软启动器原理

一 软起动的概念一 软起动的概念 中高压电机软起动 是在中高压 主要指 6KV 10KV 电动机起动过程中 随着电动机反电动势的不断建立 电机端电压由某一值逐渐平滑 无级的上升 至全压 转速由 0 上升到额定转速 最后依靠旁路甩掉软起动控制装置 二 软起动的作用二 软起动的作用 大功率交流电机直接起动会产生一系列电气和机械问题 电气方面有 电气方面有 1 起动时可达 5 7 倍的额定电流 造成电动机绕组电流引起过温 从而加 速电机绝缘老化 2 造成供电网络电压波动大 当电压 0 85UN 时 影响其他设备的正常使 用 机械方面有 机械方面有 1 过大的起动转矩产生机械冲击 对被带动的设备造成大的冲击力 缩短 使用寿命 影响精确度 如使联轴器损坏 皮带撕裂等 2 造成机械传动部件的非正常磨损及冲击 加速老化 缩短寿命 人们为 了解决以上问题 不断的寻求解决起动问题的方法 例如采用自耦变压器降压 起动 串联电抗器 液体电阻器 磁控电抗器等起动方式 它们可设定起动时 间 限流和各种保护值等 平滑的起动特性和免维护等使其具有传统的起动方 法无法比拟的优越性 国内市场低压 380V 软起动主要是采用晶闸管降压软起动 器 高压软起动主要采用传统有级软起动方法 近年来采用液体电阻软起动器 的比较多 也有部分采用进口公司如 ABB SIEMENS 摩托托克 AB 公司生产 的晶闸管降压软起动器 但其价格昂贵 软起动和传统的起动方式均属于降压起动 软起动的突出贡献在于作为降压器 件是可以平滑无级改变的 这样的好处是 降低起动电流 减小电网压降 缩 短起动时间 降低机械冲击 对电机 电网和负载都有好处 三 软起动的分类三 软起动的分类 软起动可分为有级和无级两类 前者的调节是分档的 后者的调节是连续 的 传统的软起动均是有级的 如星 角变换软起动 自耦变压器软起动 电抗 器软起动等等 本文关心的是无级类的 磁控软起动 液阻软起动和晶闸管软 起动等 四 变频软起动四 变频软起动 单纯从这个角度来看 采用高压变频无疑是最理想 它可以将起动电流控 制在额定电流以内 又能提供足够的转矩 但仅仅把高压变频作为起动装置无 疑是对资源的巨大浪费 五 液体电阻五 液体电阻 原理 利用伺服电机改变浸泡在导电液体 一般由 Na2CO3和水配制 中极 板的距离 使其电阻由大到小平滑无级减小 电机端电压逐渐上升至全压 实 现电机软起动 液体电阻的优点是成本低 在软起动过程中不产生高次谐波 能基本解决 高压电机的软起动 但其缺点和优点一样明显 主要表现在 1 高压电动反电势建立的速率和水电阻变化的速率很难吻合 从而造成了 起动电流的斜率很大 严重时顶跳上级开关 2 环境温度对起动性能的影响大 水电阻导电的实质是靠离子的移动 电阻大小由导电离子的多少决定 水电阻 含热变电阻 均是由 Na2CO3和水配制而成 任何化学无机物的溶解度均受外 界温度的影响 温度越高溶解得越多 电阻率越小 温度越低溶解越少 电阻 率越高 这就是液态电阻为什么在夏天 温度可高达 40 起动电流大 有时高 达 5 倍额定电流 简直象直接启动 而冬天 温度最低为 20 起动困难 严 重时需要重新配液方可解决 加上水的蒸发和补充及其它导电离子进入液阻箱 均会引起液体电阻的改变 3 对环境的要求高 液阻软起动装置不适合于置放在易结冰的现场 4 液阻箱容积大 其根源在于阻性限流 减少容积引起温升加大 一次性 起动后电解液通常会有 10 30 的温升 使软起动的重复性差 5 控制功能低下 起动时间 停止时间 初始电压 限压范围等主要控制 参数均不能方便的调节 移动极板需要有一套伺服机构 它的移动速度较慢 难以实现起动方式的多样化 保护功能不全 无自检 过载保护 电流不平衡 断相等保护 6 维护困难 须经常维护 须经常加液体以保持液位 在高压回路里加水 作业有很大危险性 电极板长期浸泡于电解液中 表面会有一定的锈蚀 需要 作表面处理 7 安全性差 这是该装置最大的隐患 一旦维护不及时 至液阻位过低 起动时有引起装置爆炸的危险 爆炸后引起高压接地 给人员设备带来灾难性 的后果 在起动时有噪声及电动力致使震动 特别是在极板运行中易造成导电 水飞测 安全性差 在高压起动回路中 用传动电机及传动机构控制极板运行 一旦控制失灵 后果比较严重 七 热变电阻七 热变电阻 原理 利用液体的负温度特性来改变电阻 所谓负温度特性 即温度越高 阻值越小 反之亦然 在起动过程中 起动电流加热液体 温度升高 阻值减 小 但是 其可行性大可质疑 大的限流器件不具备限流能力易控性 装置对 使用环境温度要求度高 软起动重复性差 因为热变电阻软起动装置具有 原 理 决定的 与生俱来的几个内在特点 1 电极无需动 因而减免了移动电极的伺服机构 减免了伺服机构可能带 来的不安全 但是 需要采取防范蒸汽散发的措施 2 无法进行实时控制 更谈不上 闭环控制 3 根据一次软起动的质量对装置进行下次再调整的余地不大 可能的调整 仅仅是 极间距离 电解质浓度 液面高度 并且调整幅度相当有限 4 具有一切液态软起动装置的共性 如发热量大 体积大 不能作到免维 护 5 对环境尤其是温度变化的耐受能力较差 难于保证不同环境温度下软起 动性能的一致性 6 软起动功能单一 使适用范围受到一定的限制 不能实现软停止 不能 实现带电流突跳的软起动 优点 与液阻相比 热变电阻去掉了伺服系统 只有三大桶水 因此它的 结构更简单 成本更低 但缺点也更加突出 热变电阻除了继承水阻全部缺点外 有三点对它来说是致命的 1 热变电阻为保温 必须把水箱封闭 且采用两层水箱 层与层之间注入 变压器油隔离 液体在有限空间内加热 极易发生爆炸 广西柳州钢铁公司发 生过两次热变爆炸事故 整个柳钢停电一个多小时 现在这些热变电阻的老用 户已到了谈热变而色变的地步 2 热变电阻的整个起动过程是不可控制的 更不可预测 当按下起动按钮 一 切均不以人的意志为转移了 3 相比于液阻 环境温度对起动性能的影响更加严重 八 晶闸管软起动八 晶闸管软起动 原理 利用晶闸管导通角的开通来实现软起动 特点 通过 SCR 器件的串连走向高压 为此 需提高 SCR 器件的耐压等级和开 关速度 改进触发与关断的同时性 晶闸管软起动本身更适合于低压领域 缺点 1 谐波大 强迫换相 产生大功率脉冲 2 均压均流技术复杂 成本高 风险大 3 由于串并联大量的晶闸管 所以故障点多 维修复杂 检修很频繁 4 过载需加大额定电流倍率 九 磁控软起动九 磁控软起动 磁控是针对水阻和热变电阻不可克服的缺点而出现的最新换代产品 其原理是 它是利用饱和电抗器的原理 在高导磁的闭合回路中 通过直流励磁平滑改变 电抗器的电抗值 使电抗器两端电压由大到小平滑改变 从而完成电机平稳的 起动过程 磁控软起动的突出特点 1 它的核心部件是自然冷却 其结构类同于干式变压器 不存在漏油 换油等 维护方面的问题 2 不存在电压等级之间的电的联系 安全性可靠性较好 3 磁控软起动器安装方便 在大功率高等级存在节约基建投资 减少缆线敷设 引起的财力和人力的浪费 4 磁控软起动器高次谐波较小 对供电电网的质量有利 5 控制速度与电机起动同步 在电力系统中 需要快 则必须快 如补偿 系统慢会造成事故 电动机起动是一个慢过程 原因是电机的大飞轮惯性所 致 而电机软起动对于控制速度没有过高的要求 0 1s 量级与电机起动速度吻 合 6 初始电流在电机起动过程中 零初始电流意味着加速转矩的丧失 意味 着电动机的堵转和软起动的延误 7 体积小 受环境温度影响小 免维护 安全可靠 易控制 在这里推荐一下陕西英强生产的在这里推荐一下陕西英强生产的 YQR3YQR3 型磁控软起动柜型磁控软起动柜 特点 特点 1 控制器选用单片机控制 液晶汉字界面 2 电流电压双重判据 3 可存储与回放起动电流曲线 4 设定有起动超时 起动过流保护 5 与主控柜连动保护 安全可靠 6 执行单元采用 6 对 12 个绕组 其接线方式更能 突显磁放大器特质性能 7 满足安装工程方案选配 可提供进出线缆任意组 合 8 本产品控制回路中的电子式电流采集器 电压采 集器技术均涵盖在专利技术保护之中 9 超强的过载能力 每小时内可连续起动 3 5 次 10 抗干扰能力强 满足 EMC 要求 11 控制面板操作有 智能型与手动控制型两种方案 任选 12 YQR3 磁控软起动柜能实现对电动机控制的一拖一 一拖二 一拖三方案选配 陕西英强电气自动控制技术有限公司的地址 陕西英强电气自动控制技术有限公司的地址 公司电话 86 29 87936986 公司传真 86 29 87936986 电子邮箱 info 公司地址 西安市东关南街 邮政编码 710048 联系人 曹磊 移动电话类别 软启动技术 评论 2 浏览 320 同步电机与异步电机的问题 2007 年 03 月 22 日 星期四 下午 11 06 首先说明一点的是 异步电机只用于电动机 极少用作发电机 都是同步电机 用来发电 异步电动机的原理主要是在定子中通入 3 相交流电 使其产生旋转磁场 转速 为 n0 即同步转速 不同的磁极对数 p 在相同频率 f 50Hz 的交流电作用下 会产生不同的 n0 n0 60f p 工作原理如下 对称 3 相绕组通入对称 3 相电流 产生旋转磁场 磁场线切割转子绕组 根据 电磁感应原理 转子绕组中产生 e 和 i 转子绕组在磁场中受到电磁力的作用 即产生电磁转矩 使转子旋转起来 转子输出机械能量 带动机械负载旋转起 来 转子转速 n n0 所以称为异步电机 s n0 n n0 称为转差率 是异步电 动 机的对重要的一个参数 sN 为额定转差率 下面再说说同步电机 同步电机作发电机运行时 转子绕组工作时加直流励磁 由外部机械力带动转 子转动 n0 的方向与转矩 T 方向相反 定子中感应电动势 电磁感应原理 然后输出电压 同步电机作电动机运行时 转子绕组工作时加直流励磁 定子通 3 相交流电 产生旋转磁场 带动转子同步转动 补充说明 发电机的形式很多 但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律 因此 其构造的一般原则是 用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路 和电路 以产生电磁功率 达到能量转换的目的 发电机的分类可归纳如下 发电机 直流发电机 交流发电机 同步发电机 异步发电机 很少采用 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机 同步电机和异步电机区别 这是网上 3 个网友给的解释 1 同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速 度一致 如果转子的旋转速度与定子是一样的 那就叫同步电动机 如果不一 致 就叫异步电动机 2 当极对数一定时 电机的转速和频率之间有严格的关系 用电机专业术语说 就是同步 异步电机也叫感应电机 主要作为电动机使用 其工作时的转子转 速总是小于同步电机 3 所谓 同步 就是电枢 定子 绕组流过电流后 将在气隙中形成一旋转磁 场 而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向 转速相同 故为同步 异步电机的话 其旋转磁场与转子存在相对转速 即产生转距 至于为什么异步电动机和同步电动机会有这样的区别 我来总结一下 最根本 的原因其实就是定子有没有加励磁 不加励磁为异步 应为只有产生相对运动 了 才会有切割磁感线的作用 或者说是磁通变化 才会产生电磁感应力 即安培力 而加了励磁 定子就可以看作一块磁铁 有固定的 NS 极 会随 着旋转磁场同步转动 所以称同步电机 磁铁的吸引作用 就说这些吧 没有图其实很难说得很明白的 呵呵 找本电机的书看看就好了 类别 电动机 评论 0 浏览 148 电子式软启动下感应电机的启动过程 2007 年 03 月 22 日 星期四 下午 11 00 电子式软启动下感应电机的启动过程电子式软启动下感应电机的启动过程 贾国荣 张方 摘要 用混合变量改进方法建立感应电机模型 通过控制单元在主电路拓扑的 变化下 采用双向晶闸管控制高压电机软启动 该过程利用 Matlab Simulink 仿真模拟电机启动时定子电流和转矩变化情况 整个操作控制精确 效果明显 对实际应用有较大的参考价值 关键词 感应电机 软启动 仿真 控制电路 参数设置 Electronic Soft Start Up Process of Induction Motors JIA Guorong1 ZHANG Fang2 1 Department of Computer Science and Technology Guizhou Commercial College Guiyang 550004 China 2 School of Electronic Information Zhanjiang Normal College Zhanjiang 524 022 China Abstract This paper proposes an improved induction motor model using hybrid variable meth od With the change of main circuit topology due to the control cell the high vol tage startup process is controlled by the bidirectional thyristor The current and torque of stator at the motor starting is simulated by Matlab Simulink The p roposed method has great reference value in practice application for its precise control and evident effect Key words induction motor soft start up simulation cont rollable circuit parameter setting 1 前言 中大功率电动机直接启动电流大 在配电系统产生较大压降 影响同母线连接 的设备运行 尤其是过大启动转矩对电机及传动机械产生巨大的冲击 加速电 机的老化及机械的损坏 软启动能抑制电动机启动电流 在限定时间内将它驱 动到额定转速 软启动装置兼有若干保护功能 当短路 过载 启动超时 欠 电压和系统异常等故障出现时 该装置能做出相应防护并发出警示信号 1 软启动装置在启动时 可以采用限流和限压两种方式 限流启动时输出电流从 零迅速增加 直到其达到设定电流幅值 启动过程保证输出电流不大于该值 电压逐渐上升 最后达到稳定状态 限压启动模式根据负载情况和工艺要求进 行 U0 保证一定启动转矩可正常启动负载 和上升时间 t 设定 启动过程按 设定曲线控制输出电压到额定值 UN 从而获得满意启动特性 如果能够离线 获得软启动过程的动特性 将对软启动器的选型 启动参数设定 有一定指导 意义 软启动过程以计算机为工具 利用 Matlab Simulink 软件 通过建立输入电动 机 电网和负载数学模型 根据选定控制策略作出离线模拟 软启动离线仿真 研究可以预知在硬启动过程中电机转速 电流 线电压和其他机械特性 对产 品设计和用户使用有重要的指导作用 虽然通用逆变器兼有软启动功能 但其装置复杂 造价昂贵 2 对仅需软 启动而不需调速的设备使用变频器可谓大材小用 电子式 晶闸管式 感应电 机软启动器采用微处理器和晶闸管电子元件组成启动器控制 启动器开启时 微处理器发出脉冲加到晶闸管触发极上 采用相控的方式控制晶闸管导通角 输出电流电压大小由触发脉冲宽度决定 缓慢调节微处理器 控制晶闸管输出 电压由零缓慢升至全压 此时 电动机转速也由零升至额定转速 当发出停机 指令后 微处理器监测电压 电流和电动机反馈信号 通过控制晶闸管可使输 出电压按一定要求下降 当输入电压过零时 流过管子电流小于维持电流而自 然关断 使机端电压由全压逐渐降为零而实现软停止 3 实际应用中 软启动具有如下优点 1 启动电流小 通过调节启动转矩实现低 速启动 频繁启动和软停止 2 在起停时过渡自然 不易伤害设备 节电效果 良好 3 当多台同容量电机工作时 可采用一台电子式软启动器轮流启动 操 作方便 2 感应电机模型 图 1 和图 2 分别是电机在静态时基频和谐波等效电路 它们用来预测电机的启 动 基频等效电路中 r1 和 l1 定子电阻和漏感 r2 和 l2 转子电阻和漏感 rM 铁损电阻 lM 励磁电感 谐波等效电路中 r1k 和 l1k k 次谐波的定子电阻和漏感 r2k 和 l2k k 次谐波的转子电阻和漏感 由于转子铜条的集肤效应 转子参数 r2 l2 r2k 和 l2k 与频率有关 一般交 流感应电机在工频下工作 但启动时由于采用相控调压 会产生一定谐波 r2k 和 l 2k 的值应和谐波频率 kf 对应 f 为启动频率 k 为谐波系数 铁损 等效电阻与之有关 但电动机漏感对谐波有抑制作用 由于启动时间很短 一 般启动过程可忽略谐波影响 数字仿真中 定子电压由电机和负荷网络一起决 定 软启动过程中 感应电机和三对可控晶闸管相连接 负荷网络拓扑根据开 关关系改变 从而影响系统等式 在 Matlab 模块中 感应电机模型用磁链表 示变化关系 两个定子电压作为输入而不能改变 考虑仿真速度 不用大电阻 模拟可控晶闸管关闭状态 而是改变定子电压等式 用定子参考结构和定子相 电流作为关系变量来处理负荷网络拓扑变化 图 2 谐波等效电路 dq 坐标下转子电压等式为 式中 Lsl 定子漏感 Lrl 转子漏感 Ldm d 轴励磁电感 Lqm q 轴励磁电感 其中 Lsl 和 Lrl 与磁饱和无关 而 Ldm 和 Lqm 与磁饱和相关 受到磁饱和因 数 D 和 Q 决定 有 3 电路结构 3 1 系统框图 电子式感应电机软启动框图如图 3 示 信号采集及对应的处理电路采集同步信 号作为相角移 动控制基础参考 确保信号正确触发 信号感应电路对信号发 生反应 如电流和功率因数角等 为启动控制和保护控制提供必要信息 启动 控制电路为软启动选择合适控制策略 保护控制电路对过压 过流等进行监控 确保电机安全运行 相角移动控制电路产生脉冲 控制触发角时刻和大小 3 2 感应电机软启动主电路 软启动器是从速度控制装置得到 其主电路如图 4 三对可控晶闸管形成固态 三相电压调节器 通过控制晶闸管触发角灵活控制电机启动过程 2 3 3 控制电路模型 控制电路模型是由 4 个控制子系统构成 每个子系统直接由仿真模块建立 在 交流电路模块控制角开始时 每相电压为零 同步信号应从电源相电压信号获 得 根据同步脉冲产生原理 可由普通仿真模块组成脉冲发生器模型 采用 6 同步 脉冲发生器 电机启动电流值可从应用 RMS 模块获得 软启动过程关键要限 制启动电流 当电压逐步升高直到接近给定限制电流时保持电压不变 4 4 软启动仿真 4 1 感应电机软启动系统 图 5 为系统仿真电路图 其中三相电源由三个单相电源组成 系统采用鼠笼式 感应电机 恒定转矩设定 11 87N m 异步电机测量系统可以测出很多参数 如定子 转子电流 电压等 同步信号采集器将 UA UB UC 三个相电压转 化成 UAB UBC UCA 三个线电压输入脉冲发生器 脉冲发生器产生宽脉冲 触发三对双向晶闸管来控制机端电压 输入顺序如图所示 触发控制器根据定 子电流反馈来控制脉冲发生器触发角 5 4 2 参数设置 三相电源 每一相电源电压为 380V 频率为 50Hz 第一个单向电源的相角为 0 第二个单向电源的相角为 120 第三个单向电源的相角为 12 0 电机 的视在功率 746VA 线间电压为 380V 频率 50Hz 其它参数为默认值 触 发系统频率 50Hz 仿真时间 3s 4 3 结果分析 设置参数后 单击运行可进行离线仿真 双击显示器可查看参数曲线 图 6 为 直接启动时定子电流和转矩曲线 可知系统启动瞬时 产生较大的冲击量 其 中电流约为稳定时的 10 倍 电压为 15 倍 过程变化突然 在 0 2s 后趋于 平稳 图 7 为电子式软启动下的情形 电流约为稳定时的 2 倍 转矩为 5 倍 定子电流和转矩在启动瞬时冲击明显减弱 变化趋于平缓 约 0 5s 后达到稳 定值 有利于系统稳定和设备保护 整个过程和实际试验数据 如表 1 比较接近 从两种启动过程的数据和波形 比较可知 该方式效果很明显 可以实现低速控制 准确停车和缓停 启动电 流冲击较小 曲线平滑 6 但在刚启动时 由于低导通角 启动器会产生 一定高次谐波 不适合高静摩擦负载场合 晶闸管在关断时必须加辅助换流电 路 驱动相对较复杂 5 结语 以计算机为工具 在已知输入电动机 电网和负载数学模型基础上 根据选定 控制策略做出 电子式软启动电机启动过程离线模拟具有实际意义 本文通过 设计系统框图和仿真模拟电路 得到软启动下电机定子电流和转矩的变化曲线 较好地改善了直接启动所带来的巨大冲击 软启动器一次性投入不多 使用方 便 性价比较高 目前在中等容量电机中得到广泛应用 参考文献 1 张宜华 Zhang Yihua 精通 MATLAB 5 0 Proficient in MATLAB 5 0 M 北京 清华大学出版社 Beijing Tsinghua University Press 1999 6 21 200 2 贾贵玺 周 迪 张 方 Jia Guixi Zhou Di Zhang Fang 改进型 PWM 调 制多电平逆变器研究 Research for multilevel inverter with an improved PWM method J 电力系统及其自动化学报 Proceedings of the CSU EPSA 2004 16 3 32 35 3 角铁民 Jiao Tiemin 单片机控制的异步电动节能启动器 Asynchronous motor energy saving starter controlled by singlechip computer J 河北工 学院学报 Journal of Hebei Institute of Technology 1993 22 1 62 68 4 江 和 Jiang He 软启动器技术的现状与展望 Present status and perspective of soft starter technology J 上海电器技术 Electrical Technique of Shanghai 2003 29 1 22 25 5 海 涛 Hai Tao 80C196KC 单片机在软启动电容柜中的应用 The application of 80C196KC single chip computer in the softstarting capacitor frame J 广西大学学报 Journal of Guangxi University 1997 22 3 251 255 6 姚 剑 Yao Jian 软启动技术在电机控制的应用 The application of soft start up in the electrical machinery J 化工设备与防腐蚀 Chemical Equipment and Anticorrosion 2002 5 5 45 49 类别 软启动技术 评论 0 浏览 397 大中型电动机软启动器的应用及改进 2007 年 03 月 22 日 星期四 下午 10 58 传统的大中型电动机控制装置采用的是接触器 磁力启动器直接启停方式 缺点是控制方式简单 不灵活 对系统冲击较大且控制元件易损坏 维护工作量大 随着计算机控制技术的日趋成熟 近年来一种以计算机为核心 采用双向可控硅为主控回路的智能化 新型控制器 软启动器 已普遍应用于该领域 它以控制方式灵活简便 对系统冲击小且控制元件不 易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置 当然新产品应用总会暴露出一些不足 本文 以丹江口电厂使用的软启动器为基础 对其在 3 年中的运行情况及暴露出的问题进行探讨 从生产角度 提出几点改进建议使其控制功能更加完善 供生产厂家及同行们参考 1 软启动器的功能及特点 1 1 应用情况 丹江电厂 20 m 3 空压机系统是机组调相 检修和其它用气设备的气源 由 2 台空压机和 4 个储气 罐构成 工作气压为 0 6 0 8MPa 空压机的电机容量为 132 kW 额定电流 272 A 2 套 独立的控制系统各控制 1 台空压机 运行已 20 多年 设备老化严重 故障率高 受当时科技水平的限 制 逻辑控制回路由继电器构成 启动方式为传统的频敏电阻降压方式 启动电机执行元件是接触器 控 制系统接线复杂 故障点多 对电机保护功能不全 启动电流大 对厂用电有较大的冲击 不利于其它设 备的稳定运行 1997 年初对该系统改造时 应用了软启动器 新控制系统解决了原控制系统存在的诸多 问题 且有利于同正着手全面改造的新计算机监控系统接口 为提高全厂综合自动化水平 实现减人增效 打下了基础 1 2 软启动器 软启动器主要由 CPU 为 8096 的主控板 驱动板 电机主控制回路及控制面板构成 软启动器具有 控制功能 电机保护功能以及显示 报警 参数设置功能 1 2 1 控制功能模式 收到外部启 停命令后 按照预先设定的启 停方式实现对电机的控制 可选的启 停控制模式有 以下几种 1 限流软启动控制模式 如图 1 所示 电动机启动时 其输出电压从零迅速增加 直至输出 电流达到设定的电流限幅值 m 然后保证输出电流在不大于该值的情况下 电压逐渐升高 电动机逐 渐加速 完成启动过程 2 电压斜坡启动控制模式 如图 2 所示 U 1 为电动机启动所需最小转矩对应的初始电压 当电动机启动时 软启动器的输出电压迅速上升到整定值 U 1 然后按设定的速率逐渐增加 直至达到 电网电压后 接触器吸合 启动过程完成 3 停车模式 电动机按所设定的速率逐渐减速直到完全停机 4 自由停车 电动机不受控制地依惯性自由停机 5 点动功能 在该方式的控制下 软启动器输出电压迅速增加至初始电压 U 1 并保持该输 出电压值 1 2 2 电机保护功能 软启动器的电机保护功能有 相序保护 缺相保护 启动过流保护 运行过流保护 运行过载保护 及电动机长时间不能完成启动过程保护 软启动器的保护功能动作时 软启动器将产生停机输出 并在控制面板上直接显示其原因 1 2 3 显示 报警和参数设置功能 在软启动器的控制面板上 可显示电机电流 报警信号及设定的参数值 以数字形式设置电机保护 值 电机运行方式 手动操作启 停电机 软启动器的工作原理是 软启动器收到启动命令后 便按所设定的启动方式进行有关计算 确定可 控硅的触发输出电压信号 以控制电动机的启动过程 当电动机的启动过程完成后 软启动器便控制交流 接触器吸合 短接所有可控硅 使电动机直接投网运行 避免不必要的能源损耗 图 3 为软启动器的原 理图 1 1 3 3 应用于丹江口电厂的软启动器应用于丹江口电厂的软启动器 1 3 1 系统结构 控制系统结构如图 4 所示 主要包括软启动器 可编程控制器 压力传感器 进气电磁阀 1 3 2 系统主要功能 1 控制功能 自动 手动控制空压机启 停 控制方式通过工作方式切换开关选择 自动工作方式时 根据气罐气压的变化自动启停空压机 手动方式时可编程控制器退出运行 在软 启动器控制面板上手动操作启停空压机 根据 20m 3 空压机系统的实际情况 选择电机的启停方式是限 流软启动和软停车 2 保护功能 保护功能涉及整个空压机系统 当发生一级气缸气压过高 低 油缸压力过高 低 排气温度过高 以及断相 相序错 电机过流 过载等任一异常时 保护动作自动停机 3 监视 报警功能 实时监视系统的运行工况 在控制盘上有主回路电流 电压指示及显示系统运行状态 当系统出现 故障时 控制盘上有详细的故障报警显示 同时向中控室发报警信号 1 3 3 系统工作原理 当气罐气压降至空压机启动值时 可编程控制器向软启动器发出启动命令 软启动器通过可控硅控 制电动机的启动电压和电流 使空压机系统平滑启动到空载 当电压达到额定值时 接触器吸合 可控硅 短路 三相电源直接加在电动机上 软启动器启动完成 并向可编程控制器发启动完成信号 可编程控制 器经过 9 s 的延时 投进气电磁阀 空压机带载运行 向气罐打气 当气罐气压达停机值时 可编程控 制器切进气电磁阀 使空压机系统进入空载状态 2 s 后向软启动器发停机令 在软启动器的控制下 电动机逐渐减速至完全停机 2 2 运行效果及改进建议运行效果及改进建议 新控制系统 3 年的运行情况表明 其可靠性 功能和性能与原控制系统相比都有显著的改善和提高 主要体现在以下几点 1 在结构上采用软启动器作为控制输出执行元件 控制逻辑用可编程控制器实现 使得系统结 构简单明了 提高了控制系统的可靠性 也便于维护 2 软启动器的限流启动方式 将启动电流控制在安全范围内 改善了原控制系统因启动电流较 大冲击厂用电而影响其它设备正常运行的状况 3 启动过程采用双向可控硅 启动过程完成后 接触器短接可控硅的控制方式 既避免了用接 触器直接控制电机接点易拉弧 粘连 烧坏等故障的发生 也节约了能源 4 软启动 软停车方式 减少机械应力 保护设备 延长其使用寿命 5 保护功能涉及空压机系统各不良运行工况 有利于提高设备健康水平 6 控制盘上的显示功能 便于在现场全面了解设备运行情况 7 数字化参数设定及显示功能直观 方便 省时 软启动器的抗干扰能力 是影响其可靠性的一个重要指标 在软启动器运行的 3 年中 曾发生装置 加电瞬间误启动的现象 为此 针对目前该软启动器存在的问题 特提出以下建议和改进措施供厂家参考 1 为防止装置加电后瞬间误启动现象的发生 建议厂家对控制软件进行修改 在装置软件的最 终出口信号回路上增加一个延时功能块 延时时间的多少要以躲过干扰信号为前提 这需要现场调试确定 或者在硬件最终信号出口回路上增加一个延时继电器 也可以有效解决干扰问题 2 为便于维护 希望软启动器能够在负载正常运行中便于退出和投入 也就是说正常运行过程 中 若关断相应的软启动器控制装置电源 系统运行方式保持原状态不变 此时可以对故障的软启动器装 置进行检修 检修完后直接将软启动器控制装置电源合上 而运行方式 即自动跟随装置软件 的要求 一致 该功能对现场日常维护非常适用 3 建议将软启动器装置模块化 便于维修 4 4 结束语结束语 在水电站以及很多工业方面的空压机 泵 风机等辅机控制领域 采用传统控制结构存在诸多缺陷 对于大负载 其问题就显得更为突出 软启动器不但克服了传统控制结构的不足 而且使控制功能更加完 善 随着技术的不断进步和对软启动器的不断改进 将使软启动器更成熟 因此 软启动器广泛应用大中 型电动机是必然趋势 类别 软启动技术 评论 0 浏览 293 电机软启动器的探讨 2007 年 03 月 22 日 星期四 下午 10 56 电机软启动器的探讨电机软启动器的探讨 一 前言 随着国民经济的飞速发展 科学技术的日新月异 智能控制系统得到了广泛的 应用 如 智能大厦 无人值守泵站 无人值守供热站 各种遥控调度系统 生产作业自动化等等 这正是国家实现科学技术现代化的重要标志 也是每一 个技术人员肩负的重要责任 智能控制技术的应用 给我们提出了很多要求 如电网的波动性 执行机构的 智能配套等 都要求越来越严格 作为重要驱动执行机构的电动机来说 它的 控制方式受到广大技术人员的高度重视 既要为智能控制打下良好基础 又要 降低电动机起动时对电网的冲击 所以 不得不在电动机的起动设备上做工作 鼠笼型异步电动机电子软启动器的诞生给技术人员解决了这个问题 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 而且配有计算机通讯接口实现智能控制 二 电动机起动方式的选择 作为应用最广泛的鼠笼型异步电动机 它采用降压起动的条件 一是电动机起 动时 机械不能承受全压起动的冲击转矩 二是电动机起动时 其端电压不能 满足规范要求 三是电动机起动时 影响其他负荷的正常运行 对于降压起动目前有两种方式 一种是降压起动 一种是软起动 他经过了三 个发展阶段 一是 Y 起动器和自藕降压起动器 二是磁控式软启动器 三是目前最先进最流行的电子软启动器 电子软启动器一般都是采用 16 位单片 机进行智能化控制 他既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动 又 能降低对电网的冲击 同时 还能实现直接计算机通讯控制 为自动化智能控 制打下良好的基础 它们的造价比较是 Y 起动器须六根出线而且故障率太高 维修费也高 已不常采用 自藕方式每个千瓦 80 元左右 磁控的每千瓦 150 元左右 自藕和 磁控的体积较大且故障率较高 维修费较高 电子软启动器每个千瓦在 100 元 到 200 元之间 一般情况下 一台开关柜能放多台电子软启动器 节省工程造 价 且故障率较低 维修费也低 所以 电子软启动器应是我们首选的目标 三 电子软启动器的选择 通过以上所述 毋庸置疑地在工程设计和工程改造中 要想改善工艺提高自动 化水平 降低成本提高企业效益 对电动机的起动就必须首先采用先进的起动 设备 电子软启动器 在应用电子软启动器时应考虑哪些问题呢 做为软启动器首先要看它的起动性 能和停车性能 目前的软启动器有以下五种起动方式 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 斜坡电压起动顾名思义是电压由小到大斜坡线性上升 它是将传统的降压起动从有级变成了无级 主要用在重载起动 它的缺点是初 始转矩小 转矩特性抛物线型上升对拖动系统不利 且起动时间长有损于电机 转矩控制起动用在重载起动 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