軟啟動(dòng)技術(shù)在大功率異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用

1、淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文選題軟啟動(dòng)技術(shù)在大功率異步電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué)生姓名李學(xué)虎學(xué) 號(hào)47062023系 部電氣工程系專 業(yè)電子設(shè)備與運(yùn)行管理班 級(jí)470620指導(dǎo)教師李瑞年 【副教授】顧問(wèn)教師勞士天 【高工】二九年六月摘 要三相交流異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)都會(huì)產(chǎn)生26倍于額定電流。的啟動(dòng)電流對(duì)大功率電機(jī)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑會(huì)對(duì)電網(wǎng)、控制裝置造成降壓、跳閘等影響，同時(shí)也對(duì)電機(jī)本身的定子、轉(zhuǎn)子的絕緣性能以及輸出機(jī)械產(chǎn)生較大的破壞作用。目前常用的降壓方法無(wú)法很好的解決這種問(wèn)題，隨著可控硅技術(shù)的發(fā)展，利用晶閘管交流調(diào)壓器實(shí)現(xiàn)大功率三相異步電動(dòng)機(jī)的電機(jī)軟啟動(dòng)已成為國(guó)際上研發(fā)的課題之一。軟啟動(dòng)的限流特性可有效限制浪

2、涌電流,避免不必要的沖擊力矩以及對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)的電流沖擊,有效地減少線路刀閘和接觸器的誤觸發(fā)動(dòng)作，對(duì)頻繁啟停的電動(dòng)機(jī),可有效控制電動(dòng)機(jī)的溫升,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的壽命。關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī) 軟啟器 目 錄摘 要I目 錄III第一章 A交流電機(jī)的軟啟動(dòng)11.1交流電機(jī)直接啟動(dòng)的危害1解決方案11.2電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)分類21.21液阻軟啟動(dòng)2晶閘管軟啟動(dòng)2磁控軟起動(dòng)3變頻器4第二章 B電動(dòng)機(jī)斬波軟啟動(dòng)原理52.1軟啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的必要性52.2電動(dòng)機(jī)斬波軟啟動(dòng)原理62.3與傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)的不同之處7第三章 C應(yīng)用83.1QJR-250（160）/1140（660）概述83.2技術(shù)特性93.3工作原理及工作過(guò)程9第四章 總結(jié)

3、與展望13軟啟動(dòng)器總結(jié)13軟啟動(dòng)器展望13致 謝14參考文獻(xiàn)15第一章 交流電機(jī)的軟啟動(dòng)1.1交流電機(jī)直接啟動(dòng)的危害正文部分交流電動(dòng)機(jī)在全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì)達(dá)到額定電流的4-7倍，當(dāng)電機(jī)的容量相對(duì)較大時(shí)，該起動(dòng)電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運(yùn)行。 交流電動(dòng)機(jī)直接全壓?jiǎn)?dòng)對(duì)電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一方面超大型電機(jī)直接起動(dòng)的大電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對(duì)電網(wǎng)的沖擊，常常會(huì)引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。另一方面交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流中含有大量的高次諧波，會(huì)與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作、自動(dòng)控制失靈等故障。交流電動(dòng)機(jī)全壓直接啟動(dòng)會(huì)傷害電動(dòng)機(jī)內(nèi)

4、部繞組的絕緣，降低電機(jī)使用壽命：大電流產(chǎn)生的焦耳熱反復(fù)作用于導(dǎo)線外絕緣，使絕緣加速老化、壽命降低;大電流產(chǎn)生的機(jī)械力使導(dǎo)線相互摩擦，降低絕緣壽命;高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)觸頭的抖動(dòng)現(xiàn)象會(huì)在電機(jī)定子繞組上產(chǎn)生操作過(guò)電壓，有時(shí)會(huì)達(dá)到外加電壓的5倍以上，這樣高的過(guò)電壓會(huì)對(duì)電機(jī)絕緣造成極大傷害。交流電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)時(shí)，最大電流降低一半左右，瞬間發(fā)熱量?jī)H為直起的1/4左右，絕緣壽命會(huì)大大延長(zhǎng)；軟啟動(dòng)時(shí)電機(jī)端電壓可以從零起調(diào)，可完全免除過(guò)電壓傷害。交流電動(dòng)機(jī)直接全壓?jiǎn)?dòng)產(chǎn)生的電動(dòng)力對(duì)電機(jī)的傷害：大電流在電機(jī)定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，會(huì)造成夾緊松動(dòng)、線圈變形、鼠籠條斷裂等故障。當(dāng)采用軟啟動(dòng)時(shí)，由于最大電流小

5、，則沖擊力大大減輕。交流電動(dòng)機(jī)直接全壓?jiǎn)?dòng)會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)生傷害，全壓直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大約為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，這么大的力矩突然加在靜止的機(jī)械設(shè)備上，會(huì)加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風(fēng)葉疲勞甚至折斷風(fēng)葉等等。使用軟起動(dòng)的轉(zhuǎn)矩不會(huì)超過(guò)額定轉(zhuǎn)矩，這樣的弊端可以完全克服。超大型電動(dòng)機(jī)的價(jià)值都很高，在生產(chǎn)中也都起著核心作用。它的一點(diǎn)故障便會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)它采用完善的保護(hù)是非常必要的。比如說(shuō)對(duì)一臺(tái)電機(jī)我們不能指望它的各處絕緣都是完全一致的，可能在某一點(diǎn)就有個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，出廠試驗(yàn)時(shí)它能通過(guò)，但在長(zhǎng)時(shí)間的沖擊下這個(gè)薄弱環(huán)節(jié)會(huì)逐漸首先顯露出來(lái)，使其壽命縮短。如果我們采取軟起動(dòng)，則可

6、以大大延長(zhǎng)電機(jī)的使用壽命。解決方案 正當(dāng)采用減壓起動(dòng)時(shí)，上述危害只有一定程度的降低；當(dāng)采用軟起動(dòng)時(shí)，上述危害幾乎完全消失；獨(dú)立變壓器供電方式直接起動(dòng)只能在電網(wǎng)電壓波動(dòng)方面有所緩解，而其它方面的危害都照樣存在。當(dāng)交流電動(dòng)機(jī)采用軟起動(dòng)，起動(dòng)電流一般為額定電流的2-3倍，電網(wǎng)電壓波動(dòng)率一般在10%以內(nèi)，對(duì)其它設(shè)備的影響非常小，對(duì)電網(wǎng)的沖擊較小。軟啟動(dòng)擁有過(guò)載保護(hù)功能：軟起動(dòng)器引進(jìn)了電流控制環(huán)，因而隨時(shí)跟蹤檢測(cè)電機(jī)電流的變化狀況。通過(guò)增加過(guò)載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式，實(shí)現(xiàn)了過(guò)載保護(hù)功能，使電機(jī)過(guò)載時(shí)，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。軟啟動(dòng)擁有缺相保護(hù)功能：電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，軟起動(dòng)器隨時(shí)檢測(cè)三相線電流的變化，一

7、旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。軟啟動(dòng)擁有過(guò)熱保護(hù)功能：通過(guò)軟起動(dòng)器內(nèi)部熱繼電器檢測(cè)晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過(guò)允許值后自動(dòng)關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。軟啟動(dòng)還有其它功能：通過(guò)電子電路的組合，還可在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其它種種聯(lián)鎖保護(hù)。1.2電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)分類1.21液阻軟啟動(dòng)液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。它的阻值正比于相對(duì)的二塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率，極板距離和電導(dǎo)率都便于控制。液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點(diǎn)（阻值可以無(wú)級(jí)控制和熱容量大），恰恰是軟起動(dòng)所需要的。加上另一個(gè)十分重要的優(yōu)勢(shì)即低成本使液阻軟起動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用。液阻軟起動(dòng)也有缺點(diǎn)：液阻箱容積大，

8、其根源在于阻性限流，減小容積引起溫升加大。一次軟起動(dòng)后電解液通常會(huì)有10°C30°C的溫升，使軟起動(dòng)的重復(fù)性差。移動(dòng)極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，它的移動(dòng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)方式的多樣化。液阻軟起動(dòng)需要維護(hù)，液箱中的水，需要定期補(bǔ)充。電極板長(zhǎng)期浸泡于電解液中，表面會(huì)有一定的銹蝕，需要作表面處理（一般2至3年一次）。液阻軟起動(dòng)裝置不適合于置放在易結(jié)冰或顛簸的現(xiàn)場(chǎng)。熱變液阻軟起動(dòng)裝置是通過(guò)液阻本身在軟起動(dòng)過(guò)程中的溫升，借助電解液電導(dǎo)率與溫度的正相關(guān)性實(shí)現(xiàn)無(wú)極板伺服機(jī)構(gòu)的軟起動(dòng)。但是，其可行性大可質(zhì)疑：它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對(duì)使用環(huán)境溫度要求高，軟起動(dòng)重復(fù)性差。液阻軟

9、起動(dòng)裝置可以串在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng)，售價(jià)低廉，在軟起動(dòng)過(guò)程中不產(chǎn)生高次諧波等等，則是它突出的優(yōu)點(diǎn)。1.2.2晶閘管軟啟動(dòng)正晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品問(wèn)世不過(guò)30年左右的時(shí)間。它是當(dāng)今電力電子器件長(zhǎng)足進(jìn)步的結(jié)果。10年前，電氣工程界就有人指出，閘管軟起動(dòng)將引發(fā)軟起動(dòng)行業(yè)的一場(chǎng)革命。目前在低壓（380伏）范圍內(nèi)，晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)下降到液阻軟起動(dòng)的大約2倍。而其主要性能卻大大優(yōu)于液阻軟起動(dòng)。與液阻軟起動(dòng)相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護(hù)，功能齊全，菜單豐富，起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全，這些都是液阻軟起動(dòng)難以望其項(xiàng)背的。但是晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。一是高壓產(chǎn)品的價(jià)格太高，是液阻的510倍

10、，二是晶閘管引起的高次諧波較嚴(yán)重，三是對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子異步機(jī)無(wú)所作為。在這幾個(gè)缺點(diǎn)中，價(jià)格高是制約其發(fā)展的主要因素。對(duì)于貧者，無(wú)力選用它；對(duì)于富者，直接選用高壓變頻裝置。這就是高壓晶閘管軟起動(dòng)比較受冷落的原因。生產(chǎn)高壓晶閘管軟起動(dòng)裝置的廠家主要是：Rockwell、Motortronics、Benshaw等三家國(guó)外廠家，國(guó)內(nèi)據(jù)說(shuō)某研究所近期會(huì)有此類產(chǎn)品問(wèn)世。晶閘管（SCR）軟啟動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。其啟動(dòng)類型有:不限流軟啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí),使啟動(dòng)電流以一定斜率不斷上升,直至啟動(dòng)完畢,期間對(duì)啟動(dòng)電流不加任何限制。這種啟動(dòng)方式因?yàn)闆](méi)有對(duì)啟動(dòng)電流進(jìn)行限制,所以對(duì)電網(wǎng)沖擊較大,一般不使用,適應(yīng)重載啟動(dòng)場(chǎng)合。斜坡恒流軟

11、啟動(dòng)。該啟動(dòng)方式是在電機(jī)啟動(dòng)的初始階段啟動(dòng)電流逐漸增加,當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定,直至啟動(dòng)完畢。在啟動(dòng)過(guò)程中,電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大,則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)時(shí)間短。這種啟動(dòng)方式應(yīng)用得最多,尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的啟動(dòng)。脈沖沖擊啟動(dòng)。啟動(dòng)一開(kāi)始在極短的時(shí)間里,使晶閘管接近于全導(dǎo)通,然后恢復(fù)至較小導(dǎo)通角,進(jìn)行正常的恒流軟啟動(dòng)。適用于啟動(dòng)時(shí)靜摩擦力矩較大的場(chǎng)合。階躍啟動(dòng)。階躍啟動(dòng)方式是在開(kāi)機(jī)時(shí)以最短時(shí)間使啟動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值,通過(guò)調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流的設(shè)定值,可以達(dá)到快速啟動(dòng)的效果。磁控軟起動(dòng)磁控軟起動(dòng)是從電抗器軟起動(dòng)衍生出來(lái)的。用三相電抗器串在電動(dòng)機(jī)定子實(shí)

12、現(xiàn)降壓是兩者的共同點(diǎn)。磁控軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的主要點(diǎn)是其電抗值可控?？傮w說(shuō)來(lái)，起動(dòng)開(kāi)始時(shí)電抗器的電抗值較大，在軟起動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)反饋調(diào)節(jié)使電抗值逐漸減小，及至軟起動(dòng)完成后被旁路。電抗值的變化是通過(guò)控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的飽和度實(shí)現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動(dòng)。因?yàn)榇棚柡碗娍蛊鞯妮敵龉β时瓤刂乒β蚀髱资叮部梢苑Q為“磁放大器”。由于它不具有零輸入對(duì)應(yīng)零輸出的特點(diǎn)，所以，不建議采用“磁放大器”這一詞。磁飽和電抗器有三對(duì)交流繞組（每相一對(duì)）和三相共有的一個(gè)直流勵(lì)磁繞組。在交流繞組里流過(guò)的是電動(dòng)機(jī)定子電流，它必然會(huì)在直流勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出電勢(shì)。后者會(huì)影響勵(lì)磁回路的運(yùn)行。用一對(duì)交流繞阻的主要原因就

13、是為了抵消這種影響。顯然，電抗值的調(diào)節(jié)是靜止的、無(wú)接觸的、非機(jī)械式的。這就為微電子技術(shù)的介入打開(kāi)了大門。所以，在工作原理上磁控軟起動(dòng)與晶閘管軟起動(dòng)是完全相同的。說(shuō)磁控軟起動(dòng)能夠?qū)崿F(xiàn)軟停止，能夠具有晶閘管軟起動(dòng)所具有的幾乎全部功能，其原因蓋出于此。高壓磁飽和電抗器在原理和結(jié)構(gòu)上與低壓（380伏）磁飽和電抗器沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，但是在某些方面采取了一些特殊處理。磁飽和電抗器具有0.1秒量級(jí)的慣性，這使得磁控軟起動(dòng)的快速性比晶閘管軟起動(dòng)慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的大慣性來(lái)說(shuō)，磁控軟起動(dòng)的慣性是不足為慮的。1.2.4變頻器變頻調(diào)速裝置也是一種軟起動(dòng)裝置，它是比較理想的一種，它可以在限流的同時(shí)保持高的起動(dòng)轉(zhuǎn)

14、矩。價(jià)格貴是制約其推廣應(yīng)用的主要因素。人們購(gòu)置變頻調(diào)速裝置一般都是著眼于調(diào)速，采用變頻調(diào)速啟動(dòng)，啟動(dòng)時(shí)具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能，即使是在低速情況下也能隨意調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，能以恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)電流可以限制在的額定電流以下。變頻調(diào)速啟動(dòng)適用于較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，一般是大于 的場(chǎng)合，如往復(fù)式空壓機(jī)、離心分離機(jī)、帶負(fù)載的輸送機(jī)、破碎機(jī)、螺旋式或如旋轉(zhuǎn)式空壓機(jī)、離心式風(fēng)機(jī)、離心泵、空載啟動(dòng)的輸送機(jī)及各種空載啟動(dòng)的設(shè)備。所以，常常不把它歸類于軟起動(dòng)裝置。在電動(dòng)機(jī)定子回路，通過(guò)串入有限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)主要類別。高壓降壓軟起動(dòng)又是其中的一個(gè)重要類別。第二

15、章 電動(dòng)機(jī)斬波軟啟動(dòng)原理2.1軟啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)用的必要性電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)一般采用自耦減壓、星-角變換減壓?jiǎn)?dòng)方式,其中最常用的是星-角變換降壓?jiǎn)?dòng)方式,該方式下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與加在電動(dòng)機(jī)定子上的電壓的平方成正比,降壓?jiǎn)?dòng)是指電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中降低加在電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓,假設(shè)啟動(dòng)電壓U =0.5Ue,則電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩為0.25Mm,即啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩只有電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的1/4。如果在此時(shí)將電壓U加大到電動(dòng)機(jī)額定電壓Ue,則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一下子就從1/4跳到Mm,這樣的啟動(dòng)過(guò)程是跳躍的、不平滑的,所以又叫作硬啟動(dòng),一般降壓?jiǎn)?dòng)控制技術(shù)可靠性差,不穩(wěn)定,每次啟停都會(huì)造成對(duì)電網(wǎng)和機(jī)械設(shè)備的沖擊,引發(fā)一系列的技術(shù)問(wèn)

16、題。例如:在這種控制方式下,水泵電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)必須將其出口閥門關(guān)嚴(yán),在低負(fù)荷時(shí)才能啟動(dòng),否則會(huì)造成開(kāi)關(guān)跳閘,影響電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)?？傮w來(lái)說(shuō),傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式存在以下幾個(gè)問(wèn)題:a對(duì)電網(wǎng)的沖擊大,影響了電網(wǎng)供電質(zhì)量,對(duì)變壓器裕量要求較大;b對(duì)機(jī)械設(shè)備沖擊大,降低設(shè)備使用壽命;c Y啟動(dòng)的切換時(shí)間一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定,對(duì)生產(chǎn)工藝要求穩(wěn)啟動(dòng)的場(chǎng)合不宜采用。軟啟動(dòng)是使用調(diào)壓裝置在規(guī)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi),自動(dòng)地將啟動(dòng)電壓連續(xù)、平滑地上升,直到達(dá)到額定電壓。此時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就會(huì)平滑地增大,一直到轉(zhuǎn)矩為最大值Mm時(shí)為止,啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。軟啟動(dòng)可以使電動(dòng)機(jī)啟停自如,減少空轉(zhuǎn),有節(jié)能作用,軟啟動(dòng)器還具有下列優(yōu)點(diǎn): 減少?zèng)_擊力,

17、延長(zhǎng)設(shè)備壽命; 根據(jù)不同負(fù)載選用不同的啟動(dòng)方式以提高加/減速特性; 保護(hù)功能全面; 提高可靠性; 通過(guò)修改參數(shù),匹配不同的負(fù)載對(duì)象; 智能化,可以與控制端相互通訊。電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)技術(shù)有磁控軟啟動(dòng)、晶閘管軟啟動(dòng)和液阻軟啟動(dòng)等幾種不同的方式,其中以晶閘管軟啟動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。其啟動(dòng)類型有:(1)不限流軟啟動(dòng),啟動(dòng)時(shí),使啟動(dòng)電流以一定斜率不斷上升,直至啟動(dòng)完畢,期間對(duì)啟動(dòng)電流不加任何限制。這種啟動(dòng)方式因?yàn)闆](méi)有對(duì)啟動(dòng)電流進(jìn)行限制,所以對(duì)電網(wǎng)沖擊較大,一般不使用,適應(yīng)重載啟動(dòng)場(chǎng)合。(2)斜坡恒流軟啟動(dòng)。該啟動(dòng)方式是在電機(jī)啟動(dòng)的初始階段啟動(dòng)電流逐漸增加,當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定,直至啟動(dòng)完畢。在啟

18、動(dòng)過(guò)程中,電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大,則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,啟動(dòng)時(shí)間短。這種啟動(dòng)方式應(yīng)用得最多,尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的啟動(dòng)。(3)脈沖沖擊啟動(dòng)。啟動(dòng)一開(kāi)始在極短的時(shí)間里,使晶閘管接近于全導(dǎo)通,然后恢復(fù)至較小導(dǎo)通角,進(jìn)行正常的恒流軟啟動(dòng)。適用于啟動(dòng)時(shí)靜摩擦力矩較大的場(chǎng)合。(4)階躍啟動(dòng)。階躍啟動(dòng)方式是在開(kāi)機(jī)時(shí)以最短時(shí)間使啟動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值,通過(guò)調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流的設(shè)定值,可以達(dá)到快速啟動(dòng)的效果。2.2電動(dòng)機(jī)斬波軟啟動(dòng)原理MK1K2K1K2K1K2由單片機(jī)控制的可控硅觸發(fā)裝置旁路接觸器電流檢測(cè)同步電壓顯示與設(shè)定裝置速度檢測(cè)圖1 三相交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)原理圖軟啟動(dòng)器（

19、軟起動(dòng)器）一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國(guó)外稱為Soft Starter。軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見(jiàn)圖1。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染

20、。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過(guò)程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。不論晶閘管式軟啟動(dòng)器還是磁控式軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)時(shí)只能調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到控制啟動(dòng)時(shí)的電壓降、限制啟動(dòng)電流的目的。一般的軟啟動(dòng)器不能調(diào)節(jié)電源頻率，也就不能象變頻器那樣從零頻零壓開(kāi)始啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊啟動(dòng)。實(shí)際上軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)還是要產(chǎn)生一定的沖擊電流的。晶閘管式軟啟動(dòng)器采用斜坡電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，開(kāi)始時(shí)要使軟啟動(dòng)器輸出一個(gè)初始電壓，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生足以克服機(jī)械設(shè)備的靜摩擦的初始轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)設(shè)備開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)電流為Is。在微電腦的控制下，繼續(xù)增加輸出電壓使電動(dòng)機(jī)加速。當(dāng)軟啟動(dòng)器的輸出電壓接近額

21、定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)就已達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，Is降為負(fù)荷電流In。啟動(dòng)時(shí)間t1結(jié)束時(shí)，軟啟動(dòng)器輸出額定電壓并發(fā)出旁路信號(hào)，使旁路接觸器閉合，軟啟動(dòng)器停止輸出電壓，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。軟啟動(dòng)的初始轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)給定初始電壓和啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制啟動(dòng)電流在24.5倍電動(dòng)機(jī)額定電流以內(nèi)。低壓軟啟動(dòng)器的停車方式主要有自由停車，軟停車，制動(dòng)停車三種。傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)停車方式常用自由停車，但有許多應(yīng)用場(chǎng)合，自由停車會(huì)產(chǎn)生很大問(wèn)題，如高層建筑的水泵系統(tǒng)，如果采用自由停車，會(huì)產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道、水泵損壞。因此利用軟停車可以消除自由停車帶來(lái)的這種反慣性沖擊。在停車時(shí)刻t2發(fā)出停車指令，電動(dòng)機(jī)的端子電壓從Un緩慢下

22、降，在電壓下降瞬間電動(dòng)機(jī)電流會(huì)有一個(gè)小的電流沖擊，然后電動(dòng)機(jī)電流會(huì)隨電壓的下降而下降，直至電動(dòng)機(jī)停下來(lái)。2.3與傳統(tǒng)降壓?jiǎn)?dòng)的不同之處正文部分軟起動(dòng)與傳統(tǒng)減壓起動(dòng)方式的有一些不同之處，籠型電機(jī)傳統(tǒng)的減壓起動(dòng)方式有星-三角起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、電抗器起動(dòng)等。這些起動(dòng)方式都屬于有級(jí)減壓起動(dòng)，存在明顯缺點(diǎn)，即起動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)二次沖擊電流。軟起動(dòng)與傳統(tǒng)減壓起動(dòng)方式的不同之處是：一 無(wú)沖擊電流。軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過(guò)逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。恒流起動(dòng)。軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o

23、級(jí)調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流。 第三章 軟啟動(dòng)應(yīng)用3.1QJR-250（160）/1140（660）概述隨著我國(guó)煤炭生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化程度的不斷提高，皮帶機(jī)大運(yùn)量，高速度日益增多。解決皮帶機(jī)的軟起動(dòng)，是礦井運(yùn)輸、安全生產(chǎn)、延長(zhǎng)皮帶機(jī)壽命的關(guān)鍵問(wèn)題。QJR-250（160）/1140（660）礦用隔爆兼本質(zhì)安全型真空軟起動(dòng)器（以下簡(jiǎn)稱軟起動(dòng)器），它同時(shí)具有礦用真空磁力起動(dòng)器和交流電壓軟起動(dòng)的功能。適用于交流660V、1140V電壓的異步電動(dòng)機(jī)重負(fù)荷軟起動(dòng)，以及各種情況下的磁力起動(dòng)。軟起動(dòng)時(shí)具有起動(dòng)電流小、起動(dòng)速度平穩(wěn)可靠、對(duì)電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點(diǎn)，且起動(dòng)曲線可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況調(diào)整，從而減少了起動(dòng)時(shí)對(duì)皮帶機(jī)的

24、沖擊力，降低了對(duì)皮帶機(jī)的損害，延長(zhǎng)了皮帶機(jī)的使用壽命。直接起動(dòng)時(shí)，軟起動(dòng)器還具有磁力起動(dòng)器的全部功能，即起動(dòng)和分?jǐn)喔鞣N情況下的電機(jī)負(fù)荷，以及短路、過(guò)載、斷相、漏電閉鎖的電機(jī)綜合保護(hù)功能 。該軟起動(dòng)器還適用于煤礦井下風(fēng)機(jī)、水泵、絞車等設(shè)備軟起動(dòng)和磁力起動(dòng)，型號(hào)的組成及其代表意義。 Q J R 250（160）/ 1140（660） 額定電流額定電壓 軟起動(dòng) 隔爆兼本質(zhì)安全型 起動(dòng)器 環(huán)境要求 a) 海拔高度不超過(guò)2000m； b) 周圍環(huán)境溫度不超過(guò)5+40； c) 相對(duì)濕度不大于95%（+20）；d) 安裝地基處的振動(dòng)頻率范圍為10150Hz時(shí)，其最大振動(dòng)加速度不超過(guò)0.5g； e) 安裝傾斜

25、度不超過(guò)15°； f) 有甲烷或煤塵爆炸的場(chǎng)所； g) 無(wú)破壞金屬和絕緣材料的腐蝕性氣體的場(chǎng)所； h) 電網(wǎng)質(zhì)量： 輸入電壓波形為正弦波； 輸入電壓幅值波動(dòng)不超過(guò)額定值+10%-25%； 電源頻率波動(dòng)不超過(guò)額定值的2%。3.2技術(shù)特性a) 額定電壓： 660V、1140V.b) 額定電流： 250A、 160Ac) 最大電流過(guò)載倍數(shù)： 6倍以下可調(diào)d)起動(dòng)時(shí)間： 可調(diào)（最大180S）e)防爆型式： 隔爆兼本質(zhì)安全型“Exdib”f)顯示方式：中文液晶g) 工作制： 斷續(xù)h)冷卻方式： 自然冷卻i)符合GB3836.14-2000和MT 111-1998標(biāo)準(zhǔn)要求j)符合MT/T 943

26、-2005礦用低壓交流軟起動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)要求3.3工作原理及工作過(guò)程正起動(dòng)器的隔爆箱外形為直式長(zhǎng)方形，主要有主體腔和接線腔兩部份，主體腔內(nèi)裝有抽屜式芯架本體，機(jī)芯架本體安裝在主體腔的導(dǎo)軌上，由緊固螺栓進(jìn)行位置固定，接線腔由六個(gè)主接線柱分為兩組L1、L2、L3及D1、D2、D3進(jìn)出線，另外還有三個(gè)七芯接線柱及線端子排X5用來(lái)外接遠(yuǎn)控及多機(jī)聯(lián)動(dòng)通訊等。軟起動(dòng)器外形尺寸為寬×高×深：580×774×468mm（外形如圖2所示），軟起動(dòng)器重量：300kg圖2 外形圖工作原理（見(jiàn)圖3）該軟起動(dòng)器以反并聯(lián)的三組大功率晶閘管作為軟起開(kāi)關(guān)，以DRK多功能軟啟動(dòng)控制器作為控制核

27、心。在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中，多功能軟啟動(dòng)控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的曲線對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，并保證起動(dòng)加速度控制在0.1m/s2a0.3m/s2范圍內(nèi)，使其平滑可靠地完成起動(dòng)過(guò)程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程完成后，交流接觸器吸合，使電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)全壓運(yùn)行。D17911TA1TA2KL1L2L3K4K5K6K1K2K3U2G1G2G3G4G5G6135U3D2D3J1147J2147KM圖3DRK多功能軟啟動(dòng)控制器還具有電機(jī)智能綜合保護(hù)功能，它和隔離換相開(kāi)關(guān) 、真空接觸器組成磁力起動(dòng)器功能。當(dāng)軟起動(dòng)功能故障時(shí)，將“直起/軟起”選擇開(kāi)關(guān)置于“直起”位置，它就具有完備磁力起動(dòng)器功能，并有短路、過(guò)載、電流斷相、漏電閉鎖等保

28、護(hù)功能。DRK多功能軟啟動(dòng)控制器同時(shí)能提供12V50mA的本安電源并構(gòu)成本安先導(dǎo)回路，還能夠進(jìn)行遠(yuǎn)控和多機(jī)通訊。見(jiàn)下圖中的本安框。 正常工作為交流軟起動(dòng)器完成起動(dòng)功能，磁力起動(dòng)器正常運(yùn)行并完成分?jǐn)喙δ?。 起動(dòng)模式及工作過(guò)程自然特性模式以電壓斜坡上升方式提供電機(jī)控制電壓，它適用于中重等級(jí)負(fù)載，提高起始電壓百分比可增強(qiáng)帶載能力。工作過(guò)程起動(dòng):以圖4中位置為例，進(jìn)行軟起近控分析。按下“啟動(dòng)/”，這時(shí)有SB1閉合先導(dǎo)回路繼電器K1接通如下：0V X6 65 J6 65 SB1 64 J6 64 SA2 74 K1 63 J6 66 SB2 66 J6 66 X6 12V 自保回路65 K3 75 S

29、A2 64 如沒(méi)有漏電故障，控制器中故障接點(diǎn)KB2閉合，又先導(dǎo)K1閉合，這時(shí)起動(dòng)回路中繼電器K3接通：0 19 FL3 18 J4 32 KB2 34 K1 33 K3 28 J4 28 24Vac 接點(diǎn)K3閉合后，多功能軟啟動(dòng)控制器啟動(dòng)回路A17 42 K3 43 A16接通，軟起動(dòng)開(kāi)始；軟啟動(dòng)完成時(shí)KB1閉合，繼電器K2吸合，真空接觸器KM閉合。其工作過(guò)程如下：a. 0 19 FU3 18 J4 32 KB2 34 SA1 35 KB1 36 K2 28 J4 28 24Vac。b. 0 23 J3 23 K2 25 KM 22 J3 17 FU2 16 220Vac。停止:按下“停止”這

30、時(shí)有SB2斷開(kāi)，繼電器K1斷電，起動(dòng)回路繼電器K3斷開(kāi)，這時(shí)，先導(dǎo)回路中自?；芈稫3斷開(kāi)，同時(shí)，繼電器K2斷開(kāi)，真空接觸器KM斷開(kāi)，軟起動(dòng)器停止工作。安裝和使用:將軟起動(dòng)器接于電機(jī)與饋電開(kāi)關(guān)之間，如下： 電源饋電開(kāi)關(guān) 軟起動(dòng)器 電動(dòng)機(jī)使用:起動(dòng)器的操作方式有兩種：近控和遠(yuǎn)控。近控方式：將軟起動(dòng)器中“遠(yuǎn)控/近控”置于“近控”如圖中位置為就地控制，通過(guò)軟起動(dòng)器上“起動(dòng)/”和“停止/復(fù)位”按鈕進(jìn)行控制。遠(yuǎn)控方式：將軟起動(dòng)器中“遠(yuǎn)控/近控”置于“遠(yuǎn)控”為外接控制。一種為一起一停方式¾ 在接線腔內(nèi)的X5：20（61）和X5：21（65）之間接起動(dòng)按鈕（常開(kāi)），X5：21（65）和X5：22（62）之間接停車按鈕（常閉）；另一種為單起停方式¾ 在接線腔內(nèi)的X5：20（61）和X5：21（65）之間接單起停按鈕。當(dāng)饋電開(kāi)關(guān)合閘后，軟起動(dòng)器的起停由操作人員操縱按鈕來(lái)控制。若采用一起一停方式，當(dāng)按下起動(dòng)按鈕時(shí)，軟起動(dòng)開(kāi)始；當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，軟起動(dòng)器停止。若采用單起停方式，當(dāng)按下起動(dòng)（保持）按鈕時(shí)，軟起動(dòng)開(kāi)始；當(dāng)斷開(kāi)起動(dòng)（保持）按鈕時(shí)，軟起動(dòng)器停止。第四章 總結(jié)與展望軟啟動(dòng)器總結(jié)正文部分軟起動(dòng)系統(tǒng)可推廣應(yīng)用于大型鋼鐵、石油、化工、鋁業(yè)、消防、礦山、污水處理、發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域。能很好的與電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)設(shè)備配套使用，如：各種泵類、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、制冷設(shè)備、滾軋機(jī)、粉碎機(jī)、