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软起动器介绍
发布时间:2018.02.22 来源:四川落花网欧美大片h剑峰泵业有限公司 浏览次数:
 

软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter。国内软起动器以安肯6000系列软起动器最为有名,它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。

发展历史

软启动器于20世纪70年代末和80年代初投入市场,填补了星-三角启动器和变频器在功能实用性和价格之间的鸿沟。采用软启动器,可以控制电动机电压,使其在启动过程中逐渐升高,很自然地控制启动电流,这就意味着电动机可以平稳启动,机械和电应力降至最小。因此软启动器在市场上得到广泛应用,并且软启动器所附带的软停车功能有效地避免水泵停止时所产生的“水锤效应”。

异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点,在各行各业中得到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流(一般为Ie的5-8倍),同时由于起动应力较大,使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定,即电机起动时的电网电压将不能超过15%。解决办法有两个:增大配电容量,采用限制电机起动电流的起动设备,如果仅仅为起动电机而增大配电容,从经济角度上来说,显然不可取。为此,人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备,过去人们多采用Y/△转换,自藕降压,磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用,但没有从根本上解决问题。

伴随传动控制对自动化要求的不断提高,采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电动机起动设备-软起动器,已在各行各业得到越来越多的应用,由于软起动器性能优良、体积小、重量轻,并且具有智能控制及多种保护功能,而且各项起动参数可根据不同负载进行调整,其负载适应性很强。因此电子式软起动器将逐步取代落后的Y/Δ、自耦减压和磁控式等传统的减压起动设备成为必然。

电力电子技术的快速发展,智能型软起动器得到广泛应用。智能型软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装置,又称为SoftStarter。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机,而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数,如限流值、起动时间等。此外,它还具有多种对电机保护功能,这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。

发展趋势

 随着国产变频器产业的迅速发展,变频器的价格不再高高在上,它不仅解决了电机启动产生大冲击电流的问题,并且具有很好的节能效果。软启动器是否会被变频器完全取代还需要市场的验证。原来,国内鼠笼型异步电动机一般采用直接启动,或用自耦、星三角启动器启动。上世纪九十年代,以单片机为核心、半导体可控硅为执行元件的智能化电机软启动器进入中国市场,并在2000年以后开始加速发展,目前市场规模约为20亿。软启动器主要解决电动机启动时对电网的冲击和启动后旁路接触器工作的问题,对电机有较好的保护作用,在轻载情况下可以实现一定程度的节能(约5%),但是节能效果远远不如变频器。

我国变频器的国产化进程正在快速崛起,质量稳定性进步很快,加上服务和成本上的优势,变频调速的性价比高,质量和价格的竞争优势越来越明显,软启动器面临的替代压力越来越大,科技进步带来的产品更新换代应该会是一个趋势,这就如同节能灯替代白炽灯一样,这是科技和生活进步的必然结果,变频器替代软启动器也是同样道理。从直起、自耦和星三角启动器的发展演变,到变频调速器的出现,软启动器是这当中的过渡产品。现只有很小部分工况采用软启动器,比如电动机工作负载在90%以上的,其他工况以前是采用软启动方式起动的,现大多采用变频调速器了,因为变频调速器的节能效果有30%左右。

 

软启动器是为了填补星-三角启动器和变频器在功能实用性和价格之间的鸿沟而研发的产品,因此说它是过渡产品。随着变频器成本的逐渐下降,软启动器的市场空间将越来越小。至于未来软启动器是否会完全消失,这还需要市场的进一步验证。就目 前情况而言,软启动器依然有自己的生存空间,在电机运行负载功率在80%以上时,选用软启动器依然是最好、最实用、最省钱的。软启动器产品的应用现只涉及到我国国民经济较多领域,电力、冶金、建材、机床、石化和化工、市政、煤炭是七个主要行业。

工作原理

软启动器(软启动器)是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。

启动方式

运用串接于电源与被控电机之间的软起动器,控制其内部晶闸管的导通角,使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电机全电压,即为软起动,在软起动过程中,电机起动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。

斜坡升压软起动

这种起动方式最简单,不具备电流闭环控制,仅调整晶闸管导通角,使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是,由于不限流,在电机起动过程中,有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏,对电网影响较大,实际很少应用。

斜坡恒流软起动

这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加,当电流达到预先所设定的值后保持恒定(t1至t2阶段),直至起动完毕。起动过程中,电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大,则起动转矩大,起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式,尤其适用于风机、泵类负载的起动。

阶跃起动

开机,即以最短时间,使起动电流迅速达到设定值,即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值,可以达到快速起动效果。

脉冲冲击起动

 

在起动开始阶段,让晶闸管在极短时间内,以较大电流导通一段时间后回落,再按原设定值线性上升,连入恒流起动。该起动方法,在一般负载中较少应用,适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。软起动与传统减压起动方式的不同之处在哪里?笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动,存在明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方式的不同之处是:⑴无冲击电流。软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值。⑵恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。⑶根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流。适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。如风机

电压双斜坡起动

在起动过程中,电机的输出力矩随电压增加,在起动时提供一个初始的起动电压Us,Us根据负载可调,将Us调到大于负载静磨擦力矩,使负载能立即开始转动。这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升(斜率可调),电机不断加速。当输出电压达到达速电压Ur时,电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测达速电压,当电机达到额定转速时,使输出电压达到额定电压。

限流起动

就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长,直到输出电流达到预先设定的电流限值Im,然后保持输出电流I这种起动方式的优点是起动电流小,且可按需要调整。对电网影响小,其缺点是在起动时难以知道起动压降,不能充分利用压降空间。

节能功能

电动机属感性负载,电流滞后电压,大多数用电器都属此类。为了提高功率因数须用容性负载来补偿,并电容或用同步电动机补偿。降低电动机的激磁电流也可提高功率因数(HPS2节能功能,在轻载时降低电压,使激磁电流降低,使COS∮提高)。节能运行模式:轻载时降低电压减少了激磁电流,电机电流分为有功分量和无功分量(激磁分量)提高COS∮。

节能运行模式:当电动机负载轻时,软起动器在选择节能功能的状态下,PF开关热拨至Y位,在电流反馈的作用下,软起动器自动降低电动机电压。减少了电动机电流的励磁分量。从而提高了电动机的功率因数(COS∮)。(国产软起动器多无此功能)在接触器旁路状态下无法实现此功能。TPF开关提供了节能功能的两种反应时间;正常、慢速。节能运行模式:自动节能运行。正常、慢速两种反应速度)空载节能40%,负载节能5%。

保护功能

⑴过载保护功能:软起动器引进了电流控制环,因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式,实现了过载保护功能,使电机过载时,关断晶闸管并发出报警信号。

⑵缺相保护功能:工作时,软起动器随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。

⑶过热保护功能:通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度,一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管,并发出报警信号。

⑷其它功能:通过电子电路的组合,还可在系统中实现其它种种联锁保护。

节能原理

电动机属感性负载,电流滞后电压,大多数用电器都属此类。为了提高功率因数须用容性负载来补偿,并电容或用同步电动机补偿。降低电动机的激磁电流也可提高功率因数(HPS2节能功能,在轻载时降低电压,使激磁电流降低,使COS∮提高)。节能运行模式:轻载时降低电压减少了激磁电流,电机电流分为有功分量和无功分量(激磁分量)提高COS∮。

运行模式

当电动机负载轻时,软启动器在选择节能功能的状态下,PF开关热拨至Y位,在电流反馈的作用下,软启动器自动降低电动机电压。减少了电动机电流的励磁分量。从而提高了电动机的功率因数(COS∮)。(国产软启动器多无此功能)在接触器旁路状态下无法实现此功能。TPF开关提供了节能功能的两种反应时间;正常、慢速。节能运行模式:自动节能运行。(正常、慢速两种反应速度)空载节能40%,负载节能5%。

⑴过载保护功能:软起动器引进了电流控制环,因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式,实现了过载保护功能,使电机过载时,关断晶闸管并发出报警信号。

⑵缺相保护功能:工作时,软起动器随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。

⑶热过载保护功能:通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度,一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管,并发出报警信号。

⑷测量回路参数功能:电动机工作时,软启动器内的检测器一直监视着电动机运行状态,并将监测到的参数送给CPU进行处理,CPU将监测参数进行分析、存储、显示。因此电动机软起动器还具有测量回路参数的功能。

⑸其它功能:通过电子电路的组合,还可在系统中实现其它种种联锁保护。

日常维修检查

平时注意检查软起动器的环境条件,防止在超过其允许的环境条件下运行。注意检查软起动器周围是否有妨碍其通风散热的物体,确保软起动器四周有足够的空间(大于150mm)。

定期检查配电线端子是否松动,柜内元器件有否过热、变色、焦臭味等异常现象。

定期清扫灰尘,以免影响散热,防止晶闸管因温升过高而损坏,同时也可避免因积尘引起的漏电和短路事故。

清扫灰尘可用干燥的毛刷进行,也可用于皮老虎吹和吸尘器吸。对于大块污垢,可用绝缘棒去除。若有条件,可用0.6MPa左右的压缩空气吹除。

平时注意观察风机的运行情况,一旦发现风机转速慢或异常,应及时修理(如清除油垢、积尘,加润滑油,更换损坏或变质的电容器)。对损坏的风机要及时更换。如果在没有风机的情况下使用软起动器,将会损坏晶闸管。

如果软起动器使用环境较潮湿或易结露,应经常用红外灯泡或电吹风烘干,驱除潮气,以避免漏电或短路事故的发生。

 

 
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