襄陽源創(chuàng)電氣有限公司小王告訴我們： 1 電動機軟啟動技術優(yōu)勢
交流異步電動機作為電氣傳動主要的原動力，在啟動控制中，我們常用的有全壓直接啟動和降壓啟動兩種方式。作為傳統(tǒng)的啟動方式如頻敏電阻啟動、自藕變壓器啟動等，有著起動難、沖擊電流大等各種弊端。近年來，隨著變頻器及軟啟動技術的發(fā)展，從根本上解決了電機啟動控制中存在的一些難題，特別是軟啟動技術在解決大、中容量的電機啟動問題中有著卓越的功能，可以說是替代傳統(tǒng)啟動方式，特別是降壓啟動的一項新技術。
2 傳統(tǒng)的電機啟動方式及其弊端
1.啟動高達5～7倍的啟動電流，造成電動機繞組因過熱引起高溫，從而加速絕緣老化；
2.供電網(wǎng)絡電壓降過大，當電壓≤0.85Un時，影響其他設備的正常使用，尤其是欠壓保護動作；
3.啟動時能量損失過大，浪費電能，尤其是當頻繁啟動時；
4.對被帶動的設備造成極大的沖擊力，縮短設備使用壽命，影響精確度；
5造成機械傳動部件的非正常磨損，加速設備老化，縮短壽命；
6.接觸器等控制設備故障率較高。
因此，對電動機啟動是否能直接啟動有著一定的限制條件：
a.機械設備是否允許電機直接啟動，這是先決條件；
b.直接啟動時，不允許電機的容量大于10％—15％主變壓器的容量；
c.啟動過程中電壓降△U不大于15％Un。
以往的解決中、大功率電動機的啟動問題往往采用一些傳統(tǒng)的啟動方式及設備，如：頻敏變阻器啟動(只適用于繞線式電機)、自藕變壓器降壓啟動、Y/△轉(zhuǎn)換方式啟動、延邊三角形啟動方式等。他們的啟動方式性能如下：
注：Un：額定電壓lq、Mq：電動機全壓啟動時電流及啟動轉(zhuǎn)矩
K：降壓系數(shù)=Uq/Un，Uq啟動電壓。
這些傳統(tǒng)的降壓啟動方式普遍存在著起動設備復雜，部分啟動方式存在啟動電流大或啟動轉(zhuǎn)矩偏小的弊端，而且在電機的運行保護方面，存在著功能不甚完善或不靈敏的情況。而軟啟動技術作為一種先進的電機控制技術，在這些方面與傳統(tǒng)的控制方式相比，有著無可比擬的優(yōu)點，是控制技術的發(fā)展方向。
3 軟啟動技術及其優(yōu)點
軟啟動是電動機啟動的一種新技術，完全取代Y—△起動、自藕變壓器啟動等傳統(tǒng)起動器，廣泛應用于工業(yè)各領域。軟啟動器是微處理器和大功率晶閘管相結(jié)合的新技術，用微處理器控制晶閘管導通角，從而改變晶閘管的輸出電壓來達到降壓啟動的功能。
軟啟動器在電動機控制的應用中有以下優(yōu)點：
3.1 提供靈活的啟動方式選擇及優(yōu)異的啟動特性
可提供軟啟動、帶可選突跳啟動的軟起動、限流起動及雙斜坡啟動和全壓啟動等啟動方式選擇，用戶可根據(jù)自身要求及系統(tǒng)電網(wǎng)要求來選擇相應的啟動方式并設置起動參數(shù)，以達到最佳的啟動效果，常用的有以下幾種啟動方式：
(1) 限流啟動：該方式為電動機提供一個固定電壓的降壓啟動，當必須限制最大啟動電流時，可選用該方式。電流限制水平可由用戶在電機滿載電流的50％～60％之間調(diào)節(jié)。
(2) 軟啟動：適用不同斜率電壓增量起動時，是較為常用的啟動方式，電機得到預設定的初始轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩可由用戶在轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩的0％～90％范圍內(nèi)自行設定。在斜坡加速期間，輸出給電機的電壓是無級遞增的，當軟啟動器的控制器檢測到電機已達到額定轉(zhuǎn)速時，輸出電壓自動切換為全電壓。
(3) 脈沖突跳啟動：適用需要較高啟動轉(zhuǎn)矩的設備，以幫助電機較快地完成啟動過程，它可附加在限流及軟啟動方式中。脈沖時間可由用戶自行選擇。
3.2 全功能保護系統(tǒng)
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(tài)下的保護，諸如輸入/輸出缺相、電機堵轉(zhuǎn)、晶閘管短路及失壓、過壓、短路等保護，其中，內(nèi)置的過載保護功能可省去熱繼電器，使配電柜內(nèi)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(shù)，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，軟啟動還具有故障自診斷功能，大大減少了以往故障查找與檢修的時間，節(jié)省了人力。
3.3 運行可靠，維修方便
軟啟動器大電流運行無觸點，采用交流開關無級調(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，過載能力強，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)，通過附加的通信網(wǎng)絡接口達到自動化集中控制。
3.4 節(jié)能運行
隨著電機負載率的變化，軟啟動自適應控制自動調(diào)整電機的轉(zhuǎn)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(jīng)常啟動且負載變化頻繁的電機，節(jié)能效果顯著。電機在負載到滿載范圍內(nèi)的最高綜合節(jié)電效果可達損耗的40％左右。
3.5 延長設備使用壽命，提高生產(chǎn)率
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，在液流系統(tǒng)中能有效消除喘振或液擊問題，提高設備利用率，提高生產(chǎn)率。
4 軟啟動方式與傳統(tǒng)降壓起動在實際應用中的比較
以我廠的一臺離心式通風機電機起動為例：該電機容量160kW，額定電流300A，額定電壓380V，供電線路300m，電纜主截面120mm2雙并，供電主變壓器容量1000kVA，電機為重載起動，在采用全壓直接啟動時計算情況如下：
供電變壓器一次側(cè)短路容量
S=SjXjs=Sj/(X1max+X1)＝100/(1.088+0.143)＝81.2MVA
電動機額定起動容量
電機電纜線路電抗
X1＝(X0+5/S)×1/2＝(0.07+5/120)×0.3/2
�。�0.0168
電機啟動回路額定輸入容量
Sq=1/[(1/Sqd)+(X1/U2m)]=1.19MVA
母線短路容量
Sd1=sb/[Xb+(sb/S′)]=1/[0.0663+(1/81.2)]=12.7MVA
預接負荷的無功功率
Qfh＝0.6(Sb－0.7Sed)＝0.517MVA
電機啟動時母線電壓
Uqm=[(Sd1+Qfh)+(Sd1+Qfh+Sq)]×0.38=0.917×0.38=0.34KV
電機啟動時的端子電壓
Uqd＝Uqm×(Sq/Sqd)×0.38=0.917×(1.19/1.38)×0.38=0.30kV
注：Kq(電機額定啟動電流倍數(shù))；X1—線路阻抗，計入電阻后取(X0+5/S)/1，S—電纜截面；Um—母線額定電壓(取6.3kV)，Sb—供電變壓器額定容量；S′—供電變壓器一次側(cè)短路容量；Sed—電機額定容量，Sj—基準容量(取100MVA)；GD2—機組的總飛輪距；ne—電機額定轉(zhuǎn)速；mqp—電機平均起動轉(zhuǎn)矩相對值；mj—機組的靜阻轉(zhuǎn)矩相對值
該電機起動時，系統(tǒng)母線電壓下降了40V左右，電機的端子電壓只有原電壓的79％左右，低于電機直接起動所需85％端子電壓的要求，不符合啟動要求。
若采用自藕變壓器降壓起動，粗略計算如下：
Sq＝1/(1/K2×Sqd+X1/U2m)
�。�1/(1/0.82×1.38+0.0168/0.382)
＝0.80MVA
Uqm=[(Sd1+Qfh)/(Sd1+Qfh+Sq)]×0.38
�。�0.766×0.38＝0.291kV
Uqd=Uqm×(Sq/KSqd)×0.38
=0.766×[4.03/(0.8×1.38)]×0.38
=0.211kV
tq=GD2ne2/365Ped×(u2qdmqp－mj)
=3×7452/365×160×(0.2112×0.54－0.3)
=103s
注：GD2—機組的總飛輪距；ne—電機額定轉(zhuǎn)速；mqp—電機平均啟動轉(zhuǎn)矩相對值；mj—機組的靜阻轉(zhuǎn)矩相對值啟動時間過長，啟動困難且需增加一套降壓啟動設備。從日常的維護檢修方面來看，其故障率較高，啟動的電流沖擊對電機也有不利。
選用軟啟動方式中的軟啟動加脈沖突跳方式進行控制，不僅啟動設備簡單，而且通過下圖可看出：在電機得到初始的啟動轉(zhuǎn)矩開始，啟動電壓開始無級增加，在選用了突跳啟動功能，可為電機提供一個大提升轉(zhuǎn)矩以克服負載的慣性，較快地完成啟動過程。根據(jù)實際啟動情況，電機的實際啟動時間為25s。
通過對軟啟動及傳統(tǒng)的自藕變壓器降壓啟動特性比較，也可看出軟起動的優(yōu)越性所在。
5 總結(jié)
傳統(tǒng)的電機啟動方式雖然現(xiàn)今仍有應用，但軟啟動的卓越啟動技術及保護功能已逐漸被人們所認可，應用也越來越廣泛。在交流異步電動機的啟動控制中，當有符合以下七條中的一條或幾條時，使用軟啟動技術更經(jīng)濟、合理地啟動控制電機：
1.正常運行時不要求電機具有調(diào)速或節(jié)能的速用要求，只加快啟動過程的工作狀態(tài)；
2.負載自身不允許在正常時產(chǎn)生壓降，降速的可能性；
3.電機功率較大，為滿足起動條件，要造成主變壓器容量加大的場合，這點可降低配電容量，避免增容投資；
4.對電網(wǎng)電壓波動要求嚴格，對壓降要求≤10％Un的供電系統(tǒng)；
5.設備精密，不允許高啟動沖擊，從而對產(chǎn)品質(zhì)量要求正常使用產(chǎn)生不良后果的；
6.機械設備或負載工況條件不允許直接啟動或采用老式的降壓啟動；
7.對大、中容量電動機啟動過程能量損失可觀，需節(jié)能時。
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