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；電機起動性；MCC；控制柜

1 前言

廣鋼連軋廠冷剪機由一臺90kW 電機拖動，在改造前該電機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，電機在運行時的電流為70A ，由于啟動電流大并且時間很長，對電機轉(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)電機的軟啟動，它具有很強的抗干擾能力和控制能力，能避免在工作中受高電壓和強電子的擾動。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)進行調(diào)整，以最小電流獲得最佳轉(zhuǎn)矩，軟啟動器對機械方面的優(yōu)點是可減少機械應(yīng)力，延長電動機及附屬機械使用壽命。啟動時間可以根據(jù)不同的負(fù)載進行設(shè)定，對啟動時間進行最佳優(yōu)化，在該時間范圍內(nèi)，電動機轉(zhuǎn)速緩慢上升， 具有缺相，三相不平衡，過載，過流等電機的全方位保護。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。

2. 1 沒采用軟啟動器之前設(shè)備存在的問題

連軋廠冷剪機采用（星/ 三角） 轉(zhuǎn)換啟動裝置。連軋廠冷剪機所帶的飛輪重負(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)常進行更換，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。連軋廠的冷剪機在啟動時出現(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)能和多功能保護于一體的電機控制裝備。實現(xiàn)在整個啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電機，而且可根據(jù)電動機負(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 工作原理與運行特點

三相交流異步電動機的啟動轉(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之間的三相反并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角使電機的端子電壓從預(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，電機不斷加速。當(dāng)輸出電壓達到達速電壓Ur，電機也基本達到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動器在啟動過程中自動檢測達速電壓，當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達到額定電壓。

（2） 限流啟動:就是電機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，使電機轉(zhuǎn)速逐漸升高，達到額定轉(zhuǎn)速。連軋廠冷剪機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行調(diào)節(jié)再按原設(shè)定的值線性上升，進入恒流啟動，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、電動機長期處于輕載運行，只有短時或瞬間處于滿負(fù)荷運行場合，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啟動設(shè)備軟啟動器，將是必然的發(fā)展方向。