磁控式软启动器工作原理综述

新型新型 BCK I 型箔式绕组磁控式电动机软起动器工作原理型箔式绕组磁控式电动机软起动器工作原理 引述 引述 异步电动机软启动控制器在电动机起动过程中 通过控制电动机的电流 使电机缓慢 平滑的 加速 避免了大电流对电机和电网的冲击 提高了电网的工作效率 减少了启动时对电机的冲 击损伤 从而达到了启动和保护设备的作用 如果说 BCK II 箔式绕组磁控式软起动是针对水 阻和热变电阻式启动器不可克服的缺点而出现的最新换代产品 具有十分广阔的应用前景 那么 BCK I 基于微控制器 设计了一种新型电机磁控软启动方案 即在异步电动机定子回路串 入磁饱和可控电抗器来实现电机的软启动 1 磁控软启动原理介绍 磁控软启动原理介绍 BCK I 磁控式软启动是从电抗器软起动衍生出来的 主要由交流部分 直流部分 控制三大 部分组成 主要功能是用可控制的饱和电抗器串在异步电动机定子侧实现降压 饱和电抗 器由封闭的铁芯 直流绕组 控制绕组 和交流绕组 工作绕组 配合组成 交流部分主要串联在 电动机定子回路的交线圈的工作绕组 由直流线圈控制铁芯的饱和度 从而控制交流绕组的等 效电抗值 在异步电动机启动过程中 通过反馈自动控制饱和电抗器直流绕组电流 改变铁芯的饱和程度 调 节交流绕组的电抗 实现异步电动机的恒流软启动 TGCK iI 磁控软起动在起动开始时限流作 用较强 在软起动过程中逐渐减弱 电抗器在起动完成后被旁路 2 磁控式软启动控制系统设计 2 1 主电路设计图 主电路设计图 磁控式异步电动机软起动控制系统图如上图所示 其中 QS 为三相电源开关 QF1 为交流接触器 QR 为饱和电抗器 SR 为晶闸管整流电路 是提 供饱和电抗器直流绕组直流励磁电流的回路 改变可控硅不同的触发角度 可提供饱和电抗器 不同的直流励磁值 HR 传感器 检测磁线圈的温度 并通过可靠隔离将信号转化为小的电压 信号送给单片机 信号采集在电隔离条件下测量直流 交流脉冲以及各种不规则波形的电 流 同时压敏电阻与二极管起到保护可控硅的作用 2 2 控制系统设计 控制系统设计 磁控软起动智能控制系统的硬件总体结构如上图所示 它主要由微处理器系统 信号检测 功率变换单元 现场总线 人机交换模块等组成 智 能控制器在软起动中的作用是根据电机起动中的电流 电压信号进行智能控制 通过功率变 换单元控制可变电抗器的电抗 从而控制异步电动机的起动 所以 智能控制器主要包括如下 几个基本功能 启动电量信号的检测 智能控制算法运算 功率变换单元控制 开关器件控 制 此外 为完善系统功能 系统还具有友好的人机交互界面 现场总线通信 存储数据等功 能 2 3 系统软件设计 系统软件设计 软起动控制流程主要有软起动初始化 起动状态检查 软起动 软起动结束几个阶段 根 据以上步骤 利用结构化设计思想 将系统软件分成主程序 初始化程序 软起动过程控制程 序 数据通讯程序 人机交互程序 数据存储等若干功能模块 控制硬件系统自动采集 检 测输入信号 对输入数据进行判断与处理 并按要求输出所需的控制信号 主程序流程图如图 4 所示 系统上电初始化结束后先进行系统自检 自检完成后判断电机所处的状态 根据不同的 状态接收不同的命令 如果检测电机处于准备阶段 则接到启动指令后进行触发角的测量 发 出触发脉冲起动电机 如果检测电机处于高速阶段 则瞬时给出最大触发角实现电机的软停 在整个循环过程中 任何一项测试 不能通过则闭锁所有中断停机 2 4 模糊 模糊 PID 控制器设计控制器设计 当异步电动机起动或负载变化时 由于实际电流与给定电流的误差太大 单纯采用 PID 控制进 行调频调功时 容易造成积分累积 最终引起系统较大的超调 甚至可能引起系统的振荡 使得 系统的稳定性变差 智能控制器采用模糊控制器与 PID 控制器相结合的方案 其控制器系统 结构图如图一所示 系统主要由 PID 控制器 模糊控制器以及误差 e 和误差变化 ec 的离散 化环节 k4 模糊化环节 k1 和 k2 控制量输出比例环节 k3 在线参数自调整环节组成 PID 控制器是在误差很小时起作用 用来消除静态误差 当误差较大时 该环节作用较小 参数 自调整的作用 是根据误差 e 和误差变化率 ec 在线调节 k1 k2 和 k3 使系统的动特性与稳态 性能更好地相互兼顾 图一 综合以上原理描述 实践证明磁控式饱和电抗器降压起动通过控制直流励磁绕组的电流大小来改变铁芯饱 和度 从而它的等效电抗值是可控的 通过调节饱和电抗器 QR 的直流励磁电流 可以连续改 变其电抗以维持起动电流恒定 当软起动完成后 由于电抗器电抗值相当小 旁路饱和电抗器 不会产生二次电流冲击 所以磁控软起动克服了定子串联电抗器启动的缺点 合理选择起动时间和饱和电抗器的直流励磁电流 对改善异步电动机的启动性能有着重 要的作用 使异步电动机起动达到限流调节 平滑 快速 可靠性高等要求 2 5 提供故障解决方案提供故障解决方案 对运行状态加以监测 而后对相应的运行人员发出警告指示 并提供推荐的修正措施 3 应用效果应用效果 该系统能准确而及时地把握整个机组轴系运行状况 通过功能强大的振动信号分析 诊断 迅速做出运行评估与维修计划指导方案 有效地判断 预防和消除故障 保证了大型机 组的长周期 满负荷安全运行 技术指标 技术指标 额定电压 AC380V 50Hz 功 率 15KW 400KW 负载 风机 水泵 皮带机 球磨机 起动时间 根据负载 30s 内自动调节 起动负荷 负载率 50 Te 以内 执行原件 箔式绕组磁放大器 控制方 式 闭环控制 起动频次 12 次 小时 增强型 具有 4 20mA 标准信号输出 和开关量信号输出 具有 485 信号通讯功能 协议支持 MODBUS RTU 具有软停止功能 保护功能 软起动器对电机的起动 运行过程全方位监控 对过电流 过载 缺相或 断相和三相不平衡保护 过电压 欠电压等等全部采取反时限保护 能够满足各种负载需 求 各种保护参数 运行参数进行修改 设定 数据传输 起停操作 数据记录及电机工 作状态及参数动态显示 并对故障有报警和记录保存 使用条件 使用条件 环境温度 50 55 环境湿度 90 无冷凝或滴水 冷却方式 自然风冷 使用条件 软起动器使用时应配起动和旁路运行交流接触器 保护等级 IP20