技術(shù)知識(shí)

軟啟動(dòng)

       
        軟啟動(dòng)是相對于硬啟動(dòng)的概念，在工程中最常用的就是三相異步電機(jī)，在民用和工業(yè)工程電動(dòng)設(shè)備中，由于其電機(jī)啟動(dòng)特性，這些電動(dòng)機(jī)直接連接供電系統(tǒng)（硬啟動(dòng)），會(huì)導(dǎo)致較大的沖擊電流和峰值轉(zhuǎn)矩，不利于機(jī)械裝置的良好運(yùn)轉(zhuǎn)。軟啟動(dòng)則是平滑的啟動(dòng)運(yùn)行，電壓由零慢慢提升到額定電壓，使電機(jī)啟動(dòng)的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩。


 

軟啟動(dòng)的特性

       異步電機(jī)啟動(dòng)性能主要有兩個(gè)指標(biāo)， 啟動(dòng)電流倍數(shù)和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)， 軟啟動(dòng)器是就是在啟動(dòng)時(shí)通過改變加在電機(jī)上的電源電壓，以減小啟動(dòng)電流、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)啟動(dòng)方式有自耦減壓、Y/△減壓等方式，其共同特點(diǎn)是控制線路簡單， 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可調(diào)并有二次沖擊電流， 對負(fù)載有沖擊轉(zhuǎn)矩。 軟啟動(dòng)可以有效地降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流， 其啟動(dòng)電流僅為標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)硬啟動(dòng)電流的 50%，是高效電動(dòng)機(jī)硬啟動(dòng)電流的 20%（見圖 1） 。軟啟動(dòng)的限流特性可有效限制浪涌電流，避免不必要的沖擊力矩以及對配電網(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；對頻繁啟停的電動(dòng)機(jī)，可有效控制電動(dòng)機(jī)的溫升，大大延長電動(dòng)機(jī)的壽命。

軟啟動(dòng)的原理

     
       目前應(yīng)用較為廣泛、工程中常見軟啟動(dòng)器時(shí)晶閘管（SCR）軟啟動(dòng)。

　　晶閘管軟啟動(dòng)原理：在三相電源與電機(jī)間串入三相聯(lián)晶閘管，利用晶閘管移相控制原理（見圖 2） ，改變晶閘管的觸發(fā)角，啟動(dòng)時(shí)電機(jī)端電壓隨晶閘管的導(dǎo)通角從零逐漸上升，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸增大，直至達(dá)到滿足啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求而結(jié)束啟動(dòng)過程；軟起動(dòng)器的輸出是一個(gè)平滑的升壓過程（且可具有限流功能） ，直到晶閘管全導(dǎo)通，電機(jī)在額定電壓下工作；此時(shí)旁路接觸器接通（避免電機(jī)在運(yùn)行中對電網(wǎng)形成諧波污染，延長晶閘管壽命） ，電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)；停車時(shí)先切斷旁路接觸器，然后由軟啟動(dòng)器內(nèi)晶閘管導(dǎo)通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速由大逐漸減小到零，停車過程完成。



 

軟啟動(dòng)與其他降壓啟動(dòng)性能比較

軟啟動(dòng)的起停方式

        軟啟動(dòng)通常利用其特性，采用如下四種起停方式：

　　1. 電壓斜坡軟啟動(dòng)：啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)器的電壓快速升至 U1，然后在設(shè)定時(shí)間 t 內(nèi)逐漸上升，電機(jī)隨著電壓上升不斷加速，達(dá)到額定電壓和額定轉(zhuǎn)速時(shí)，啟動(dòng)過程完成。

　　2. 限流啟動(dòng)：啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，軟啟動(dòng)器的輸出電壓迅速增加，直到輸出電流達(dá)到限定值，保持輸出電流不大于該值，電壓逐步升高，使電動(dòng)機(jī)加速，當(dāng)達(dá)到額定電壓、額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出電流迅速下降至額定電流，啟動(dòng)過程完成。該方式用于某些需快速啟動(dòng)的負(fù)載電機(jī)。

　　3. 斜坡限流啟動(dòng)：啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，輸出電壓在設(shè)定時(shí)間內(nèi)平穩(wěn)上升，同時(shí)輸出電流以一定的速率增加，當(dāng)啟動(dòng)電流增至限定值 Im 時(shí)，保持電流恒定，直至啟動(dòng)完成。該方式適用于泵類及風(fēng)機(jī)類負(fù)載電機(jī)。

　   4. 軟停車：在該方式下停止電機(jī)時(shí)，電機(jī)的輸出電壓由額定電壓在設(shè)定的軟停時(shí)間內(nèi)逐步降低至零，停車過程完成；常用于水泵負(fù)載，它成功地解決了傳統(tǒng)停車過程中的“水錘”現(xiàn)象（即瞬間停機(jī)引起流體原來狀態(tài)的劇烈變化，造成流體對管道的沖擊） 。
 

軟啟動(dòng)的應(yīng)用

       按電機(jī)的負(fù)載和速度變化分類，軟啟動(dòng)常用于：
 

　　負(fù)載變化較大且不允許速度變化的設(shè)備：如港口皮帶輸送機(jī)、煤礦皮帶輸送機(jī)、 水泥皮帶傳送設(shè)備、電動(dòng)扶梯、不帶變頻器的升降電梯、軋鋼設(shè)備、各類工業(yè)輸送機(jī)械等
 

　　變負(fù)載設(shè)備：如中央空調(diào)主機(jī)、六角機(jī)床、碾磨機(jī)、研磨機(jī)、成形機(jī)、沖床、拋光機(jī)、懸垂機(jī)、壓機(jī)、切削機(jī)、壓縮機(jī)、油井抽油機(jī)、電動(dòng)衣車、食品攪拌機(jī)、塑膠開煉機(jī)/密煉機(jī)、注塑機(jī)、鍛機(jī)、板機(jī)混凝土成型機(jī)、橡膠成型機(jī)、化工工業(yè)設(shè)備、農(nóng)用設(shè)備、紡織機(jī)械、造紙?jiān)O(shè)備、工業(yè)機(jī)械、食品及其它重工業(yè)機(jī)械。

　　利用軟啟動(dòng)特性設(shè)備簡介如下：

　　空氣壓縮機(jī)－大容量電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)進(jìn)入節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)輸入電源電壓不平衡時(shí)，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)使相電流平衡，減少電動(dòng)機(jī)發(fā)熱和延長壽命。

　　離心泵－利用泵控制功能，減少啟動(dòng)和停止時(shí)液流沖擊所產(chǎn)生地系統(tǒng)喘振現(xiàn)象，節(jié)省系統(tǒng)維修費(fèi)用。

　　橋式起重機(jī)－利用雙斜坡起動(dòng)  ，實(shí)現(xiàn)加速過程最有效控制，提高生產(chǎn)率并減少產(chǎn)品的損壞。

　　皮帶運(yùn)輸機(jī)和自動(dòng)傳輸線－利用軟啟動(dòng)和預(yù)置低速運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)平滑起動(dòng)，避免產(chǎn)品移位和液體溢出。

　　通風(fēng)機(jī)－利用軟啟動(dòng)取代舊的機(jī)電啟動(dòng)器，減少皮帶磨損和機(jī)械沖擊，節(jié)省維修費(fèi)用。

　　粉碎機(jī)械－利用堵轉(zhuǎn)和失速保護(hù)，避免機(jī)械故障或阻塞造成電動(dòng)機(jī)過熱而燒毀。

　　切碎機(jī)－利用軟啟動(dòng)取代自耦降壓起動(dòng)，有助于減少對電網(wǎng)的沖擊和節(jié)約能源。

　　攪拌機(jī)－利用雙斜坡起動(dòng)和預(yù)置提速運(yùn)行，避免機(jī)械故障，節(jié)約能源，不需要變頻器驅(qū)動(dòng)。
 

軟啟動(dòng)的發(fā)展趨勢

　 
      電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)在不斷發(fā)展，隨著電力電子器件和技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)有幾個(gè)值得重視的分支：磁控軟起動(dòng)、晶閘管軟起動(dòng)(SCR)、液阻軟起動(dòng)；其中以晶閘管（SCR）軟起動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。晶閘管軟啟動(dòng)器自 20 世紀(jì)80 年代由國外進(jìn)入國內(nèi)后，隨著該產(chǎn)品國產(chǎn)化率提高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，現(xiàn)逐步進(jìn)入全面應(yīng)用階段。目前國內(nèi)廠商著手中高壓電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器研制、開發(fā)、推廣。

　　為便于控制，軟啟動(dòng)器和開關(guān)及控制電路可以設(shè)計(jì)一個(gè)完整的電機(jī)控制中心以實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的綜合控制及故障記錄報(bào)警，可實(shí)現(xiàn)控制集成化；軟啟動(dòng)器與可編程序控制器（PLC）組合后，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為方便靈活及可靠，可實(shí)現(xiàn)控制的數(shù)字化；與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合可實(shí)現(xiàn)控制的智能化和網(wǎng)絡(luò)化。