電機軟啟動器的探討

【摘要】本文論述了對于鼠籠型三相異步電動機在智能控制中的幾種起動方式及其優(yōu)缺點，同時給出通過調(diào)研和本人在應(yīng)用中的切身體會。

【關(guān)鍵詞】智能控制；電動機；降壓起動器；軟啟動器

一、前言

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科學技術(shù)的日新月異，智能控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。如：智能大廈、無人值守泵站、無人值守供熱站、各種遙控調(diào)度系統(tǒng)、生產(chǎn)作業(yè)自動化等等。這正是國家實現(xiàn)科學技術(shù)現(xiàn)代化的重要標志，也是每一個技術(shù)人員肩負的重要責任。

智能控制技術(shù)的應(yīng)用，給我們提出了很多要求。如電網(wǎng)的波動性，執(zhí)行機構(gòu)的智能配套等，都要求越來越嚴格。作為重要驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)的電動機來說，它的控制方式受到廣大技術(shù)人員的高度重視。既要為智能控制打下良好基礎(chǔ)，又要降低電動機起動時對電網(wǎng)的沖擊。所以，不得不在電動機的起動設(shè)備上做工作。

鼠籠型異步電動機電子軟啟動器的誕生給技術(shù)人員解決了這個問題。它既能改變電動機的起動特性保護拖動系統(tǒng)，更能保證電動機可靠起動，又能降低起動沖擊，而且配有計算機通訊接口實現(xiàn)智能控制。

二、電動機起動方式的選擇

作為應(yīng)用最廣泛的鼠籠型異步電動機，它采用降壓起動的條件：

一是電動機起動時，機械不能承受全壓起動的沖擊轉(zhuǎn)矩；二是電動機起動時，其端電壓不能滿足規(guī)范要求；三是電動機起動時，影響其他負荷的正常運行。

對于降壓起動目前有兩種方式，一種是降壓起動，一種是軟起動。他經(jīng)過了三個發(fā)展階段，一是“Y-Δ” 起動器和自藕降壓起動器，二是磁控式軟啟動器，三是目前最先進最流行的電子軟啟動器。電子軟啟動器一般都是采用16位單片機進行智能化控制，他既能保證電動機在負載要求的起動特性下平滑起動，又能降低對電網(wǎng)的沖擊，同時，還能實現(xiàn)直接計算機通訊控制，為自動化智能控制打下良好的基礎(chǔ)。

它們的造價比較是：“Y-Δ”起動器須六根出線而且故障率太高，維修費也高已不常采用，自藕方式每個千瓦80元左右，磁控的每千瓦150元左右，自藕和磁控的體積較大且故障率較高，維修費較高，電子軟啟動器每個千瓦在100元到200元之間，一般情況下，一臺開關(guān)柜能放多臺電子軟啟動器，節(jié)省工程造價，且故障率較低，維修費也低。所以，電子軟啟動器應(yīng)是我們首選的目標。

三、電子軟啟動器的選擇

通過以上所述，毋庸置疑地在工程設(shè)計和工程改造中，要想改善工藝提高自動化水平，降低成本提高企業(yè)效益，對電動機的起動就必須首先采用先進的起動設(shè)備——電子軟啟動器。

在應(yīng)用電子軟啟動器時應(yīng)考慮哪些問題呢？做為軟啟動器首先要看它的起動性能和停車性能，目前的軟啟動器有以下五種起動方式：

限流起動顧名思義是限制電動機的起動電流，它主要是用在輕載起動的負載降低起動壓降，在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動力矩，對電動機不利。斜坡電壓起動顧名思義是電壓由小到大斜坡線性上升，它是將傳統(tǒng)的降壓起動從有級變成了無級，主要用在重載起動，它的缺點是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對拖動系統(tǒng)不利，且起動時間長有損于電機。轉(zhuǎn)矩控制起動用在重載起動，它是將電動機的起動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點是起動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護，它的目的是保護拖動系統(tǒng)，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命。同時降低電機起動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式，它的缺點是起動時間較長。轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動相仿也是用在重載起動，不同的是在起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷，應(yīng)用時要特別注意。電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降下發(fā)揮電動機的最大起動轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短了起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式。

綜上所述不難看出，最適用最先進的起動方式應(yīng)是電壓控制起動和轉(zhuǎn)矩控制起動及轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動。目前的軟啟動器多是限電流起動和斜波電壓起動，它是最原始最低級最簡單的方式（如“ABB”軟起以及國內(nèi)的大多廠家），還有的是限流起動和轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動。

停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動停車。電子軟起動帶來最大的停車好處就是軟停車和制動停車。軟停車消除了由于自由停車帶來的拖動系統(tǒng)反慣性沖擊。制動停車在一定的場合代替了反接制動停車。

可靠性的選擇：可靠性分三個方面，一是產(chǎn)品的短路自保護，二是無故障停機保護，三是產(chǎn)品故障率。前兩項可通過產(chǎn)品說明書識別，國內(nèi)產(chǎn)品一般都不自帶短路保護，需外加快速熔斷器，自動開關(guān)不能保護電子軟啟動器。國外的“ABB”不自帶短路保護，需外加快速熔斷器。無故障停機保護看它的軟起是不是帶有綠色單元（KGL），所有的電力電子產(chǎn)品世界難題是無故障停機（干擾停機）現(xiàn)象。

智能控制功能的選擇：在選擇軟起要注意它的智能化程度，是否帶微機接口，接口是否帶有通訊地址和程序，是否能達到通訊控制以及故障自珍診斷功能等。目前發(fā)現(xiàn)這些功能完整的只有“雷諾爾”的軟起，并且在天津市城市排水微機控制中得到良好應(yīng)用。其它方面還要考慮是否保護功能完備和冷卻方式以及運行方式等，如：過電流保護，過壓保護，單項接地保護，上下口斷相保護，三相不平衡保護，相位顛倒保護等。冷卻方式分機械風冷和自然風冷。柜體是否需加機械通風，元器件的排布等，機械風冷的柜體加機械通風，軟起正上方不能放電器元件，機械風冷的還要考慮傾斜度等。自然風冷的無此要求。運行方式分在線型和非在線型，選型時盡量選用非在線型。

四、結(jié)論

通過論述，電動機的降壓起動方式經(jīng)過了“Y-Δ” 起動器和自耦降壓起動器到磁控式軟啟動器，目前又發(fā)展到電子軟啟動器。所以在工程應(yīng)用中，當電動機在直接起動不能滿足要求時，首先考慮的是電子軟啟動器。這是科技發(fā)展的歷史階段，是為今后的智能控制系統(tǒng)化打下良好基礎(chǔ)的必然階段。

參考文獻

[1] 《工廠配電設(shè)計手冊》航空工業(yè)第四規(guī)劃設(shè)計研究院 1983

[2] 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 JGJ/T 16-92

[3] 《工業(yè)企業(yè)供電》冶金工業(yè)出版社 丁 昱

[4] 《半導體變流技術(shù)》機械工業(yè)出版 黃 俊

[5] 《電機及拖動基礎(chǔ)》機械工業(yè)出版 顧繩谷