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智能化软起动器的应用

作为笼式异步电动机的起动设备——软起动器，从20世纪70年代开始利用晶闸管交流调压技术进行制作应用，以后又把功率因素控制技术结合进去。近年来，采用微电脑代替模拟控制电路，发展成为废塑料复合材料回收利用提供强有力技术支持的绿色环保设备现代的智能化软起动器。

1 智能化软起动器的主要品种

目前世界上有许多电气公司在生产智能化软起动器，著名的有：法国施耐德电气（Schneider Electric）公司生产的Altistart（ATS）软起动器，最大功率达到800kW：美国艾伦-布拉得利（Allen-Bradley, A-B）公司生产的SMC系列软起动器，最大功率达1200kW：通用电气（GE）公司生产的QC、ASTAT系列软起动器，最大功率达850kW，额定电压500V，额定电流1180A，最大起动电流5900A：意大利西威（SIEI）公司生产的eST、dST系列软起动器，额定电压690V、额定电流1600A：德国西门子（SIEMENS）公司生产的3RW22系列软起动器，额定电压690V、额定电流1200A。上述产品中，ATS产品实用可靠，体积小，结构紧凑，使用方便，为一般用户考虑选用：通用电气和西威公司产品力求功能全面：A-B公司则把软起动器设计成许多派生品种，不同品种对应不同功能：西门子公司的产品介于通用电气与A-B公司产品之间。

2 智能化软起动器

几乎所有的智能化软起动器的结构组成原理均大同小异，现以Altistart（ATS）软起动器为例加以说明。

图1

控制模块 同一系列不同功率之间的模块可以互换，其功能有：触发可控硅整流器：用微处理机计算操作状况：记录和储存电动机和起动器热状态：监测电源和电气绝缘：通过内部联锁继电器发出监测和报警输出信号：3个LED提供状态显示：4个选择开关实现选择功能：4个电位器实现整定。

电源组件 包括：背对背安装的3对可控硅整流器并带有保护电路：测量用电流互感器和控制电路电源：72A以上的风扇及其安全电路。

ATS系列软起动器包括：各种用途的ATS-23软起动——软停止单元：控制离心泵液压泵的ATS-23P软起动——软停止单元：控制1.5～8.5kW低功率电动机简单用途的ATS系列VR2电压斜坡起动器。

图2

ATS软起动器的控制原理如图2所示。通过推移相位角g，直到电动机电流为零以后，再触发可控硅。

该技术可保证电动机在起动完成后连续平稳转动，增强了员工对企业的认同感、归属感和幸福感具有极佳的稳定性：微处理机控制起动单元和电动机的主要工作参数，并不断进行优化。

软起动器实际上是一个晶闸管调压调速的线路。其工作原理是通过改变晶闸管的触发角，调节晶闸管调压电路的输出电压。其特点是电动机转速近似与定子电压的平方成正比。软起动器起动电动机时，气动泵晶闸管化工原料全导通，使电动机工作在额定电压的机械特性上。

3 基本功能

起动电压 软起动器的起动电压在35%～65%（甚至20%～95%）额定电压间可调，这时起动转矩为10%～36%（或4%～90%）直接起动转矩。

脉冲突跳起动方式 有些负载如挤压机、搅拌机和皮带输送机等静阻力比较大，必须施加一个短时的大起动力矩，以克服大的静摩擦力，所以在软起动器上设置了脉冲突跳方式，可以短时输出95%的额定电压（相当于90%直接起动转矩），0～400ms可控。脉冲突跳结束后，根据斜坡设定值继续起动。软起动器在一个工作周期中的输出电压波形如图3所示。

图3

加速斜坡控制 电动机开始转动后，可以控制电动机电压线性增大，加速时间可在一定范围内（如1～999s）调节。还可提供电流限幅（如在200%～500%电动机额定电流间可调）的起动加速方式，可使电动机线性加速到额定转速。

加速斜坡作用于小功率电动机，而快速斜坡用于惯性大的设备。

运行状态 软起动有4种运行状态：①跨越运行模式：晶闸管处于全导通状态，电动机工作于全压方式，电压斜坡分量可以完全忽略，常用于短时重复的电动机。②接触器旁路工作模式：在电动机达到满速运行时，用旁路接触器来取代已完成任务的软起动器，这样可以降低晶闸管的热损耗，提高系统效率。可以用一台软起动器起动多台电动机。③节能运行模式：当电动机负荷较轻时，软起动器自动降低施加于电动机定子上的电压，减少电动机电流励磁分量，从而提高了电动机的功率因素，起到了节能效果。④调压调速方式：软起动器可以作调压调速运行，因电动机转子内阻很小，要得到大范围的调速，就需在电动机转子中串入适当的电阻。

停止功能 该功能的停止方式有4种：①自由停车：直接切断电源，电动机自由停车。②软停止：有时不希望电动机突然停止，采用软停止方式。在接收停机信号后，电动机端电压逐渐减小，转速下降到可调整斜坡时间（如1～999s）。③泵停止：适用于惯性力矩较小的泵驱动，消除“水锤效应”。④直流制动：当给出停车信号后，将直流注入电动机加快制动，直流制动时间可在0～99s间选择。主要用于惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合。还可用于准确停车功能，该功能用于要求定位控制停车的场合。⑤保护和监控：软起动器以字符式显示器提供设备的监控和快速故障诊断信息，它的保护功能有：限流，2～5倍电动机电流可调：按I2t负载曲导热系数傲视群雄线提供过载保护：输入、输出缺相，3s跳闸：晶闸管短路、散热器过热及转子堵转时，200ms内跳闸：当电动机内热敏电阻的电阻值大于规定值时，200ms内跳闸：CPU故障，600ms关机：热故障信号、电动机过载及温升超过临界阈值时，停机。停机后，如果电动机温度依然过高，软起动器的热控制装置可防止重新启动：相故障和相位不平衡，LED和输出继电器发出信号：软启动器还具有电源掉电、欠电压、过电压等保护。

智能软起动器液晶显示器可显示电流、电压、功率、功率因子、电动机温度、运行时间。在通信方面，提供了标准的串行通信口，可通过键盘和LED以菜单形式设置参数。

智能化软起动器的起动方式及独特的功能是其他降压起动方式不能比拟的，因此它可应用在多种负载控制系统中，如：机床、铸造设备、运输设备、传输带、风机、压缩机等。

5 注意事项

软起动器应用注意事项如下。

图4

风机叶轮由于软起动器没有反转控制功能，设备的正、反转仍由接触器实现。为保证设备的软起动，可将软起动器的可编程标准硬件接点接入接触器控制回路：同时，在软起动器控制回路中亦可引入接触器的辅助触点，其控制原理见图4。

软起动器有多种内置的保护功能，如失速、堵转测试、相间平衡、欠压保护、欠载保护和过压保护等。设计线路时应根据具体情况通过编程来选择保护功能，或使某些功能失效，以确保安全运行可靠。

由于软起动器本身没有短路保护，为保护其中的晶闸管，应该采用快速熔断器。

当软起动器使电动机制动停机时，只是晶闸管不导通，在电动机和电源之间并没有形成电气隔离。如果此时检修软起动器之后的线路、电动机，那是不安全的，所女士内裤以在电动机一次控制回路中，应在软起动器之前增加断路器。

软起动器在通过电流时将会产生热耗散，安装时应注意在其上、下方及左右留出一块空间，一般距设备上下100mm、左右50mm。

软起动器一般应垂直安装。

应避免将软起动器靠近产生热量的场所安装。

6 结束语

软起动器是一种新型的、性能优良的起动装置，是交流异步电动机的首选产品，随着价格的不断下降，应用范围会越来越广，从而逐步取代传统的起动器。