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电气设备—软启动器工作原理与应用

发布时间:2021-09-14

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       异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点,在各行各业中得到很广的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流(一般为额定电流ie的4~7倍),同时由于起动电应力较大,使负载设备的使用寿命降低。国家标准规定:当电机频繁起动时,所造成的压降不宜低于10%;不频繁起动时,压降不低与20%;不频繁起动,且与照明或其他对电压波动敏感的负荷合用变压器时,电机起动时的电网电压降不能超过15%。

      解决办法有两个:一是增大配电容量;二是采用限制电机启动电流的起动设备。

      如果只是为起动电机而增大配电容量,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,过去多采用y/△降压、自耦变压器降压、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。

      随着电力电子技术的快速发展,智能型软启动器得到很广的应用。智能型软启动器(soft starter)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备。它不只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启动设备的诸多弊端。兰州软启动控制柜   兰州软启动器安装维修

1、工作原理与运行特点
      三相交流异步电动机的起动转矩ms直接与所加电压的平方成正比,也就是说,只要降低电机接线端子上的电压就会影响这些值。(见图1)

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图1 降低电机端子上的电压时启动转矩ms和启电流is的特性软启动器的工作原理是通过控制串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管的导通角使电机的端子电压从预先设定的值上升到额定电压。


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图2示出smc dialog plustm系列交流电机软启动器系列软启动器控制系统框图。

1.1 软启动的主要起动方式

   (1) 电压双斜坡起动:

      在起动过程中,电机的输出转矩随电压增加,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调到大于负载静摩擦转矩,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。软启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。

      这种起动方式比较简单,不具备电流闭环控制,只调整晶闸管导通角,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。

 (2)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<im的条件下逐渐升高电压,直到额定电压,使电机转速逐渐升高,直到额定转速。

      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。当电机启动时,输出的电压迅速增加,直到电动机电流达到所设定的限流值,并保持电机电流不大于所设定的限流值,然后随着输出电压逐渐的升高,电机逐渐加速,当电机达到额定的转速时,旁路接触器吸合,输出电流迅速下降至电机额定电流或以下,启动过程完成。

  

       当电机负载较轻或设定的限流值较大时,启动的较大电流可能达不到设定的限流值。限电流模式一般用于对启动电流有严格限制要求的场合。


       这种启动方式的优点是启动电流小,且可按需要调整,对电网影响小。其缺点是在启动时难以知道启动压降,不能充分利用压降空间。

       该起动方式是应用较多的起动方式,尤其适用于风机、泵类负载的起动。

软启动的输出特性  

  (3)突跳启动:在启动初始阶段,让晶闸管在极短的时间内全导通后回落,再按原来时间的直线性上升,进入恒流起动,该起动方法适用于重载并需克服静摩擦转矩的起动场合。空压机电机的启动采用此方式,这样可以减少启动时的振动。

        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。

1.2 软起动运行特点

     (1)能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升,起动电流小,对电网无冲击电流,减小负载的机械冲击。

     (2)起动电压上升斜率可调,保证了起动电压的平滑性,起动电压可依据不同的负载在30%~70%ue(ue为额定电压)范围内连续可调。
   
     (3)可以根据不同的负载设定起动时间。

     (4)起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。

2、软启动器的应用场合

     现在市场有多种型号的软启动器可供用户选择,不同产品所具功能也不单单相同,选择时建议遵循下述原则。

     原则上,异步电动机凡不需要调速的各种应用场合都可使用,适用于各种泵类负载或风机类负载,需要软起动与软停车(解决水锤效应)对于变负载工况、电动机长期处于轻载运行,只有短时或瞬间处于满负荷运行场合,应用软启动器(不带旁路接触器)则具有轻载节能的效果。

3、软启动mcc控制柜

      mcc(motor+control+center)控制柜,既电动机控制中心。软启动控制柜由以下几部分组成:

     (1)输入端断路器;

     (2)软启动器;

     (3)软启动器旁路接触器;

     (4)上侧控制电路(完成手动起动、遥控起动、软起动及直接起动等功能的选择与运行),有电压、电流显示和故障、运行、工作状态等信号显示。

     软启动器mcc控制柜进一步加以组合或用plc逻辑控制,可以实现多种复合功能。用于大楼的消防系统与喷淋泵、生活泵等系统可以实现消防泵定时自动检测,定时自动关闭;加上相应的控制逻辑,则可以对消防泵及各个系统运转是否正常,实施平时检测,定时低速低水压运行;在灭火时,则实施全速满载运行。将若干台电动机控制逻辑组合,可以组成生活泵系统或其他系统,按需要量逐次起动各台电机,也可逐次减少电机,实现很好的效率运行。还可以实现多台电机自动转换运行,使各电机都处于同等的运行时间。

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