淺議軟啟動器在矸石破碎機控制系統中的應用

李永新

摘 要：與傳統的啟動裝置相比，軟啟動器因其具有的體積小、沖擊量低、轉矩可調等優點，更有利于電機設備軟起、軟停、及安全保護與系統節能等各種功能的實現。該文介紹了軟啟動器相較于傳統變頻器及降壓啟動裝置的技術優勢，并對其工作原理、啟動方式、及功能特征作出了進一步的分析，提出了軟啟動器在矸石破碎機控制系統中的應用方法，并對其實踐效果進行了總結。

關鍵詞：軟啟動器 矸石破碎機 控制系統

中圖分類號：TD44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-01

1 軟啟動器概述

軟啟動器具有軟起、軟停、安全保護與系統節能等諸多功能。該裝置一般是由串接在電源與被控電機間的三相反并聯閘管及其電控電路組成的，當其啟動電機時，電壓逐漸升高，在電動機加速至額定電壓的過程中，軟啟動器始終以可控硅為基礎，對電動機的電壓進行控制，以確保啟動過程安全、穩定地進行。軟啟動器在其功能和工作原理上都與變頻器具有一定的相似之處，但與變頻器不同的是，由于變頻器主要作為調速器使用，因而其往往是通過不同的負載來改變電壓和頻率；而軟啟動器的頻率是不變的，工作中，軟啟動器通過控制自身內部晶閘管的導通角，使被控電機輸入電壓從零開始以預設的函數關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電機額定電壓。

2 軟啟動器的工作原理分析

工作中，軟啟動器將電子設備及可控硅作為系統的應用基礎，通過對晶聞管的導通角的調整，讓晶聞管的導通角與時間形成一定的關系，從而實現電機設備的軟啟動。軟啟動裝置的機械設備中，晶閘管的兩側設置有旁路接觸器觸頭，一旦啟動過程結束，電機設備開始正常運行，控制系統即閉合兩側旁路接觸器的開關，使軟啟動器裝置自動停止工作狀態。軟啟動裝置的啟動主要包括斜坡升壓方式、斜坡恒流方式、階躍方式或脈沖沖擊方式等幾種類型。下面僅以本次研究中使用的斜坡恒流方式為例，對其進行一簡要說明。斜坡恒流啟動方式是指在啟動過程中，通過電力環閉控制的引入，使電機的初始電流值從0上升到某一預先設定好的數值后，直至啟動完成將不再變化。這種啟動方式將大大提高電機啟動的穩定性，電流的上升變化速率應根據電機負載而

確定。

3 在矸石破碎機控制系統中應用軟啟動器的實踐研究

應用中，應首先以軟啟動器的電氣原理為基礎，根據電氣設備的結構原理圖及其運行特點進行分析和設計。如兩臺電機同時啟動時，軟啟動器無法實現對二者的同時控制，因而需要采用接觸器等裝置對控制進行輔助。控制系統通常是由軟啟動器、繼電器、接觸器、熔斷器等裝置構成的，而軟啟動器的具體型號的選擇則應以電動機的功率作為依據。一旦系統的電氣設計完成，技術人員即應開始對系統的合理性進行檢驗，首先應在空載狀態下進行操作和檢測，確定其符合設計要求后，再針對負載狀態下的電路及電流情況進行檢測，從而以精確的測算和分析確保系統設計的可

行性。

本次技術改造中原有的矸石破碎機的電機情況如下：額定功率為110 kW、額定電流210 A、額定電壓為交流380 V。由于該設備改造前采用全壓直接啟動的方式，因此在30 s的啟動時間里，往往出現電機電流高達2000 A以上的現象，并已達到量程顯示的最大值。在實際操作中，兩臺矸石破碎機在一個班次內的正常啟停次數≥2次，而其啟停壽命僅不足500次，且對其他相關電網設備及開關元件等存在著巨大的沖擊。通過對軟啟動器啟動方式的分析和比較，決定采用施耐德的ATS480晶閘管軟啟動器對兩臺矸石破碎機進行改造。該型號的軟啟動器具有限流啟動和自身保護功能。本次改造是將原來電源開關的控制回路移到軟啟動器上，并取消遠方控制，使其只作為電動機的電源總開關。其電路圖如下圖1所示。

圖1 軟啟動控制系統電路圖

該裝置采用了斜坡恒流的啟動方式，即電流達到預設值后保持恒定，同時通過微電腦的控制使輸出電壓持續增加以實現電機的加速，直至其達到額定狀態。此時，接觸器閉合，軟啟動器自動退出運行，直到停車時再次開啟。其電壓-電流特性曲線如下圖2所示。接收到停車指令時，電動機的端子電壓從額定電壓緩慢下降，在電壓下降瞬間電動機將產生一個小的電流沖擊，其后電動機電流會隨電壓的下降而下降，直至停車。

圖2 電壓-電流特性曲線圖

改造后的矸石破碎機運行正常，能滿足生產現場要求，且明顯降低了電機啟動電流和對電網的沖擊。在實現電機平穩啟動和提高供電可靠性的同時，軟啟動器也使相關設備的使用壽命顯著延長，并減少了開啟與停車過程中事故的發生幾率。

4 結語

綜上所述，作為一種新型電機控制裝置，軟啟動器具有傳統啟動裝置無法代替的技術優勢和先進功能。在將其應用于矸石破碎機控制系統的實踐研究中我們發現，基于軟啟動器技術的改造成功實現了電機的可靠供電和設備的安全運行，在延長設備使用壽命的同時提高了其運行的效率，對矸石破碎作業系統中電氣控制自動化水平的提升具有重要的推進作用。

參考文獻

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