值可保證電動(dòng)機的最大起動(dòng)力矩），所以整個(gè)起動(dòng)過(guò)程可保證電動(dòng)機平穩的起動(dòng)。該值的設定范圍在電動(dòng)機額定電壓Ue的30%～80%之間選擇。見(jiàn)圖3所示。

　　1.1.3、轉矩控制型

　　通過(guò)控制起動(dòng)轉矩，從而改善電動(dòng)機的起動(dòng)特性，清除浪涌轉矩并且降低沖擊電流。其特性曲線(xiàn)見(jiàn)圖4所示。

　　1.2、停車(chē)方式

　�。�1）自由停車(chē)：靠負載慣性自由停車(chē)；

　�。�2）軟停車(chē)：在有些場(chǎng)合，并不希望電動(dòng)機突然停止，如水泵，如果突然停車(chē)，就會(huì )出現水垂現象，再如工業(yè)上的皮帶機、升降機也不希望突然停車(chē)。采用軟停車(chē)方式，在發(fā)出停機信號時(shí)，電動(dòng)機端電壓逐漸減小，實(shí)現軟停機目的。

　　1.3、軟起動(dòng)器的特點(diǎn)

　　軟起動(dòng)器由于采用了計算機技術(shù)，更具有傳統的起動(dòng)方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：

　�。�1）采用16位單片全數字自動(dòng)控制，控制方式靈活多樣；

　�。�2）起動(dòng)轉矩電流、電壓、時(shí)間可按負載不同靈活設定，取得最佳的電流沖擊和最佳的轉矩控制特性；

　�。�3）對電動(dòng)機提供了平滑的漸進(jìn)的起動(dòng)過(guò)程，減少起動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊，降低了設備的振動(dòng)和噪聲，延長(cháng)了機械傳動(dòng)系統的使用壽命，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：數字延時(shí)起動(dòng)控制、軟�？刂戚斎�、起動(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，友好的人機對話(huà)界面，綠色環(huán)保型控制單元，功率范圍覆蓋5.5kW～800kW，可作廣泛的應用。

　　2　數字式軟起動(dòng)器的應用

　　由于軟起動(dòng)器具有許多優(yōu)點(diǎn)，近來(lái)已得到越來(lái)越廣泛的應用，在民用建筑中的應用也越來(lái)越多。一般情況，只要電動(dòng)機容量大于等于11kW，為了保證建筑內其他負荷的用電質(zhì)量，就可采用軟起動(dòng)器。以數字式軟啟動(dòng)器為核心，輔以輸入端斷路器，軟起動(dòng)器旁路接觸器，以及二次側電路組成電動(dòng)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(dòng)器性能雖好，但價(jià)格也不菲，如果一臺電動(dòng)機對應使用一臺軟起動(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(hù)節省設備投資，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行方案。本方案由一臺軟起動(dòng)器拖動(dòng)臺功率相同或相近的電動(dòng)機，分時(shí)先后起動(dòng)，起動(dòng)各電機間隔在1min～3min左右。它的每一起動(dòng)過(guò)程可設計為獨立的或相關(guān)程序起動(dòng)。各電機運行過(guò)程中，由相應的電機保護元件進(jìn)行保護，系統中各電機的起動(dòng)控制回路可設計為繼電器或可編程控制器（PLC）控制。

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

　　以一拖三為例，其主回路原理見(jiàn)圖5所示。

　　此外，軟起動(dòng)器還可應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(diǎn)，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(dòng)、手動(dòng)轉換功能。自動(dòng)運行時(shí)，當運行消防泵故障停機后，備用消防泵自動(dòng)投入運行，軟停車(chē)可以消除水泵停泵時(shí)的水錘現象。

　　3　結束語(yǔ)

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

　　以上內容均根據學(xué)員實(shí)際工作中遇到的問(wèn)題整理而成，供參考，如有問(wèn)題請及時(shí)溝通、指正。