軟啟動(dòng)的原理及應用實(shí)例介紹

摘要：本文介紹了軟啟動(dòng)的原理與運行特點(diǎn)，以及MCC 控制柜的作用與功能。
關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器；交流電機；電機起動(dòng)性；MCC；控制柜

1 前言

廣鋼連軋廠(chǎng)冷剪機由一臺90kW 電機拖動(dòng)，在改造前該電機的啟動(dòng)是頻敏電阻啟動(dòng)，啟動(dòng)電流在380A 以上，啟動(dòng)時(shí)間在3min 以上，電機在運行時(shí)的電流為70A ，由于啟動(dòng)電流大并且時(shí)間很長(cháng)，對電機轉子滑環(huán)、碳刷、接線(xiàn)端子、頻敏電阻和主接觸器的觸頭經(jīng)常損壞，由于其啟動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流（一般為Ie的5～8 倍） ，同時(shí)由于啟動(dòng)應力較大，使負載設備的使用壽命降低。

2 SIEMENS 3RW22 軟啟動(dòng)器的性能及特點(diǎn)

軟啟動(dòng)器對電機電流的檢測，控制輸出電壓按一定線(xiàn)性加至全壓，限制勵磁啟動(dòng)電流，實(shí)現電機的軟啟動(dòng)，它具有很強的抗干擾能力和控制能力，能避免在工作中受高電壓和強電子的擾動(dòng)。軟啟動(dòng)器采用數字控制觸發(fā)，在軟啟動(dòng)過(guò)程中是恒電流平滑加速，避免了對電網(wǎng)的沖擊， 啟動(dòng)電流可根據現場(chǎng)負載的需要在30 %～70 %Ue （Ue 為額定電壓） 范圍內連續可調?？梢詫泦?dòng)器參數進(jìn)行調整，以最小電流獲得最佳轉矩，軟啟動(dòng)器對機械方面的優(yōu)點(diǎn)是可減少機械應力，延長(cháng)電動(dòng)機及附屬機械使用壽命。啟動(dòng)時(shí)間可以根據不同的負載進(jìn)行設定，對啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行最佳優(yōu)化，在該時(shí)間范圍內，電動(dòng)機轉速緩慢上升， 具有缺相，三相不平衡，過(guò)載，過(guò)流等電機的全方位保護。性?xún)r(jià)比高，操作簡(jiǎn)單， 體積小，重量輕，安裝調試方便， 具有可控硅過(guò)熱和過(guò)電壓保護。

2. 1 沒(méi)采用軟啟動(dòng)器之前設備存在的問(wèn)題

連軋廠(chǎng)冷剪機采用（星/ 三角） 轉換啟動(dòng)裝置。連軋廠(chǎng)冷剪機所帶的飛輪重負載、大直徑，在啟動(dòng)和停車(chē)過(guò)程中慣性大，切換瞬間出現高電流尖峰，電動(dòng)機在啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流對電網(wǎng)電壓波動(dòng)也帶來(lái)很大的影響，同時(shí)對控制設備產(chǎn)生很大的損害，經(jīng)常燒接觸器，需要經(jīng)常進(jìn)行更換，嚴重影響生產(chǎn)。連軋廠(chǎng)的冷剪機在啟動(dòng)時(shí)出現故障會(huì )造成全線(xiàn)停產(chǎn)。如果僅僅為啟動(dòng)電機而增大配電容量，顯然不可取。傳統的降壓?jiǎn)?dòng)沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。

2. 2 改造后采用的軟啟動(dòng)器啟動(dòng)

軟啟動(dòng)器是一種集軟啟動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節能和多功能保護于一體的電機控制裝備。實(shí)現在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的啟動(dòng)電機，而且可根據電動(dòng)機負載的特性來(lái)調節啟動(dòng)過(guò)程中的各種參數，如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等。

3 工作原理與運行特點(diǎn)

三相交流異步電動(dòng)機的啟動(dòng)轉矩Ma 直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說(shuō)，只要降低電機接線(xiàn)端子上的電壓就會(huì )影響這些值（見(jiàn)圖1） 。軟啟動(dòng)的工作原理是通過(guò)控制串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導通角使電機的端子電壓從預先設定的值上升到額定電壓（見(jiàn)圖2） 。

3. 1 軟啟動(dòng)的主要啟動(dòng)方式

（1） 電壓雙斜坡啟動(dòng)（見(jiàn)圖3） ，在啟動(dòng)過(guò)成中， 電機的輸出力矩隨電壓的增加而增加，在啟動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的啟動(dòng)電壓Us ，Us 根據負載的大小可調，將Us 調到大于負載靜摩擦力矩，產(chǎn)生最佳啟動(dòng)特性。這時(shí)輸出電壓從Us 開(kāi)始按一定的斜率上升，電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓Ur，電機也基本達到額定轉速。軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)檢測達速電壓，當電機達到額定轉速時(shí)，使輸出電壓達到額定電壓。

（2） 限流啟動(dòng):就是電機的啟動(dòng)過(guò)程中限制其啟動(dòng)電流不超過(guò)設定值的軟啟動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(cháng)，知道輸出電流達到預先設定的電流限值Im ，然后保持輸出電流I Im 的條件下逐漸升高電壓，直到額定電壓，使電機轉速逐漸升高，達到額定轉速。連軋廠(chǎng)冷剪機中用的軟啟動(dòng)器采用的是限流啟動(dòng)，減少傳統方式中的在啟動(dòng)過(guò)程中有很大的長(cháng)時(shí)間的啟動(dòng)電流，在啟動(dòng)完啟動(dòng)電壓達到額定電壓時(shí)斷開(kāi)軟啟動(dòng)器的旁路接觸器。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小，且可按需要調整。對電網(wǎng)影響小，其缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間。

（3） 突跳啟動(dòng)（見(jiàn)圖4） :啟動(dòng)開(kāi)始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間內全導通后迅速回落，這個(gè)時(shí)間可以人為地進(jìn)行調節再按原設定的值線(xiàn)性上升，進(jìn)入恒流啟動(dòng)，該啟動(dòng)方法適用于重載并需克服摩擦的啟動(dòng)場(chǎng)合。

4 軟啟動(dòng)的應用場(chǎng)合

異步電動(dòng)機凡不需要調速的各種應用場(chǎng)合都可使用，適用于各種風(fēng)機類(lèi)負載，需要軟啟動(dòng)與軟停車(chē)。對于改變負載工況、電動(dòng)機長(cháng)期處于輕載運行，只有短時(shí)或瞬間處于滿(mǎn)負荷運行場(chǎng)合，應用軟啟動(dòng)器（不帶旁路接觸器） 則具有輕載節能的效果。

5 結束語(yǔ)

通過(guò)了解西門(mén)子軟啟動(dòng)器3RW22 的特點(diǎn)及使用性能，在連軋廠(chǎng)的使用與傳統的降壓?jiǎn)?dòng)設備進(jìn)行比較，傳統的控制方法由于在一些特殊的場(chǎng)合存在固有的弱點(diǎn)，已無(wú)法滿(mǎn)足現代化設備的需要，所以選擇智能型電動(dòng)機啟動(dòng)設備軟啟動(dòng)器，將是必然的發(fā)展方向。