电动机软启动器.doc

电动机软起动器作者：陈辉珠 陈景祥 陈亚栋 杜柳辉 黄旺威 李国明 王晓琳1 电动机控制问题的提出 三相交流异步电动机是应用最为广泛的电气设备。但它直接起动时产生的电流冲击和转矩冲击会对电网、电动机本身及其负载机械设备带来不利影响，对于容量较大的电动机，这些危害也就尤为严重。 2 传统起动器 目前，我国大部分电动机通常采用直接起动、Y/控制起动和自耦变压器起动。这些传统起动器价格低廉，通过降低电动机的起动电压来建设起动电流，起动方式采用分步跳跃上升的恒压起动，因此，起动过程中存在二次冲击电流和冲击转矩，而且接触器故障多、电动机冲击电流大、冲击转矩大、冲击力矩大、效率低。但现在的Y/起动器已经具有电动机保护和监控功能，技术水平和外观与以前相比已有很大的改观，可以满足中小容量无特殊要求的空载或轻载起动的控制要求。 3 现代软起动器 现代软起动器主要有变频调速及晶闸管调压软起动器2种软起动器方案。其中，变频器调速软起动器价格昂贵，常用于控制要求起动转矩较大的中压电动机。晶闸管调压软起动器的价格略高于自耦变压器起动器和Y/起动器，系统工作时对电网无过大冲击，可大大降低系统的配电容量，机械传动系统振动小，起动、停车平滑稳定，可提高电动机的使用寿命和经济效益。 4 晶闸管调压软起动器 晶闸管调压软起动器采用大功率可控硅作主回路开关元件，通过改变可控硅的导通角来实现电动机电压的平稳升降和无触点通断。起动电流可根据负载和工况任意设定。起动器还能自动监视电动机的功率因数和负载情况，经过计算来决定电动机的运行电压，以便提高电动机功率因数，使其以最小电流运行，降低损耗，提高效率。它是实现电动机精确控制、替代传统起动器的理想选择。 5 变频器调速软起动器 采用变频器控制的电动机具有良好的动态、静态性能，在低速时也可以任意调节电动机转矩，起动转矩高达150%的额定转矩。它可以恒转矩起动电动机，起动电流可限制在150%的额定电流以内，可以实现自由停车、软停车、泵停机、直流制动，满足有特殊要求的电动机控制。 6 软起动器控制电动机的几个重要概念 （1）脉冲突跳起动方式 对于静阻力矩较大的负载，必须施加一个短时的大起动力矩，以克服静摩擦力，这就要求起动器可以短时输出90%的额定电压。 （2）接触器旁路工作模式 当电动机全速运行后，用旁路接触器来取代已完成任务的软起动器，以降低晶闸管的热耗，提高系统效率。在这种模式下用一台软起动器起动多台电动机。 （3）节能运行模式 电动机负荷较轻时，软起动器可自动降压，以此提高电动机功率因数。 （4）软停车 在不希望电动机突然停车的场合，可以通过软停车方式来逐步降低电动机端电压。（5）泵停车 对惯性力矩较小的泵，软起动器在起动和停机过程中，实时检测电动机的负载电流，根据泵的负载和速度特性调节输出电压，消除“水锤效应”。 （6）动力制动 在惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合，可以向电动机输入直流电，以实现快速制动。 7 常见电动机起动器比较 常见电动机起动器比较如表1。8 常见电动机软起动器及其特点（1）ST500智能型马达控制器 ST500智能型马达控制器是由江苏盐城市射海智能电器有限公司生产的Y / 起动器。它可用于交流50Hz、额定电压至690V额定电流范围为1.05 820A的异步电动机的控制、保护、监视和通讯组网。该控制器采用了微处理器和通讯技术，配合ST操作显示模块使用，取代了原热继电器、电流表、互感器和操作按钮等，具有多种保护功能，可实现远距离监控管理。 ST500智能型马达控制器具有如下功能： 具有过载、堵转过流、欠流、缺相、电机过热和漏电保护功能。 具有漏电保护功能，有2种方式选择：内部取矢量和,外接零序互感器。 具有电机过热保护功能。 具有重起动时间设定、操作复位时间设定功能。 有3中起动方式可供选择：直接起动、正反转起动和Y / 起动。Y / 起动方式可选择时间（可整定）或电流方式（110%I） （2）KTQ型交流电电机软起动器 KTQ型交流电电机软起动器是武汉异普电机软起动器厂开发生产的。该产品负荷GB14048.6-1998国家标准。它可用于水泵、风机、压缩机、制冷机、升降机、搅拌机等电机传动设备。 KTQ型交流电电机软起动器采用先进的电力电子技术，具有多种控制和保护功能。 电动机可以软起软停，起停时间可调，既可按电压斜坡模式起动，又可按限流模式起动。 起动电压可调，点动转矩可调，起动电流可以限制。 可进行点动软起停控制，实现无触点通断。 具有短路、过载、断相、三相电流不平衡及元件过热等多种保护。 可采用接触器旁路工作模式，全压直通运行。 有壁挂式和柜式可供选择。 （3）NJR1系列数字式软起动器 正泰集团公司是中国最大的工业电器产销企业之一，NJR1系列数字式软起动器价格低，结构简单，可免维护。它适用于风机、水泵、压缩机、适用降压起动的电动机。该起动器的功能有： 软起动功能：降低电动机的起动电流，防护自起动时产生的力矩冲击。 降低电网用电适配容量，接生增容费开支。 方便调节起动特性。 软停机功能：防止水锤效应。 防止电动机立即停机而产生的机械冲击。 保护功能：电网进线侧或电动机侧的缺相保护。 （4）智能马达控制器 智能马达控制器是罗克韦尔自动化公司开发的一种电动机起动的新概念产品。它包括STC、SMC Plus和SMC Dialog Plus4个系列，额定电压1 600VAC，额定电流1 1000A，能满足工业应用领域的各种要求。 智能马达控制器具有软起动、限流起动、全压起动、脉冲突跳起动方式、双斜坡软起动、泵控制、预置低速运行，智能电动机制动、带制动的低速运行、软停止、准确停车、节能运行、相平衡等控制和故障诊断等功能。SMC Dialog Plus还能与RS-232、RS-485、Remote I/O、SCANport和设备网网络通讯，可以方便的集成到现有的制动控制系统中。 （5）KD系列智能化节电型无触点电动机起动器 智能化节电型无触点电动机起动器是在国外“功率因数控制器”的基础上经进一步改进完善而成的高技术产品。该起动器主回路无触点，具有减压软起动及全方位电机保护功能，节能效果显著，完全可取代国内流行的各式电机减压起动装置。 KD系列软起动器工作原理为采用单片机控制电动机上的电压，从而使电动机的功率因数达到最佳值，减少有功损耗和无功损耗，实现节电。它具有软起动、限流起动、全压起动、脉冲突跳起动方式、双斜坡软起动、泵控制、软停止、节能运行、相平衡等控制和故障诊断等功能。还可配合RS-485接口，与计算机，工控机联网，实现分布式控制。 为适应某些特殊的应用场合，山西英特测控技术有限公司开发了以下几种专用软起动器：消防专用软起动器XKD-2，给水、排水专用软起动器SKD-2和油井潜油泵专用型软起动器。（6）MCD软起动装置 由丹佛斯有限公司开发生产的MCD3000系列软起动器是交流电机起停控制的最佳装置，它采用相控斩波原理，电机电压受到斩波器的控制，每相当中的斩波器为2只晶闸管，该晶闸管斩波器对电网电压进行连续的斩波，使起动器具有大转矩输出，频繁启停的能力，电流传感器时刻监测电机电流以实现电机起动过程的直流控制，也用于电机各种运行和保护功能的控制依据。 安装方便。MCD3000为壁挂式安装结构并为穿管接线等留有控制输入足够的安装空间。可多台并排安装，无需预留空间（大容量规格除外，需100mm），无需增加任何辅助设备即可完成预定功能。 操作方便。单一参数调整即可完成基本运行操作，少量参数调整即可实现高精度的控制与运行保护，无需现场整定即可获得高精度运行。MCD3000的电流检测可达5%的工业精度，内置具有显示功能的操作盘，设有快速整定功能。 MCD软起动装置的功率范围在7.5 800kW，是解决交流电机起动的最佳方法。它消除电网难以承受的启动冲击电流，避免冲击负荷给机械传动装置造成额外磨损，消除过快的加减速过程带来的不稳定工艺条件。 （7）Altistart46软起动器 Altistart46由控制模块、电源组件、本机或在线通信的可选项（PLC或PC）组成。它可控制电源电压在208 500V之间，额定功率在2.2 800kW间的电机，采用施耐德专利技术控制起动及停止期间的转矩。Altistart46是由6个晶闸管组成的软起动-软停止单元，可以控制三相鼠笼异步电机的起动和停车。可提供：对电机运行特性的控制，尤其是在起动和停止期间；对电机和起动器的热过载保护；对传动机械的机械保护，清除转矩浪涌并降低冲击电流；在整个1区内控制加速转矩；按应用要求调节电机转矩，降低电机损耗。起动电流可在标称电流的2 5倍间调节。起动转矩可在15%标称转矩至标称转矩间变化。Altistar46还具有可独立调节加减速积分、允许直流注入制动和设备不需维护的特性。表1传统起动器现代软起动器直接起动Y/起动自耦变压器起动晶闸管起动变频器起动起动电流5 8 Ie1.8 2.6 Ie1.7 4 Ie0 5 Ie0 1.5 Ie起动转矩0.5 1.5 Te0.5 Te0.4 0.85 Te0 1 Te0 1.5 Te起动方式恒压起动恒压分步起动恒压分步起动恒流软起动，线性电压斜坡起动可以恒转矩起动，也可配合负载起动起动特性冲击力矩很大分步跳跃上升，有二次冲击转矩分步跳跃上升，有二次冲击转矩力矩匀速、平滑上升，无二次冲击力矩恒转矩冲击电流很大，1次2次2次及以上1次1次转换方式无开路转换开路转换闭路转换闭路转换起动级数122，3或4连续无级连续无级起动时间45s 可调2 200s 可调可调执行单元开关自耦元件晶闸管变频器保护和监控依控制开关的保护而定有过载 、堵转过流、欠流、缺相、电机过热和漏电保护有过载 、堵转过流、欠流、缺相、电机过热和漏电保护有过载 、堵转过流、欠流、缺相、电机过热和漏电保护适用负载低、中等功率，可轻载起动可空载或轻载起动高功率电动机，可空载或轻载起动负载范围2.2 800 kW，可带不超过50% Te的负载起动负载范围225 10000 kW，可带超过50% Te的负载起动优缺点控制设备简单，起动过程会产生高电流峰值和大压降，对负载冲击很大价格便宜，“Y/”切换时会产生电流峰值和转矩波动，控制设备需要维护在电压变化时会出现大压降和高电流峰值，瞬间转矩波动，控制设备复杂笨重，需要维护可独立调节加减速方式，积分，有多种制动电动机，保护齐全，设备不需维护注：Ie为电动机额定电流； Ue为电动机额定电压； Te为额定转矩。中、高压固态软起动柜HPMV-DN中、高压软起动器是用多只可控硅串并联而成，可以满足不同的电流及电压等级要求，控制可控硅的触发角就可以控制输出电压的大小。在电机起动过程中，HPMV-DN按照预先设定的起动曲线增加电机的端电压使电机平滑加速，从而减少了电机起动时对电网、电机本身和相连设备的电气及机械冲击。 主要技术指标负载类型：三相异步或同步电机工作电压：2.3-13.8KV功率范围：160-6000KW重载型115%负载连续运行，过载500% 1-10秒、850% 0.5-5秒数字微处理器控制、液晶显示，起动过载和运行过载两级保护，低压控制单元与高压部分采用光纤隔离，机械和电子安全联锁装置，MCC接线排(机电控制中心接线排)。辅助继电器：多路C型干式继电器5A 240V AC可编程继电器输出，运行过程中的各种