電動(dòng)機軟啟動(dòng)器工作原理及其在探礦工程中的應用分析

前 言

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和 計算機控制技術(shù)的日趨成熟，近年來(lái)一種以計算機為核心，采用雙向可控硅為主控回路的智能化新型控制器 “ 電動(dòng)機 軟啟動(dòng)器 ” 已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn) 領(lǐng)域 中嶄露頭角 ，它以控制方式靈活簡(jiǎn)便，對 供電 系統和電氣設備 沖擊小且控制元件不易 損壞以及維護方便等諸多優(yōu)點(diǎn)正逐步取代傳統的控制裝置。 這項新技術(shù)的誕生使電動(dòng)機的啟停技術(shù)發(fā)生了劃時(shí)代的變化。

在眾多生產(chǎn)領(lǐng)域中，由于三相異步電動(dòng)機具有結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維修簡(jiǎn)便、價(jià)格適宜等特點(diǎn)，在電力拖動(dòng)機械中有 90% 以上是由三相異步電動(dòng)機驅動(dòng)的。按常規慣例，對較大容量的三相異步電動(dòng)機的啟動(dòng)，一般均采用星—角啟動(dòng)、電抗器啟動(dòng)或者是自耦減壓?jiǎn)?dòng)。這幾種啟動(dòng)方式由于技術(shù)比較成熟，所以目前在工農業(yè)生產(chǎn)中仍然在大范圍的應用。但是不管采用什么方式啟動(dòng)，由于三相異步電動(dòng)機的啟動(dòng)電流瞬時(shí)會(huì )形成一個(gè)很高的沖擊電流，（直接啟動(dòng)電流值是電動(dòng)機額定電流的 4 ～ 8 倍） 這給供電設備或電網(wǎng)中的電源電壓在一定范圍內形成短暫的降壓現象，而且電動(dòng)機的容量愈大，造成這種現象也就愈嚴重。同時(shí)由于是硬性啟動(dòng)也會(huì )給供電系統和電氣設備造成一定的傷害。中大功率的三相異步電動(dòng)機 啟動(dòng)問(wèn)題由來(lái)已久，電氣技術(shù)人員一直在試圖找出一種能夠徹底解決問(wèn)題的辦法。

三相異步電動(dòng)機軟啟動(dòng)裝置又稱(chēng)無(wú)觸點(diǎn)恒流啟動(dòng)，它在電動(dòng)機與輸入電源之間串接一組大功率的雙向可控硅，由控制電路采用電子智能化控制改變可控硅的導通角，使電動(dòng)機電壓平穩增加，并將電動(dòng)機的啟動(dòng)電流控制在電動(dòng)機額定電流值的 1 ～ 2.5 倍之間，并連續可調，這樣就會(huì )減輕沖擊電流對電動(dòng)機及供電設備或者電網(wǎng)的損害，改善了供電系統的穩定性。

同時(shí)電動(dòng)機軟啟動(dòng)器對三相異步電動(dòng)機的啟動(dòng)或運行過(guò)程中的各項參數實(shí)施信息搜索、檢測，及時(shí)調整可控硅的觸發(fā)脈沖，能夠對電動(dòng)機的過(guò)載、過(guò)流、缺相等故障及時(shí)反饋到處理器中進(jìn)行辨別和處理，有效地保護了電動(dòng)機和電氣設備。三相異步電動(dòng)機軟啟動(dòng)器的科技含量高，保護功能比較完善，并且啟動(dòng)能力強，對 5.5 ～ 500KW 的三相異步電動(dòng)機均可啟動(dòng)。它的應用領(lǐng)域可以涵蓋工農業(yè)生產(chǎn)中的電動(dòng)機傳動(dòng)設備，是傳統啟動(dòng)方式理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。目前國內已有十幾家在生產(chǎn)電動(dòng)機軟啟動(dòng)器，工作原理大體相似，筆者根據多年在探礦工程應用情況并結合 CMC系列電動(dòng)機軟啟動(dòng)裝置進(jìn)行了一番探討。

2 電動(dòng)機軟啟動(dòng)器的工作原理

CMC系列電動(dòng)機軟啟動(dòng)器主要有大功率雙向可控硅、交流接觸器以及電子控制部分組成?？刂撇糠值暮诵氖且粔K CPU 電腦芯片【 80C 196KC 】（電氣原理見(jiàn)圖 1 ），將三對可控硅橋串接在電動(dòng)機的三相供電線(xiàn)路上，利用可控硅的電子開(kāi)關(guān)特性，通過(guò)控制其觸發(fā)導通角的大小來(lái)改變可控硅的開(kāi)通程度，由此來(lái)改變電動(dòng)機輸入電壓和輸入電流的大小，已達到控制電動(dòng)機的啟動(dòng)特性。

由鍵盤(pán)輸入或外部控制按鈕將指示信號輸入到軟啟動(dòng)器的電腦芯片中，芯片根據預置的程序啟動(dòng)電動(dòng)機。啟動(dòng)模式有兩種，斜坡電壓?jiǎn)?dòng)和限流啟動(dòng)，如圖 2 是斜坡電壓?jiǎn)?dòng)的理論圖形。

限流軟啟動(dòng)控制模式：如圖 3 所示，電動(dòng)機啟動(dòng)時(shí)，其輸出電壓從零迅速增加，直至輸出電流達到設定的電流限幅值Ｉ m ，然后保證輸出電流在不大于該值的情況下，電壓逐漸升高，電動(dòng)機逐漸加速，完成啟動(dòng)過(guò)程。

電動(dòng)機啟動(dòng)結束后，交流接觸器的吸合為了避免能量損耗，在旁路掉可控硅元件后，控制系統仍然工作，在電動(dòng)機運行過(guò)程中，如出現過(guò)載、過(guò)流、缺相等故障時(shí)，電腦芯片會(huì )及時(shí)發(fā)出指令，切斷主電源。