軟啟動的原理及應(yīng)用實例介紹

摘要：本文介紹了軟啟動的原理與運(yùn)行特點，以及MCC 控制柜的作用與功能。
關(guān)鍵詞：軟啟動器；交流電機(jī)；電機(jī)起動性；MCC；控制柜

1 前言

廣鋼連軋廠冷剪機(jī)由一臺90kW 電機(jī)拖動，在改造前該電機(jī)的啟動是頻敏電阻啟動，啟動電流在380A 以上，啟動時間在3min 以上，電機(jī)在運(yùn)行時的電流為70A ，由于啟動電流大并且時間很長，對電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)、碳刷、接線端子、頻敏電阻和主接觸器的觸頭經(jīng)常損壞，由于其啟動時要產(chǎn)生較大沖擊電流（一般為Ie的5～8 倍） ，同時由于啟動應(yīng)力較大，使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。

2 SIEMENS 3RW22 軟啟動器的性能及特點

軟啟動器對電機(jī)電流的檢測，控制輸出電壓按一定線性加至全壓，限制勵磁啟動電流，實現(xiàn)電機(jī)的軟啟動，它具有很強(qiáng)的抗干擾能力和控制能力，能避免在工作中受高電壓和強(qiáng)電子的擾動。軟啟動器采用數(shù)字控制觸發(fā)，在軟啟動過程中是恒電流平滑加速，避免了對電網(wǎng)的沖擊， 啟動電流可根據(jù)現(xiàn)場負(fù)載的需要在30 %～70 %Ue （Ue 為額定電壓） 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)?？梢詫泦悠鲄?shù)進(jìn)行調(diào)整，以最小電流獲得最佳轉(zhuǎn)矩，軟啟動器對機(jī)械方面的優(yōu)點是可減少機(jī)械應(yīng)力，延長電動機(jī)及附屬機(jī)械使用壽命。啟動時間可以根據(jù)不同的負(fù)載進(jìn)行設(shè)定，對啟動時間進(jìn)行最佳優(yōu)化，在該時間范圍內(nèi)，電動機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升， 具有缺相，三相不平衡，過載，過流等電機(jī)的全方位保護(hù)。性價比高，操作簡單， 體積小，重量輕，安裝調(diào)試方便， 具有可控硅過熱和過電壓保護(hù)。

2. 1 沒采用軟啟動器之前設(shè)備存在的問題

連軋廠冷剪機(jī)采用（星/ 三角） 轉(zhuǎn)換啟動裝置。連軋廠冷剪機(jī)所帶的飛輪重負(fù)載、大直徑，在啟動和停車過程中慣性大，切換瞬間出現(xiàn)高電流尖峰，電動機(jī)在啟動時的沖擊電流對電網(wǎng)電壓波動也帶來很大的影響，同時對控制設(shè)備產(chǎn)生很大的損害，經(jīng)常燒接觸器，需要經(jīng)常進(jìn)行更換，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。連軋廠的冷剪機(jī)在啟動時出現(xiàn)故障會造成全線停產(chǎn)。如果僅僅為啟動電機(jī)而增大配電容量，顯然不可取。傳統(tǒng)的降壓啟動沒有從根本上解決問題。

2. 2 改造后采用的軟啟動器啟動

軟啟動器是一種集軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝備。實現(xiàn)在整個啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電機(jī)，而且可根據(jù)電動機(jī)負(fù)載的特性來調(diào)節(jié)啟動過程中的各種參數(shù)，如限流值、啟動時間等。

3 工作原理與運(yùn)行特點

三相交流異步電動機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩Ma 直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說，只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會影響這些值（見圖1） 。軟啟動的工作原理是通過控制串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓（見圖2） 。

3. 1 軟啟動的主要啟動方式

（1） 電壓雙斜坡啟動（見圖3） ，在啟動過成中， 電機(jī)的輸出力矩隨電壓的增加而增加，在啟動時提供一個初始的啟動電壓Us ，Us 根據(jù)負(fù)載的大小可調(diào)，將Us 調(diào)到大于負(fù)載靜摩擦力矩，產(chǎn)生最佳啟動特性。這時輸出電壓從Us 開始按一定的斜率上升，電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動器在啟動過程中自動檢測達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。

（2） 限流啟動:就是電機(jī)的啟動過程中限制其啟動電流不超過設(shè)定值的軟啟動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，知道輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im ，然后保持輸出電流I Im 的條件下逐漸升高電壓，直到額定電壓，使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。連軋廠冷剪機(jī)中用的軟啟動器采用的是限流啟動，減少傳統(tǒng)方式中的在啟動過程中有很大的長時間的啟動電流，在啟動完啟動電壓達(dá)到額定電壓時斷開軟啟動器的旁路接觸器。這種啟動方式的優(yōu)點是啟動電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點是在啟動時難以知道啟動壓降，不能充分利用壓降空間。

（3） 突跳啟動（見圖4） :啟動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導(dǎo)通后迅速回落，這個時間可以人為地進(jìn)行調(diào)節(jié)再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流啟動，該啟動方法適用于重載并需克服摩擦的啟動場合。

4 軟啟動的應(yīng)用場合

異步電動機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可使用，適用于各種風(fēng)機(jī)類負(fù)載，需要軟啟動與軟停車。對于改變負(fù)載工況、電動機(jī)長期處于輕載運(yùn)行，只有短時或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場合，應(yīng)用軟啟動器（不帶旁路接觸器） 則具有輕載節(jié)能的效果。

5 結(jié)束語

通過了解西門子軟啟動器3RW22 的特點及使用性能，在連軋廠的使用與傳統(tǒng)的降壓啟動設(shè)備進(jìn)行比較，傳統(tǒng)的控制方法由于在一些特殊的場合存在固有的弱點，已無法滿足現(xiàn)代化設(shè)備的需要，所以選擇智能型電動機(jī)啟動設(shè)備軟啟動器，將是必然的發(fā)展方向。