軟起動在污水處理上的設計及應用

馬艷陽，翟周科

（1.陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西西安710300；2.中國重型機械研究院股份公司，陜西西安710032）

軟起動在污水處理上的設計及應用

馬艷陽1，翟周科2

（1.陜西國防工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西西安710300；2.中國重型機械研究院股份公司，陜西西安710032）

軟啟動跟傳統(tǒng)的直接啟動、自耦降壓啟動相比，有很大的優(yōu)點。對三種啟動方式作了比較，介紹了軟啟動在污水處理上的應用，分析了軟啟動器在應用設計、現(xiàn)場調試中應注意的問題。

軟啟動；污水處理；應用設計；現(xiàn)場調試

在某污水處理廠，有三臺排污電機，電機功率均為55 kW，AC380V，采用的是直接啟動方式，在剛投入運行時電機起動正常，之后由于技術改進增添了一些設備，電源總容量有所增加，再啟動這三臺排污電機時就會出現(xiàn)總開關跳閘的現(xiàn)象。經分析技術改進后總開關的容量正常運行時也能滿足要求，但因這三臺排污泵的啟動電流大，總造成總開關跳閘。針對這一問題，提出將這三臺泵的啟動方式改為軟啟動方式，設計了軟啟動器，并現(xiàn)場調試，有效地解決這一問題。

1 幾種起動方式比較

當前非調速電機的啟動方式一般分為：直接啟動、降壓啟動和軟啟動三種方式。

直接啟動，即所謂的全電壓啟動，起動電流一般會達到電動機額定電流的4~7倍，對用電設備和電網會造成很大的沖擊，一般小功率的電機（15kW以下）采用直接啟動方式[3]。

降壓啟動，對于大、中型功率的電機（45kW以下），當其容量超過供電變壓器容量的25%時，采用降壓啟動方式[4]。降壓啟動分為星-三角啟動和自耦變壓器降壓啟動兩種形式，啟動電流相對比較低，但也存在沖擊電流，對用電設備和電網會造成一定的危害。

這兩種啟動方式起動電流都比較大，導致供電電網電壓壓降過大，干擾同一供電電網上的其他設備，對前端變壓器容量要求大。

軟啟動器使用相角控制技術控制晶閘管，能有效克服直接啟動和降壓啟動的缺點，可以實現(xiàn)平緩起動，對電網及用電設備的沖擊相對較小。

2 軟啟動器的設計

針對本項目設計軟啟動器時，主要要注意的是軟啟動器的啟動方式的選擇、停車方式的選擇和電路設計時本地啟動及遠程啟動兩種方式的切換。

2.1 啟動方式選擇

軟啟動器由三組反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)而成（如圖1所示），通過控制其觸發(fā)角的大小來改變電動機輸入電壓，控制電動機的啟動轉速。軟啟動器一般的啟動方式有限流啟動和電壓斜坡啟動兩種方式。

圖1 晶閘管反并聯(lián)圖

采用限流啟動方式啟動電動機時，輸出電壓逐步升高，使電動機逐漸加速，電機輸出電流最大達到電流限幅值，當電動機轉速加速到額定轉速時，其輸出電流迅速下降到電機額定電流Ie，完成整個啟動過程。電流限幅值的大小可以根據實際負載的情況進行設定，設定范圍一般為電機額定電流Ie的0.2~4倍[2]。采用限流啟動時，啟動時間和限流倍數大小有關，限流倍數越小，啟動時間越長，反之則越短。一般在對啟動電流有嚴格要求的場合，特別是電網容量偏小，要限制啟動容量時用限流啟動模式，一般設定在2.5～3倍之間，設定太小也會造成不能正常啟動。

電壓斜坡啟動模式，當啟動電動機時，軟啟動器的輸出電壓立刻達到初始電壓值，然后按所設定的斜波逐漸上升，電動機隨著電壓的上升逐步加速，當電壓達到電機額定電壓Ue時，電機轉速達到額定轉速，整個啟動過程完成。可根據負載情況設定初始電壓和啟動時間，初始電壓的設定范圍為0～380 V，啟動的斜波時間設定范圍為1～200 s.電機初始電壓設定的越大，啟動轉矩就越大，但是啟動瞬間的沖擊也就越大。啟動時間的長短只與設定的啟動時間值及負載的輕重有關，和限流倍數無關。大慣性負載或對啟動電流要求不嚴，而對啟動平穩(wěn)性要求較高的場合適用選擇電壓斜坡啟動模式，這種啟動方式，可大大降低啟動沖擊力。

針對本項目情況選擇限流起動方式。

2.2 軟啟動停車方式選擇

軟啟動器的停機控制模式有自由停機及軟停機兩種方式，可以根據負載的大小及工況進行選擇。

自由停機：當軟啟動器接收到PLC或外部端子發(fā)的停機指令后，首先斷開旁路接觸器，封鎖主回路晶閘管的輸出，電機根據負載的慣性逐步停機。

軟停機：當選擇軟停車時，軟啟動器接收到PLC或外部端子發(fā)的停機指令后，電動機的供電由旁路接觸器轉換到主回路晶閘管，輸出電壓按設定的時間逐步降低，直到電動機停止運行。停車時間可根據負載要求進行設定，設定范圍一般為1～100 s.

本項目選擇軟停機方式。

2.3 軟啟動電路設計

本次軟啟選用西普的STR055B數字式交流電動機軟啟動器，工作模式設計有本地和遠程選擇由旋鈕SA1來選擇，本地時通過按按鈕SB1啟動電機，SB2停止電機，遠程時通過PLC控制電機的啟停。電路如圖2所示。

圖2 軟起動電路設計圖

3 軟啟動的調試

3.1 啟動前應注意的問題

首先在電機接入軟啟動器之前要檢查電機的絕緣電阻，因為軟啟動器主回路元件為晶閘管，電機和軟啟動器相連后用高壓兆歐表測量電機的絕緣電阻，將會損壞軟啟動器的晶閘管。

其次，用手動盤車的方法檢查電機和機械設備能否正常靈活轉動，同時檢查電機與設備之間的連軸器是否正確安裝，若電機和機械設備發(fā)生堵轉或轉動不靈活的情況，絕對不能用軟啟動器啟動電機。

然后檢查軟啟動器與電機之間的接線是否正確，若正確無誤，即可啟動。

3.2 參數設置

首先核對電動機和軟啟動器的額定電壓、額定電流、功率以及電機的極對數等參數是否匹配。然后設置參數，如表1所示。

表1 軟啟動器參數設置[1]

3.3 帶電機試運轉

根據以上電路及參數設置，先進行本地方式的運轉，調整電機啟動時間及啟動方式，以達到機械設備的要求。一般情況啟動時間的選擇為軟啟動器負載越大，啟動時間越長。啟動初始電壓不要設定得過大，只要初始轉矩能夠滿足負載啟動即可。

本地方式的運轉良好，達到機械設備的要求后，切換到遠程模式，用中控PLC運行，至此軟啟動器就調試完畢。

4 結束語

通過應用軟啟動有效解決了非調速電機啟動時總開關跳閘的這一問題，在今后非調速電機的啟動方式選擇上提供了一定的參考。

參考文獻：

[1]西安西普電力電子有限公司，STR數字式交流電動機軟起動器使用說明書V5.3[M].西安：西安西電出版社，2014：13.

[2]徐以榮，冷增祥.電力電子技術基礎[M].南京：東南大學出版社，2000：68.

[3]孫志平.電動機軟啟動技術綜述[J].吉林：吉林化工學院學報，2009（03）：70.

[4]柳青.異步電動機的軟啟動與軟制動技術[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術學院學報，2002（02）：12.

Design and Application of Soft Starter in Wastewater Treatment

MA Yan-yang1，ZHAI Zhou-ke2
（1.Shaanxi Institute of Technology，Xi’an Shaanxi 710300，China；2.China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710032，China）

Soft start with traditional direct start，auto start，there are great advantages.This paper compares three methods for starting，the soft start used in sewage treatment，analysis of the application of soft starter in the design，should pay attention to in the field debugging problems.

soft start；wastewater treatment；application design；field debugging

TM573

：A

：1672-545X（2017）01-0132-03

2016-10-19

馬艷陽（1979-），女，陜西華縣人，副教授，研究生，主要從事電子技術及自動化方面的教學與研究工作。