軟啟動技術在電機控制中的應用研究

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一、傳統啟動方式所影響的問題

1.1 全電壓直接啟動方法 在交流異步電動機控制中,全電壓直接啟動方法是最簡單的啟動方法。此啟動方法僅需要使用接觸器將電動機直接連接至電網即可啟動交流異步電動機。這種啟動方法的優點是要求少且啟動速度快,但這種啟動方法也有許多缺點。由于全電壓直接啟動,因此啟動電流太大。在空載條件下,啟動電流遠高于額定電流。在負載條件下,該值較高,這會對電網產生不利影響,使電網電壓降低并干擾其他電氣設備的正常運行。另外,當電流值過高時,電動機的溫度會升高,會影響電動機的安全性能及降低使用壽命。傳統的全電壓直接啟動方法不僅在安全性能上具有巨大的隱患,而且在電動機啟動變壓器的容量、額定電壓降、功率等諸多方面都有很多限制。

1.2 降壓啟動方法 與全電壓直接啟動方法相比,降壓啟動方法可以減小啟動電流,但電動機的啟動轉矩也會變小。設備過載時,無法使用此啟動方法。常用的降壓方法有：星形/三角形啟動器、自耦變壓器降壓啟動、磁控軟啟動器和三角形啟動器等。如果在正常運行條件下定子繞組采用角形接法,則采用星形－三角形啟動裝置。該方法不需要太多的設備條件,并且控制過程的能量消耗低。但該方法的缺點是故障率很高,必須經常維護和檢查,并且設備不能頻繁啟動。如果起動電流和轉矩值過高,也會妨礙電動機的運行。盡管自耦變壓器的啟動可以滿足不同的負載要求,但自耦變壓器的體積和重量太大,在啟動過程中會損失太多的材料,不穩定的性能會導致頻繁的故障,并且維護成本太高。

二、軟啟動技術的優勢

2.1 靈活的啟動方式 軟啟動在實際應用中根據實際情況可以選擇不同的啟動方式,具有靈活性特點,同時,為了達到更加理想的啟動效果,工作人員也可以根據實際情況來進行啟動參數的設置,從而使電機在更為穩定的狀態下運行,進一步實現對設備的保護。

2.2 全功能保護系統 軟啟動器不僅能提供過載保護,而且可提供各種操作故障狀態下的保護,諸如輸入/輸出缺相、電機堵轉、晶閘管短路及失壓、過壓、短路等保護。其中,內置的過載保護功能可省去熱繼電器,使配電柜內布線更加簡單、迅速；此外,不需增加任何傳感器或儀表,可讀取電機的運行參數,如電流、電壓、功率、千瓦時及運行時間等。除了擁有強大的保護功能之外,軟啟動器還具有故障自診斷動能,大大減少了以往故障查找與檢修的時間,節省了人力。

2.3 啟動平穩可靠 軟啟動器內所蘊含的大電流是沒有觸點的,因而也就比較難發生接觸不良現象,電機的運行也就會非常平穩。此外,軟啟動器一般配備可視化菜單,經過設計師的精心設計,符合人性化的需求,工作人員可以非常方便地在菜單中讀取設備運行的有關參數,變量,或者對設備運行進行人工控制。軟啟動器本身還可以添加網絡接口,真正做到自動化。這都極大地方便了電機的可操作性,出現問題時工作人員對于故障往往能夠一目了然,維修更有效率。

2.4 節能運行及延長使用壽命 隨著電機負載率的變化,軟啟動能自動調整電機的轉速,使電機運行功率因素相應提高,同時降低電機運行時的功率損耗,對經常啟動且負載變化頻繁的電機,節能效果顯著,電機在負載到滿載范圍內的最高綜合節電效果可達損耗的40%左右。電動機的軟啟動能有效降低啟動機械應力,減少對傳動元件的機械沖擊,在液壓系統中能有效消除喘振或液擊問題,提高設備使用壽命。

三、軟啟動技術在電機控制中的應用分析

3.1 軟啟動技術 軟啟動器在主回路大多選擇的是晶閘管調壓電路,也就是有六個晶閘管,每兩個晶閘管并聯,然后再通過串接的方式連接在電機上,電機使用的三相供電。這種軟啟動的流程是：啟動器中的自動化控制系統負責接收指令,隨后會自動開始計算過程,如果計算結果達到觸發要求,晶閘管就會發出信號,再遵照啟動器的規定模式對電壓進行調節,實現了控制電機的啟動。結束啟動后,接觸器就會動作,晶閘管跳閘,使電動機可以直接參與到電網工作,極大降低了電能損失。

3.2 軟啟動在電機控制應用方式 軟啟動的本質是按照既定程序執行降壓啟動。軟啟動器常用的啟動方法有：在輕負載下,可以使用限流啟動和電壓控制的啟動方式,其中電壓控制啟動方式在將啟動電壓降保持在穩定范圍內的同時,還可以盡可能地增加電動機的啟動轉矩,并大大縮短了啟動時間,這是輕負載下最有效,最合理的啟動方法。在重載下可以使用電壓斜坡啟動和轉矩控制啟動模式,其中轉矩控制啟動模式是最合理,最有效的重載啟動方法,它可以穩定地驅動電動機系統,并且對電網的影響很小,但該啟動方法仍存在一些缺點,即啟動過程太慢,花費時間長。

3.3 軟啟動技術在電機控制注意問題 在電機運行過程中,運用軟啟動技術時需要控制好沖擊力,因此,軟啟動技術對設備的質量要求較高,必須具備很高的精密性。如果設備電流滿載,就需要選擇變頻軟啟動,這種方式不僅能夠調節好電壓還能夠在電流超載的情況下取得良好的啟動效果。

結束語

總之,雖然在交流異步電機的啟動中,全壓直接啟動方式和降壓啟動方式仍在大范圍應用,但性能更加優異的軟啟動技術正受到更多的認可,在大多數情況下電機控制工作中,軟啟動技術相比傳統方式成本更低、效率更高,更大限度的開發電機潛能,增高生產工作的效率和質量。