軟啟動在間接冷卻水系統的應用

李慶華，關 巍（河南安彩高科股份有限公司，河南安陽455000）

軟啟動在間接冷卻水系統的應用

李慶華，關 巍
（河南安彩高科股份有限公司，河南安陽455000）

摘要：對施耐德軟啟動器做了介紹，并以施耐德Altistart48型軟啟動器為例，淺談軟啟動器在間接冷卻水泵系統的應用。

關鍵詞：異步電動機；軟起動，Alstart48軟啟動器

D01：10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.009

前言

某工廠的間接冷卻水系統采用以下方式：間接水自保安水塔到地下管網進入廠房，形成廠房內網狀管網對池爐、成型、加工車間設備冷卻后，回到地下水池內，由水泵將高溫水，泵回水處理車間冷卻塔進行冷卻，再由水泵將水打入保安水塔。

針對該系統使用水泵多、功率大且啟動頻繁，經常導致是由以下幾種情況：

1）由于大部分電機采用直接起動方式，除了造成對電網及拖動系統的沖擊和事故之外，8～10倍的起動電流造成巨大的能量損耗。

2）在進行電動機容量選配時，往往片面追求大的安全余量，且層層加碼，結果使電動機容量過大，造成“大馬拉小車”的現象，導致電動機偏離最佳工況點，運行效率和功率因數降低。

3）從電動機拖動的生產機械自身的運行經濟性考慮，往往要求電力拖動系統具有變壓、變速調節能力，若用定速定壓拖動，勢必造成大量的額外電能損失。

4）采用的啟動是星三角啟動，耗費功率大而且由于啟動頻繁對接觸器的損壞也增加。

由于工廠生產的不斷更新和發展，對水泵電動機的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面：

1）求電動機有足夠大的，并且能平穩提升的起動轉矩和符合要求的機械特性曲線；

2）盡可能小的起動電流；

3）起動設備盡可能簡單、經濟、可靠；起動操作方便；

4）起動過程中的功率消耗應盡可能地少。

1何謂軟起動

所謂“軟起動”，實際上就是按照預先設定的控制模式進行的降壓起動過程。目前的軟起動器一般有以下幾種起動方式：

1）限流軟起動：限流起動顧名思義就是在電動機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值（Im）的軟起動方式。主要用在輕載起動的負載的降壓起動，其輸出電壓從零開始迅速增長，直到其輸出電流達到預先設定的電流限值Im，然后在保持輸出電流I，這種起動方式的優點是起動電流小，且可按需要調整，（起動電流的限值Im必須根據電動機的起動轉矩來設定，Im設置過小，將會使起動失敗或燒毀電機。）對電網電壓影響小。其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動轉矩，起動時間相對較長。

2）轉矩控制起動：主要用在重載起動，它是按電動機的起動轉矩線性上升的規律控制輸出電壓，它的優點是起動平滑、柔性好，對拖動系統有利，同時減少對電網的沖擊，是最優的重載起動方式。它的缺點是起動時間較長。

3）轉矩加突跳控制起動與轉矩控制起動一樣也是用在重載起動的場合。所不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩，克服拖動系統的靜轉矩，然后轉矩平滑上升，可縮短起動時間。但是，突跳會給電網發送尖脈沖，干擾其他負荷，使用時應特別注意。

4）電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降的前提下使電動機獲得最大的起動轉矩，盡可能地縮短起動時間，是最優的輕載軟起動方式。

2由星三角型改為軟啟動器實例

現在以施耐德Altistart48型軟啟動器為例，介紹一下該軟啟動器在間接冷卻水系統的應用。

在原有的星三角型接線回路下，先拆除原有的接觸器，安裝軟啟動器。Altistart48型軟啟動器的控制端子的出廠配置如圖1：

圖1　Altistart48型軟啟動器的控制端子的配置圖

其軟啟動器與電機連接到電機三角形繞組圖如圖2所示：

圖2　軟啟動器與電機連接的連接

ATS48的應用接線有多種，最普遍的兩種接線圖如圖3、圖4所示。

這種連線圖是帶有進線接觸器、自由停車的普通型。它適用于小功率（30kW以下電機）控制。

圖4種是帶有進線接觸器、旁路、自由停車或可控停車的接線圖。

3軟啟動器的故障以及處理方法

3.1起動器不啟動，無故障顯示

無顯示：檢查控制電源CL1/CL2上是否有電源。

檢查顯示的代碼是否與起動器正常狀態對應。檢查是否有RUN/STOP命令。

3.2不能被復位的故障

當此類故障出現時，起動器鎖定，電機轉為自由停車模式。

故障跡象：起動結束繼電器R2斷開；繼電器R1斷開（在起動器鎖定之后）。顯示屏上故障代碼閃爍。故障碼表的故障原因及處理方法如表1所示。

圖3　常用接線方案一

圖4　常用接線方案二

3.3故障原因一消失即可被復位的故障

當此類故障出現時，起動器鎖定，電機轉為自由停車模式。

故障現象：起動結束繼電器R2斷開；僅當作為隔離繼電器時繼電器R1斷開；只要故障存在，顯示屏上就一直有故障代碼閃爍。故障碼表的故障原因及處理方法如表2所示。

3.4可以被復位并能使起動器自動重新起動的故障

當此類故障出現時，起動器鎖定，電機轉為自由停車模式。

伴隨自動重起動的故障跡象：起動結束繼電器R2斷開；僅當作為隔離繼電器時繼電器R1斷開。如果配置為故障繼電器則R1保持閉合；只要故障存在，顯示屏上就一直有故障代碼閃爍。故障碼表的故障原因及處理方法如表3所示。

5.可以被手動復位的故障

當此類故障出現時，起動器鎖定，電機轉為自由停車模式。

故障現象：起動結束繼電器R2斷開；繼電器R1斷開；只要故障存在，顯示屏上就一直有故障代碼閃爍。故障碼表的故障原因及處理方法如表4所示。

表1　不能復位故障原因及處理措施

表2　可被復位故障原因及處理措施

表3　可被啟動的故障原因及處理措施

4軟啟動器和變頻器的區別

變頻器是用于需要調速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；軟起動器實際上是個調壓器，用于電機起動時，輸出只改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟起動器功能，但它的價格比軟起動器貴得多，結構也復雜得多。變頻器同時改變輸出頻率與電壓，也就是改變了電機運行曲線上的n0，使電機運行曲線平行下移。因此變頻器可以使電機以較小的啟動電流，同時使電機啟動轉矩達到其最大轉矩，即變頻器可以啟動重載負荷。軟啟動只改變輸出電壓，不改變頻率，也就是不改變電機運行曲線上的n0，而是加大該曲線的陡度，使電機特性變軟。當n0不變時，電機的各個轉矩（額定轉矩、最大轉矩、堵轉轉矩）均正比于其端電壓的平方，因此用軟啟動大大降低電機的啟動轉矩，所以軟啟動并不適用于重載啟動的電機。

表4　可以被手動復位的故障原因及處理措施

參考文獻：

［1］天津電氣傳動設計研究所.電氣傳動自動化技術手冊：第3版［M］.機械工業出版社，2011.

［2］施耐德電氣公司，Altistart48軟起動-軟停止用戶手冊［Z］.2004.

［3］李洪雨，耿玉彪，闕麗群.變頻器、軟啟動器電路設計寶典：第2版［Z］.中國電力出版社，2014.

（責任編輯：郝安林）

中圖分類號：TM301

文獻標志碼：A

文章編號：1673-2928（2016）04-0022-05

收稿日期：2016-03-25

作者簡介：李慶華（1976-），男，河南永城人，河南安彩高科科技股份有限公司電氣工程師，主要從事電氣系統的設計與維護。