软启动器的工作原理.ppt

软启动器工作原理及应用 软启动的必然性 在工程中最常用的就是三相异步电机 由于其电机启动特性 这些电动机直接连接供电系统启动 硬启动 将会产生高达电机额定电流5 7倍的浪涌 冲击 电流 使得供电系统和串联的开关设备过载 另一方面 直接启动 也会产生较高的峰值转矩 这种冲击不但会对驱动电动机产生冲击 而且也会使用机械装置受损 还会影响接在同一电网上其他电气设备正常工作 鼠笼型异步电动机电子软启动器的诞生解决了这个问题 它既能改变电动机的起动特性保护拖动系统 更能保证电动机可靠起动 又能降低起动冲击 因此随着电力电子技术的快速发展 智能型软起动器将会得到更广泛的应用 电动机直接起动的危害性及软起动好处 引起电网电压波动 影响同电网其它设备的运行交流电动机在全压直接起动时 起动电流会达到额定电流的4 7倍 当电机的容量相对较大时 该起动电流会引起电网电压的急剧下降 影响同电网其它设备的正常运行 软起动时 起动电流一般为额定电流的2 3倍 电网电压波动率一般在10 以内 对其它设备的影响非常小 对电网的影响对电网的影响主要表现在两个方面 超大型电机直接起动的大电流对电网的冲击几乎类似于三相短路对电网的冲击 常常会引发功率振荡 使电网失去稳定 起动电流中含有大量的高次谐波 会与电网电路参数引起高频谐振 造成继电保护误动作 自动控制失灵等故障 软起动时起动电流大幅度降低 以上影响可完全免除 伤害电机绝缘 降低电机寿命 大电流产生的热量反复作用于导线外绝缘 使绝缘加速老化 寿命降低 大电流产生的机械力使导线相互摩擦 降低绝缘寿命 高压开关合闸时触头的抖动现象会在电机定子绕组上产生操作过电压 有时会达到外加电压的5倍以上 这样 高的过电压会对电机绝缘造成极大伤害 软起动时 最大电流降低一半左右 瞬间发热量仅为直起的1 4左右 绝缘寿命会大大延长 软起时电机端电压可以从零起调 可完全免除过电压伤害 电动力对电机的伤害大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力 会造成夹紧松动 线圈变形 鼠笼条断裂等故障 软起动时 由于最大电流小 则冲击力大大减轻 对机械设备的伤害全压直接起动时的起动转矩大约为额定转矩的2倍 这么大的力矩突然加在静止的机械设备上 会加速齿轮磨损甚至打齿 加速皮带磨损甚至拉断皮带 加速风叶疲劳甚至折断风叶等等 软起动的转矩不会超过额定转矩 上述弊端可以完全克服 软启动工作原理及运行特点 异步电机启动性能主要两个指标 启动电流倍数和启动转矩倍数 软启动器就是在电动机启动时通过改变加在电机上的电源电压 以减小启动电流和启动转矩来实现电动机的软起 软启动的限流特性可有效限制冲击电流 避免不必要的冲击力矩以及对配电网络的电流冲击 有效地减少线路刀闸和接触器的误触发动作 对频繁启停的电动机 可有效控制电动机的温升 大大延长电动机的寿命 软启动原理 在三相电源与电机间串入三相并联晶闸管 利用晶闸管的移相控制原理 改变晶闸管的触发角 启动时电机端电压随晶闸管的导通角从零逐渐上升 电动机逐渐加速 直到晶闸管全导通 电动机工作在额定电压的机械特性上 实现平滑启动 降低启动电流 避免启动过流跳闸 待电机达到额定转数时 启动过程结束 软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管 为电动机正常运转提供额定电压 此外软启动器还可以实现软停车 停车时先切断旁路接触器 然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小 使三相供电电压逐渐减小 电机转速由大逐渐减小到零 停车过程完成 软启动典型控制图 软启动器接线图 软启动的特点 1 无冲击电流 软起动器在起动电机时 通过逐渐增大晶闸管导通角 使电机起动电流从零线性上升至设定值 2 恒流起动 软起动器可以引入电流闭环控制 使电机在起动过程中保持恒流 确保电机平稳起动 3 根据负载情况及电网继电保护特性选择 可自由地无级调整至最佳的起动电流 其它的特点 1 降低电机起动电流 降低配电容量 避免增容投资 2 降低起动机械应力 延长电动机及相关设备的使用寿命 3 起动参数可按负载调整 以达到最佳起动效果 4 多种起动模式及保护功能 易于改善工艺 保护设备 5 特有外控端子 可方便实现异地控制或自动控制 6 全数字开放式用户操作显示键盘 操作设置灵活简便 7高度集成的微处理器控制系统 性能可靠 8 大电流无触点交流开关无级调压 调压范围宽 过载能力强 9 产品可作频繁或不频繁起动 10 还可提供远控接口 还可与PLC直接接口 软启动的起动方式 1 限流起动 顾名思义是限制电动机的起动电流 它主要是用在轻载起动的负载降低起动压降 在起动时难以知道起动压降 不能充分利用压降空间 损失起动力矩 对电动机不利 2 斜坡电压起动 顾名思义是电压由小到大斜坡线性上升 这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电压逐渐增加 当电压达到预先所设定的值后保持恒定 t1至t2阶段 直至起动完毕 这种起动方式最简单 不具备电流闭环控制 仅调整晶闸管导通角 使之与时间成一定函数关系增加 其缺点是 由于不限流 在电机起动过程中 有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏 对电网影响较大 实际很少应用 3 转矩控制起动 它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升 它的优点是起动平滑 柔性好 对拖动系统有更好的保护 它的目的是保护拖动系统 延长拖动系统的使用寿命 同时降低电机起动时对电网的冲击 是最优的重载起动方式 它的缺点是起动时间较长 4 转矩加突跳控制起动 它与转矩控制起动相仿也是用在重载起动 不同的是在起动的瞬间用突跳转矩克服电机静转矩 然后转矩平滑上升 缩短起动时间 但是 突跳会给电网发送尖脉冲 干扰其它负荷 应用时要特别注意 5 电压控制起动 用在轻载起动的场合 在保证起动压降下发挥电动机的最大起动转矩 尽可能的缩短了起动时间 是最优的轻载软起动方式 软启动具有的保护 12种保护功能 外部故障输入保护 瞬停端子 用于外加专用保护装置 如热继电器等 失压保护 软起动器断电且又来电后 无论控制端子处于何种位置 均不会自行起动 以免造成伤害事故 起动时间过长保护 由于软起动器参数设置不当或其它原因造成长时间起动不成功软起动器会自行保护 软起动器过热保护 温度升至80 士5 时保护动作 动作时间 0 1秒 当温度降至55 时 最低 过热保护解除 输入缺相保护 滞后时间 3秒 软启动具有的保护 输出缺相保护 滞后时间 3秒 三相不平衡保护 滞后时间 3秒 以各相电流偏差大于50 士10 为基准 起动过流保护 起动时持续大于电机额定工作电流5倍时保护动作 运行过载保护 以电机额定工作电流为基准作反时限热保护 软启动具有的保护 电源电压过低保护 滞后时间 当电源电压低于极限值50 时 保护动作 时间 0 5秒 否则低于设定值时保护动作 时间 3秒 电源电压过高保护 当电源电压高于极限值130 时 保护动作 时间 0 5秒 否则高于设定值时保护动作 时间 3秒 负载短路保护 滞后时间 0 1秒 短路电流为软起动器标称电机电流额定值10倍以上 软启动器的应用 按电机的负载和速度变化分类 软启动常用于 负载变化较大且不允许速度变化的设备 如港口皮带输送机 煤矿皮带输送机 水泥皮带传送设备 电动扶梯 不带变频器的升降电梯 轧钢设备 各类工业输送机械等 变负载设备如 中央空调主机 六角机床 碾磨机 研磨机 成形机 冲床 抛光机 悬垂机 切削机 压缩机 油井抽油机 电动衣车 食品搅拌机 塑胶开炼机 密炼机 注塑机 锻机 板机混凝土成型机 橡胶成型机 化工工业设备 农用设备 纺织机械 造纸设备 工业机械 食品及其它重工业机械 利用软启动特性设备简介 空气压缩机 大容量电动机轻载时进入节能运行状态 当输入电源电压不平衡时 可以自动调节使相电流平衡 减少电动机发热和延长寿命 离心泵 利用泵控制功能 减少启动和停止时液流冲击所产生地系统喘振现象 节省系统维修费用 桥式起重机 利用双斜坡起动 实现加速过程最有效控制 提高生产率并减少产品的损坏皮带运输机和自动传输线 利用软启动和预置低速运行 实现平滑起动 避免产品移位和液体溢出 通风机 利用软启动取代旧的机电启动器 减少皮带磨损和机械冲击 节省维修费用粉碎机械 利用堵转和失速保护 避免机械故障或阻塞造成电动机过热而烧毁 搅拌机 利用双斜坡起动和预置提速运行 避免机械故障 节约能源 不需要变频器驱动 软启动的应用 软启动器还可以内置一拖多专用程序控制器选件 装于软起动器内部 实现时间控制 联锁 互锁功能 可控制多台电机的分别起动送上电网运行 电机可不分先后 任意起动 自动避免二台以上电机同时起动 一台电机起动后延时时间没到 其他电机也不能起动 低压软起动器常见的故障 1 上电后不显示a 检查控制电源是否接入 b 检查显示屏连接线是否插紧 c 检查控制板有没有问题 d 显示屏本问题 2 起动报缺相故障 软起动器故障灯亮 电机没反应 出现故障的原因可能是 a 起动方式采用带电方式时 操作顺序有误 正确操作顺序应为先送主电源 后送控制电源 b 电源缺相或者三相电末上 软起动器保护动作 检查电源 c 软起动器的输出端未接负载 输出端接上负载后软起动器才能正常工作 d 控制板有问题更换控制板 3 起动完毕 旁路接触器不吸合现象 故障原因可能是 a 在起动过程中 保护装置因整定偏小出现误动作 将保护装置重新整定即可 b 在调试时 软起动器的参数设置不合理 主要针对的是55KW以下的软起动器 对软起动器的参数重新设置 c 控制线路接触不良 检查控制线路 d 接触器有问题不能正常吸合e 控制板问题 4 在起动过程中 偶尔有出现跳空气开关的现象 故障原因有 a 空气开关长延时的整定值过小或者是空气开关选型和电机不配 空气开关的参数适量放大或者空气开关重新选型 b 软起动器的起始电压参数设置过高或者起动时间过长 根据负载情况将起始电压适当调小或者起动时间适当缩短 c 在起动过程中因电网电压波动比较大 易引起软起动器发出错误指令 出现提前旁路现象 建议用户不要同时起动大功率的电机 d 起动时满负载起动 起动时尽量减轻负载 e 软起动额定电流设置有问题 5 软起动器出现显示屏无显示或者是出现乱码 软起动器不工作 故障原因可能是 a 软起动器在使用过程中因外部元件所产生的震动使软起动器内部连线震松 打开软起动器的面盖将显示屏连线重新插紧即可 b 软起动器控制板故障更换控制板c 显示屏故障更换显示屏d 显示屏连接线损坏 更换连接线6 软起动器在起动时报故障 软起动器不工作 电机没有反应 故障原因可能为 a 电机缺相 检查电机和外围电路 b 软起动器内主元件可控硅短路 检查电机以及电网电压是否有异常 和厂家联系更换可控硅 c 滤波板击穿短路 更换滤波板即可 d 控制板问题更换控制板 7 软起动器在起动负载时 出现起动超时现象 软起动器停止工作 电机自由停车 故障原因有 a 参数设置不合理 重新整定参数 起始电压适当升高 时间适当加长 b 起动时满负载起动 起动时应尽量减轻负载 c 机械故障d 控制板问题更换控制板 8 在起动过程中 出现电流不稳定 电流过大 原因可能有 a 电流表指示不准确或者与互感器不相匹配 更换新的电流表 b 电网电压不稳定 波动比较大 引起软起动器误动作 更换控制板 c 软起动器参数设置不合理 重新整定参数 9 软起动器出现重复起动 故障原因有 a 在起动过程中外围保护元件动作 接触器不能吸合 导致软起动器出现重复起动 检查外围元件和线路 b 中间继电器出现有问题不能正常吸合c 控制板问题更换控制板 10 短路 a 检查电机联线和电机是否损坏 b 过电流将软起动器击穿 检查软起动器功率是否与电机的功率相匹配 电机是否是带载起动 c 软起动器的散热风扇损坏 更换风扇 d 起动频繁 高温将可控硅损坏 控制起动次数 e 滤波板损坏 更换损坏元件 11 在起动时报过流a 机械方面解决方法 检查负载或电机的机械部件是否正常 b 电机方面解决方法 1 检查电机是否有短路 c软起方面 解决方法 1 检查软起的电流参数是否正确 2 检查软起动器功率是否正确 12 软起不旁路 运行灯已亮 a用万用表的电压档量一下控制板的旁路输出触点 在起动时 旁路输出触点有220V 起动完成以后这一点电压变成0 如果有以上变化则说明故障在外接电路 b旁路中间继电器不工作 c交流接触线圈电压等级不对 d交流接触损坏 e外部接线松动 f控制板有问题 13 起动超时a检查参数是否设置正确 b查看屏幕上的变流有没有明显的变化 如果电流一直在一个固定值 说明为电流采样有问题 这一部分有2种情况 一是电流互感器到控制板的线或是水泥电阻在运