三相異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、維修方便和成本低廉等特點(diǎn)而得到廣泛的應(yīng)用。在生產(chǎn)過(guò)程中,電動(dòng)機(jī)要經(jīng)常啟動(dòng)、停止,其啟動(dòng)性能的優(yōu)劣對(duì)生產(chǎn)影響很大,這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在啟動(dòng)過(guò)程中的電流一般為額定電流的4~7倍。小功率、啟動(dòng)不頻繁的電動(dòng)機(jī)可以直接啟動(dòng),但對(duì)于大功率電動(dòng)機(jī),強(qiáng)大的啟動(dòng)電流會(huì)造成較大的線路電壓降落,引起電網(wǎng)電壓降低,不僅影響其他用電設(shè)備的正常工作,而且對(duì)動(dòng)力變壓器也會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊,所以,選擇合理的啟動(dòng)方式尤為重要。

三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方法的選擇和比較

1、啟動(dòng)方式的選擇例如工廠的設(shè)備更新?lián)Q代，需要新增的動(dòng)力系統(tǒng)部分在30kW以上的電機(jī)數(shù)量及功率統(tǒng)計(jì)如下:3臺(tái)循環(huán)水泵,160kW;3臺(tái)氯壓機(jī),160kW;2臺(tái)納氏泵,55kW;2臺(tái)過(guò)濾鹽水泵,45kW;1臺(tái)風(fēng)機(jī),55kW;2臺(tái)空壓機(jī),55kW;2臺(tái)氫壓縮機(jī),75kW。這些大功率電機(jī)的啟動(dòng)方式直接影響生產(chǎn)的正常、連續(xù)運(yùn)行,因此,必須慎重對(duì)待。在交流異步電機(jī)的啟動(dòng)控制中,常用的有全壓直啟啟動(dòng)和降壓?jiǎn)?dòng)兩種方式。一般情況下,功率大于30kW的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng),不能采用直接啟動(dòng)的方式,傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)多采用降壓?jiǎn)?dòng)的方式:頻繁變阻器啟動(dòng)(只適用于繞線式電機(jī))、自耦變壓器降壓?jiǎn)?dòng)、Y/??轉(zhuǎn)換方式啟動(dòng)、延邊三角形啟動(dòng)方式等。

        傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式存在很大的弊端,主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。  (1)高達(dá)4~7倍的啟動(dòng)電流,易造成電動(dòng)機(jī)繞組過(guò)熱,加速絕緣老化,嚴(yán)重時(shí)燒毀電動(dòng)機(jī),造成供電網(wǎng)絡(luò)電壓降過(guò)大,這使用電設(shè)備的欠壓保護(hù)動(dòng)作,影響其他用電設(shè)備的正常使用,對(duì)啟動(dòng)設(shè)備造成極大的沖擊,特別是輸送液體的設(shè)備在停車時(shí)容易造成水錘現(xiàn)象,縮短設(shè)備的使用壽命,造成機(jī)械傳動(dòng)部件的非正常磨損,加速設(shè)備老化,縮短其壽命;     (2)控制方式簡(jiǎn)單、不靈活,對(duì)系統(tǒng)沖擊較大且控制元件易損壞,維護(hù)工作量大  ;    (3)啟動(dòng)設(shè)備復(fù)雜,部分啟動(dòng)方式存在啟動(dòng)電流大或啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩偏小的弊端,而且在電機(jī)的運(yùn)行保護(hù)方面,存在著功能不完善或不靈敏的問(wèn)題。有一種以微處理器和大功率晶閘管相結(jié)合的新技術(shù)。該技術(shù)采用微處理器控制晶閘管導(dǎo)通角,從而改變晶閘管的輸出電壓,以達(dá)到降壓?jiǎn)?dòng)功能的智能化。即新型控制器“軟啟動(dòng)器”普遍應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)大功率電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng),它以控制方式靈活簡(jiǎn)便,對(duì)系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易損壞以及維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn),正逐步取代Y/△啟動(dòng)、自耦變壓器啟動(dòng)等傳統(tǒng)的啟動(dòng)控制裝置。

 2、軟啟動(dòng)器的工作原理軟啟動(dòng)器一般是采用SCR功率組件雙單片機(jī)進(jìn)行智能化控制,采用3對(duì)反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)供電電路上,利用晶閘管的電子開(kāi)關(guān)特性,通過(guò)控制其電壓的大小,以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)過(guò)程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成并達(dá)到額定電壓時(shí),三相旁路接觸器吸合,使電動(dòng)機(jī)直接投入運(yùn)行。它既能保證電動(dòng)機(jī)在負(fù)載要求的啟動(dòng)特性下平滑啟動(dòng),又能降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊,還能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通訊控制,為自動(dòng)化智能控制打下良好的基礎(chǔ)。

3、軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)特點(diǎn)

3.1、靈活的啟動(dòng)方式及優(yōu)異的啟動(dòng)特性 (1)限流軟啟動(dòng)控制模式當(dāng)必須限制最大啟動(dòng)電流時(shí),可選用限流軟啟動(dòng)控制模式。該方式可使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的最大電流不超過(guò)預(yù)先設(shè)定的電流值Im。Im可根據(jù)用戶電網(wǎng)容量及電動(dòng)機(jī)負(fù)載情況而定,設(shè)定范圍在電動(dòng)機(jī)額定電流Ie的1.5~5.0倍。如圖1所示,電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),其輸出電流從零迅速增加,直至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流限幅值Im,然后保證輸出電流在不大于該值的情況下,電壓逐漸升高,電動(dòng)機(jī)逐漸加速,完成啟動(dòng)過(guò)程。   (2)電壓斜坡啟動(dòng)控制模式通過(guò)設(shè)定電動(dòng)機(jī)輸入電壓的上升速率完成電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程,適用于不同斜率電壓增量啟動(dòng),是較為常用的啟動(dòng)方式。由于電壓從初始值到額定值為線性變化,所以整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程保證了電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)地啟動(dòng),該值的設(shè)定范圍可為電動(dòng)機(jī)的額定電壓Ue的30%~80%。當(dāng)軟啟動(dòng)器控制器檢測(cè)到電機(jī)已達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),輸出電壓自動(dòng)切換為全電壓,接觸器吸合,啟動(dòng)過(guò)程完成。如圖2所示,U1(30%)為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需最小轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的初始電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),軟啟動(dòng)器的輸出電壓迅速上升到整定值U1,然后按設(shè)定的速率逐漸增加,直至達(dá)到電網(wǎng)電壓。  (3)脈沖突跳啟動(dòng)適用于需要較高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的設(shè)備,以幫助電機(jī)較快地完成啟動(dòng)過(guò)程,它可附加在限流軟啟動(dòng)方式中。脈沖時(shí)間可由用戶自行選擇。

3.2、全功能保護(hù)系統(tǒng)軟啟動(dòng)器的電機(jī)保護(hù)功能有:相序保護(hù)、電源缺相保護(hù)、啟動(dòng)過(guò)流保護(hù)、運(yùn)行過(guò)載保護(hù)及電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能完成啟動(dòng)過(guò)程保護(hù),還有電機(jī)堵轉(zhuǎn)、晶閘管短路及失壓、過(guò)壓、短路等各種操作故障狀態(tài)下的保護(hù)。其中,內(nèi)置的過(guò)載保護(hù)功能可省去熱繼電器,使配電柜內(nèi)布線更加簡(jiǎn)單。此外,不需增加任何傳感器或儀表,可直接讀取電機(jī)的運(yùn)行參數(shù),如:電流、電壓、功率及運(yùn)行時(shí)間等。除了擁有以上保護(hù)功能之外,軟啟動(dòng)還具有故障自診斷功能,軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能動(dòng)作時(shí),軟啟動(dòng)器將產(chǎn)生停機(jī)輸出,在控制面板上直接顯示其原因,并通過(guò)自帶的標(biāo)準(zhǔn)485接口與主控制室進(jìn)行通訊聯(lián)系,減少了故障查找與檢修的時(shí)間,節(jié)省了人力。

3.3、運(yùn)行可靠、維修方便軟啟動(dòng)器大電流運(yùn)行無(wú)觸點(diǎn),采用交流開(kāi)關(guān)無(wú)級(jí)調(diào)壓,消除了系統(tǒng)中產(chǎn)生接觸不良的影響,且調(diào)壓范圍寬,過(guò)載能力強(qiáng),人性化的菜單界面可極為方便地查閱參數(shù)或修改參數(shù),通過(guò)附加的通信網(wǎng)絡(luò)接口達(dá)到自動(dòng)化集中控制的目的。

3.4、全數(shù)字設(shè)定和外控功能方便的外控接口具有多種功能:數(shù)字延時(shí)啟動(dòng)控制、瞬?？刂戚斎?、啟動(dòng)延時(shí)繼電器輸出、故障繼電器輸出等

 3.5、節(jié)能運(yùn)行隨著電機(jī)負(fù)載率的變化,軟啟動(dòng)器自動(dòng)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速,使電機(jī)運(yùn)行功率因素相應(yīng)提高,降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率損耗。對(duì)于經(jīng)常啟動(dòng)且負(fù)載變化頻繁的電機(jī),使用軟啟動(dòng)器的節(jié)能效果顯著。電機(jī)在零負(fù)載到滿載范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)的綜合節(jié)電效果最高可達(dá)損耗的40%。

3.6、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、提高生產(chǎn)率對(duì)電機(jī)提供了平滑、漸進(jìn)的啟動(dòng)過(guò)程,減少了啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,有效降低了啟動(dòng)機(jī)械應(yīng)力,降低了設(shè)備的振動(dòng)和噪聲,在液流系統(tǒng)中能有效消除喘振或水錘現(xiàn)象,提高了設(shè)備利用率和生產(chǎn)率,改善了勞動(dòng)環(huán)境。

4、軟啟動(dòng)與其他啟動(dòng)方式的比較通過(guò)對(duì)軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)特性的比較(見(jiàn)表1),也可以看出軟啟動(dòng)的優(yōu)越性。

5、安裝、使用軟啟動(dòng)的注意事項(xiàng)軟啟動(dòng)器在安裝和使用過(guò)程中應(yīng)注意以下5點(diǎn):

(1)軟啟動(dòng)器的電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)不可接反。

(2)軟啟動(dòng)器的輸出端不允許接入用于功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)碾娙萜?可將其接在軟啟動(dòng)器的輸入端。

(3)不能在有腐蝕性氣體和有導(dǎo)電塵埃的環(huán)境中使用,并要保持良好的通風(fēng)條件。

(4)使用旁路接觸器時(shí),接觸器的相序必須與軟啟動(dòng)器的相序相同,否則在接觸器閉合時(shí)會(huì)造成相間短路。

(5)不能用兆歐表測(cè)量軟啟動(dòng)輸入和輸出端的絕緣電阻,但可以測(cè)量相間及對(duì)地的電阻值,測(cè)量時(shí)應(yīng)注意將軟啟動(dòng)器的輸入和輸出端短接。

6、軟啟動(dòng)器