襄陽源創電氣有限公司小王告訴我們: 軟啟動器是一種集軟啟動、軟停車、輕載節能和多功能保護于一體的電機控制裝備。實現在整個啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電機，而且可根據電動機負載的特性來調節啟動過程中的各種參數，如限流值、啟動時間等。

 

　　軟啟動器工作原理

 

　　軟啟動器（軟啟動器）是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。軟啟動器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

 

　　啟動方式

 

　　運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式。

 

　　斜坡升壓軟起動：這種起動方式簡單，不具備電流閉環控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數關系增加。其缺點是，由于不限流，在電機起動過程中，有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網影響較大，實際很少應用。

 

　　斜坡恒流軟起動：這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加，當電流達到預先所設定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據電動機負載調整設定。電流上升速率大，則起動轉矩大，起動時間短。該起動方式是應用多的起動方式，尤其適用于風機、泵類負載的起動。

 

　　階躍起動：開機，即以短時間，使起動電流迅速達到設定值，即為階躍起動。通過調節起動電流設定值，可以達到快速起動效果。

 

　　脈沖沖擊起動：在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內，以較大電流導通一段時間后回落，再按原設定值線性上升，連入恒流起動。該起動方法，在一般負載中較少應用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。籠型電機傳統的減壓起動方式有Y-q起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現二次沖擊電流。

 

　　節能原理

 

　　電動機屬感性負載，電流滯后電壓，大多數用電器都屬此類。為了提高功率因數須用容性負載來補償，并電容或用同步電動機補償。降低電動機的激磁電流也可提高功率因數（HPS2節能功能，在輕載時降低電壓，使激磁電流降低，使COS∮提高）。節能運行模式：輕載時降低電壓減少了激磁電流，電機電流分為有功分量和無功分量（激磁分量）提高COS∮。

 

　　運行模式

 

　　當電動機負載輕時，軟啟動器在選擇節能功能的狀態下，PF開關熱撥至Y位，在電流反饋的作用下，軟啟動器自動降低電動機電壓。減少了電動機電流的勵磁分量。從而提高了電動機的功率因數（COS∮）。（國產軟啟動器多無此功能）在接觸器旁路狀態下無法實現此功能。TPF開關提供了節能功能的兩種反應時間；正常、慢速。節能運行模式：自動節能運行。（正常、慢速兩種反應速度）空載節能40%，負載節能5%。

 

　　控制原理

 

　　軟啟動器是通過控制可控硅的導通角來控制輸出電壓。因此，軟啟動器從本質上是一種能夠自動控制的降壓啟動器，由于能夠任意調節輸出電壓，作電流閉環控制，因而比傳統的降壓啟動方式（如串電阻啟動，自耦變壓器啟動等）有更多優點。例如滿載啟動風機水泵等變轉矩負載、實現電機軟停止、應用于水泵能完全消除水錘效應等。

 

　　功能特點

 

　　主要功能

 

　　1、過載保護功能：軟起動器引進了電流控制環，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況。通過增加過載電流的設定和反時限控制模式，實現了過載保護功能，使電機過載時，關斷晶閘管并發出報警信號。

 

　　2、缺相保護功能：工作時，軟起動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發生斷流，即可作出缺相保護反應。

 

　　3、過熱保護功能：通過軟起動器內部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關斷晶閘管，并發出報警信號。

 

　　4、測量回路參數功能：電動機工作時，軟啟動器內的檢測器一直監視著電動機運行狀態，并將監測到的參數送給CPU進行處理，CPU將監測參數進行分析、存儲、顯示。因此電動機軟起動器還具有測量回路參數的功能。

 

　　5、其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統中實現其它種種聯鎖保護。

 

　　主要應用

 

　　交流鼠籠異步電動機由于結構簡單，控制方便，效率高而被人們廣泛地應用于機械設備的拖動中。在民用建筑中的大多數機械設備如消防泵、噴淋泵、生活泵、冷凍機組等的動力都是交流鼠籠異步電機。當建筑物層數較高或規模較大時，這些機械設備的電機的額定功率通常都較大，如消防泵的額定功率通常都在55kW-150kW之間。這些設備在起動過程中，將產生較大的起動電流，造成較大的電壓降。因此恰當地選擇起動方式具有減少供電容量和保證建筑物供電可靠性等重要意義。正因為如此，軟啟動器在民用建筑領域的應用中將具有廣闊前景。

 

　　1、民用建筑中水泵等動力設備的啟動方式的比較

 

　　眾所周知，鼠籠式異步電機采用全壓起動時起動電流大，起動時間長的。當電機的功率較大時，起動電流很大（起動電流為額定電流的5—8倍）。很大的起動電流將引起配電系統的電壓降，影響接在同一臺變壓器或同一條供電線路上的其它電氣設備的正常工作，甚至使柴油發電機組熄火停機。同時由于起動轉矩較大，將對負載產生沖擊，增加傳動部件的磨損和額外維護。所以當電機的容量較大（一般為超過電源容量的20%—30%時）均采用降壓起動。

 

　　傳統上采用的降壓起動的方法有Y/△換接起動和自耦變壓器降壓起動。雖然這兩種起動方式均可降低起動電流，但是在降壓起動過程完成后的分檔投切和加全壓的瞬間，仍將產生數倍額定電流的尖峰電流（二次沖擊電流），此電流將對配電系統造成沖擊，同時產生的破壞性的動態轉矩會引起水泵電機的機械震動，對電機的轉子、中間齒輪等非常有害，并使供電線路電耗增大。

 

　　軟啟動器也是降壓起動器的一種。它是利用性能先進的微處理器，合理有序地控制大功率晶閘管組件導通，使之產生逐步增加的平滑的交流電壓加在交流電動機上，使電動機按預先設定的方式和參數進行漸進地加速，實現軟起動。可見采用軟起動器可以對大電機實現平滑、均勻穩定的起動，避免大電機起動時對電網的沖擊，減少機械震動和噪音，減少供電線路的電耗。

 

　　2、軟起動器在民用建筑動力設備控制中的應用

 

　　軟起動器具有軟起動，軟停止，泵控制，定時低速運行等多種功能。因此，在民用建筑領域的動力設備控制中具有傳統降壓起動器不可比擬的優越性。下面以某高層建筑中的消防泵為例，分析軟起動器在消防泵的起動及運行控制方面的突出優點。該高層建筑中消防泵的大容量為110KW，一備一用。采用A-B公司的150-B240NBD軟起動器。

 

　　1）軟起動如前所述，在起動時間ts內，電機的端電壓從設定的初始值逐漸增長至滿壓，電機是平滑、無級地加速。同時起動時間ts可調節（通常在0.5-60秒之間），這有利于與空氣開關之間的配合，防止空氣開關的瞬時脫扣器在電機起動時誤跳閘。

 

　　2）泵控制功能水泵在起動和停車時，水流沖擊管道，產生嚴重的“水錘效應”。雖然水道專業已采取了一些消除水錘效應的措施，但是如果采用帶泵控功能的軟起動器，則完全可以消除水錘效應，減少機械維護的工作量，節省系統維修費用，并保證供水可靠。值得一提的是該功能為可選件，定貨圖上應注明。

 

　　3）過載保護功能一般電機的過載保護是通過熱元件來實現的。熱元件在電動機起動的過程中很難避開電機的起動電流而產生誤動作。為避免誤動，用戶常加大熱元件的動作電流，使過載保護形同虛設。而軟起動器內置的過載保護功能是根據I2t算法用電子裝置來完成的。它可根據起動負荷的輕重即起動時間的長短不同來選擇不同的脫扣特性曲線以避免在起動過程中誤跳。由于它的過載保護是可編程的，從而為用戶提供了更大的靈活性。并且選用帶內置過載保護功能的軟起動器可以省去熱繼電器，使控制柜內布線更簡單，迅速。

 

　　4）參數測試功能可通過按鍵在顯示窗口選擇顯示電機的運行參數如三相電壓值、三相電流值、功率因數、運行時間等，而不需增加任何儀表。此功能可使用戶很方便的查詢電機在運行過程中的各種參數。

 

　　5）消防水泵定期自動試機由于消防水泵屬消防應急設施，平常時長期處于不使用狀態，容易出現泵卡死的現象。一旦火災發生時如果無法正常運轉，將影響消防撲救的順利進行，造成嚴重后果。《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92第24.6.6條規定“消防泵（包括噴灑泵）、排煙風機及正壓送風機等重要消防用電設備，宜采取定期自動試機、自動檢測措施。”該軟起動器具有的定時低速運行功能，可根據用戶設定的時間自行定時起動、停止，對消防泵起到一個定期自動試機、自動檢測的作用，提高消防泵作為消防設施的可靠性，應急性。而采用傳統的降壓起動方式將很難對消防水泵定期自動試機。

 

　　3、民用建筑動力設備控制中采用軟起動器時應注意的問題

 

　　1）有的軟起動器具有多種內置的保護功能，如失速及堵轉測試、相間平衡、欠載保護、欠壓保護、過壓保護等，對電機而言起到了進一步的保護作用。設計時應根據具體情況通過編程來選擇保護功能或使某些保護功能失效。《低壓配電設計規范》GB50054-95第4.3.5條規定：“突然斷電比過負載造成的損失更大的線路，其過負載保護應作用于信號而不應作用于切斷電路。”在前面提到的消防泵控制系統中，由于消防泵是消防應急負荷，它是在消防救火的緊要關頭工作的。當火災發生時，重要的問題是消防泵能地運轉打水到消防管網中，而對消防泵電機的保護就不是重要問題。所以上面提到的某些保護功能可以通過編程使它失效，或者使保護動作于信號而不是作于使消防泵電機停機。前面提到的過載保護功能也只應動作于信號。

 

　　2）支路保護由于軟起動器本身沒有短路保護，為保護其中的晶閘管，應該采用快速熔斷器（自動空氣開關的開斷時間較長，為0.1秒，不能有效地保護晶閘管）。設計時可依據廠家提供的產品樣本，根據軟起動器的額定電流選擇相應的快熔斷器。

 

　　3）當軟起動器使電機制動停機時，只是晶閘管不導通，在電機與電源之間并沒有形成電氣隔離。如果此時檢修軟起動器之后的線路、電機，那是不安全的。所以在電機一次控制回路中應在軟起動器之前增加斷路器。

 

　　4）由于信息及網絡技術的飛速發展，現代的樓宇特別是智能建筑中電子設備日益增多，它們對電網的質量有較高的要求。而由于軟起動器采用了可控硅等非線性器件，所以當軟起動器功率較大或者臺數較多時，產生的高次諧波將對電網造成不良的影響并對建筑物內的電子設備產生干撓。此時可裝設旁通接觸器。在軟起動器使電機平穩起動至正常轉速后，接觸器KM閉合，把軟起動器短接。

 

　　即在起動完成之后，大功率晶閘管處于不導通狀態，減少高次諧波對電網及電子設備的干撓。

 

　　5）軟起動器在通過電流時將會產生熱耗散，安裝時應注意在其上、下方留出一定空間，以使空氣能流過其功率模塊。當軟起動器額定電流較大時，要采用風機降溫。風機的電源可取自電機控制系統的二次回路。

 

　　總之，軟起動器是一種新型的、性能優良的起動裝置，是交流異步電機起動器的初步選擇產品。但是由于軟起動器主要為進口產品，價格較高。

 

　　主要特點

 

　　1、在結構上采用電動機軟啟動器作為控制輸出執行元件，控制邏輯用 PLC 可編程控制器實現，使得系統結構簡單明了，采用數字監控和數字設定，提高了控制系統的可靠性，也便于維護。同時具有外控功能，可根據使用情況進行連接，方便控制。

 

　　2、電動機軟啟動器對電動機提供平滑漸進的啟動過程，減少啟動電流對電網或發電設備的沖擊，將啟動電流控制在安全范圍內，改善了原控制系統因啟動電流較大沖擊廠用電源而影響其它設備正常運行的狀況。

 

　　3、啟動過程采用雙向可控硅，啟動過程完成后，接觸器短接可控硅的控制方式，避免了用接觸器直接控制電動機使觸點易拉弧、粘連、燒壞等故障的發生，同時也節約了能源。

 

　　4、軟啟動、軟停車方式，降低設備的振動和噪聲，減少機械應力，延長發電設備及機械傳動系統地使用壽命。

 

　　5、具有過流、過載、電源缺相等多種保護功能，同時可以檢測到負載所涉及（如空壓機）系統各種不良運行情況，有利于保護設備的安全運行。

 

　　6、控制盤上的顯示功能，便于在現場全面了解設備運行情況。

 

　　7、數字化參數設定及顯示功能直觀、方便、省時。

 

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