變頻器軟啟動器控制使用以及電機(jī)各種啟動方式
發(fā)布時間:2021-08-06 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】電機(jī)軟啟動器一般以大功率雙向晶閘管構(gòu)成三相交流調(diào)壓電路,以微處理器及信號采集、保護(hù)環(huán)節(jié)構(gòu)成控制器,通過控制晶閘管的觸發(fā)角,調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟啟動、軟停車和空載、輕載的節(jié)能及保護(hù)功能。為此,通過對軟啟動方式與傳統(tǒng)的啟動方式進(jìn)行比較,來分析軟啟動器的特性。
軟啟動器
原則上,籠型異步電動機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可適用。
目前的應(yīng)用范圍是交流380V(也可660V/1140V),電機(jī)功率從幾千瓦到800KW。
軟啟動器特別適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載,需要軟起動與軟停車的場合。
同樣對于變負(fù)載工況、電動機(jī)長期處于輕載運(yùn)行,只有短時或瞬間處于重載場合,應(yīng)用軟起動器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。
電機(jī)軟啟動器一般以大功率雙向晶閘管構(gòu)成三相交流調(diào)壓電路,以微處理器及信號采集、保護(hù)環(huán)節(jié)構(gòu)成控制器,通過控制晶閘管的觸發(fā)角,調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓,實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟啟動、軟停車和空載、輕載的節(jié)能及保護(hù)功能。為此,通過對軟啟動方式與傳統(tǒng)的啟動方式進(jìn)行比較,來分析軟啟動器的特性。
軟啟動和一般降壓啟動的區(qū)別
在電動機(jī)啟動時,降低加到電動機(jī)定子繞組的電壓可以減小電動機(jī)的啟動電流。一般降壓啟動是指電動機(jī)在啟動過程中加在電動機(jī)定子繞組的電壓變化是瞬間突變的,主要有“Y—△”降壓啟動和自藕變壓器降壓啟動等;而軟啟動是使用調(diào)壓裝置在規(guī)定的啟動時間內(nèi),自動地將啟動電壓連續(xù)、平滑地上升,直到達(dá)到額定電壓。
若采用一般降壓啟動,則啟動過程是跳躍的、不平滑的,所以又叫作硬啟動,對生產(chǎn)工藝要求穩(wěn)啟動的場合不宜采用。而軟啟動從初始電壓開始電壓連續(xù)平穩(wěn)地增大,在啟動過程中電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是平滑的而不是跳躍的,啟動過程是平穩(wěn)的,所以叫軟啟動。
軟啟動器工作原理是當(dāng)電機(jī)啟動時,由電子電路控制晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端電壓以設(shè)定的速度逐漸升高,一直升到全電壓,使電機(jī)實(shí)現(xiàn)無沖擊啟動到控制電動機(jī)軟啟動的過程。當(dāng)電動機(jī)啟動完成并達(dá)到額定電壓時,使三相旁路接觸器閉合,電動機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行。
如果是輕載,則在正常運(yùn)行時,也保持所需的較低端電壓,使電機(jī)的功率因數(shù)升高,效率增大。在電機(jī)停機(jī)時,也通過控制晶閘管的導(dǎo)通角,使電機(jī)端電壓慢慢降低至0,從而實(shí)現(xiàn)軟停機(jī)。
軟啟動的特性
(1) 啟動電流以一定的斜率上升至設(shè)定值,對電網(wǎng)無沖擊。
(2) 啟動過程中引入電流負(fù)反饋,啟動電流上升至設(shè)定值后,使電機(jī)啟動平穩(wěn)。
(3) 不受電網(wǎng)電壓波動的影響。由于軟啟動以電流為設(shè)定值,電網(wǎng)電壓上下波動時,通過增減晶閘管的導(dǎo)通角,調(diào)節(jié)電機(jī)的端電壓,仍可維持啟動電流恒值,保證電機(jī)正常啟動。
(4) 針對不同負(fù)載對電機(jī)的要求,可以無級調(diào)整啟動電流設(shè)定值,改變電機(jī)啟動時間,實(shí)現(xiàn)最佳啟動時間控制。
電機(jī)各種啟動方式的對比
因異步電動機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低廉、運(yùn)行可靠、維修方便、運(yùn)行效率較高及工作特性好等優(yōu)點(diǎn),在電力拖動平臺上廣泛使用。但是,它有啟動電流大的缺點(diǎn)(一般啟動電流為額定電流的4~7 倍,部分國產(chǎn)電動機(jī)的啟動電流經(jīng)過實(shí)際測量高達(dá)額定電流的8~12 倍)。
過大的啟動電流對電動機(jī)本身和電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行會造成不利影響,會在電動機(jī)軸上產(chǎn)生瞬時的過大轉(zhuǎn)矩(可達(dá)電機(jī)滿載轉(zhuǎn)矩的1.6~2.0 倍),扭曲電機(jī)軸、破壞鍵槽、損壞和軸聯(lián)接的其他設(shè)備,使電機(jī)發(fā)熱影響其壽命,供電線路電壓損失增大,可能使并聯(lián)于同一供電線路上的其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行遭到破壞。
國家有關(guān)部門早有明確規(guī)定,電動機(jī)啟動時電網(wǎng)電壓降不能超過15%。對于容量較大的電動機(jī),應(yīng)采取措施降低電動機(jī)的啟動電流。通常異步電動機(jī)總是在全電壓下運(yùn)行。電動機(jī)從空載到滿載,磁場幾乎不變。因此,磁化電流在所有負(fù)載下近似地相同。
通過比較異步電動機(jī)的各種啟動方式:
當(dāng)電機(jī)全壓啟動時,對電網(wǎng)的沖擊最大,沖擊時間也最長;而通常使用的降壓啟動也就是硬啟動,對電網(wǎng)的沖擊雖比較小,但是由于涉及到一個線圈電壓切換過程,所以出現(xiàn)二次沖擊的不利環(huán)節(jié);
軟啟動由于在啟動前設(shè)定了一個不對電網(wǎng)產(chǎn)生影響的啟動電流,電流是緩慢增大至設(shè)定電流,故無沖擊電流,對電網(wǎng)的影響最小,并且能消除啟動力矩的沖擊。
運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動器,控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角,使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上上升,直至起動結(jié)束,賦予電機(jī)全電壓,即為軟起動。根據(jù)不同行業(yè)的需求不同,對軟啟動器的啟動方式也有不同的要求,一般有以下幾種方式:
1、斜坡升壓軟起動
這種起動方式最簡單,不具備電流閉環(huán)控制,僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角,使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點(diǎn)是,由于不限流,在電機(jī)起動過程中,有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞,對電網(wǎng)影響較大,實(shí)際很少應(yīng)用。
2、階躍起動
開機(jī),即以最短時間,使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值,即為階躍起動。通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值,可以達(dá)到快速起動效果。
3、斜坡恒流軟起動
這種起動方式是在電動機(jī)起動的初始階段起動電流逐漸增加,當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定,直至起動完畢。該起動方式是應(yīng)用最多的起動方式,尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動。
4、脈沖沖擊起動
在起動開始階段,讓晶閘管在極短時間內(nèi),以較大電流導(dǎo)通一段時間后回落,再按原設(shè)定值線性上升,連入恒流起動。該起動方法,在一般負(fù)載中較少應(yīng)用,適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。
5、電壓雙斜坡起動
在起動過程中,電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加,在起動時提供一個初始的起動電壓Us,Us根據(jù)負(fù)載可調(diào),將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩,當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時,電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達(dá)速電壓,當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時,使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
6、限流起動
限流起動就是電機(jī)的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值的軟起動方式。輸出電壓從零開始迅速增長,直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im,然后保持輸出電流I這種起動方式的優(yōu)點(diǎn)是起動電流小,且可按需要調(diào)整。
啟動器(軟起動器)是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的電機(jī)控制裝置。軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器,將其接入電源和電動機(jī)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(jī)時, 晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動機(jī)逐漸加速,直到晶閘管全導(dǎo)通,電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上,實(shí)現(xiàn)平滑啟動,降低啟動電流,避免啟動過流跳閘。
待電 機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時,啟動過程結(jié)束,軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管,為電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)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(wǎng)避免了諧波污染。
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