軟啟動(dòng)的必然性

        在工程中最常用的就是三相異步電機，由于其電機啟動(dòng)特性，這些電動(dòng)機直接連接供電系統啟動(dòng)（硬啟動(dòng)），將會(huì )產(chǎn)生高達電機額定電流5～7倍的浪涌（沖擊）電流，使得供電系統和串聯(lián)的開(kāi)關(guān)設備過(guò)載。另一方面，直接啟動(dòng)也會(huì )產(chǎn)生較高的峰值轉矩。這種沖擊不但會(huì )對驅動(dòng)電動(dòng)機產(chǎn)生沖擊，而且也會(huì )使機械裝置受損，還會(huì )影響接在同一電網(wǎng)上的其他電氣設備正常工作。

        鼠籠型異步電動(dòng)機電子軟啟動(dòng)器的誕生解決了這個(gè)問(wèn)題。它既能改變電動(dòng)機的啟動(dòng)特性保護拖動(dòng)系統，更能保證電動(dòng)機可靠啟動(dòng)，又能降低啟動(dòng)沖擊。因此，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟啟動(dòng)器將會(huì )得到更廣泛的應用。

軟啟動(dòng)器的工作原理

         軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動(dòng)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(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動(dòng)機工作在額定電壓的機械特性上，實(shí)現平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過(guò)流跳閘。待電機達到額定轉速時(shí)，啟動(dòng)過(guò)程結束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機正常運轉提供額 定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長(cháng)軟啟動(dòng)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。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車(chē)功能，軟停車(chē)與軟啟動(dòng)過(guò)程相反，電壓逐漸降低，轉速逐漸下降到零，避免自由停車(chē)引起的轉矩沖擊。

    ▲軟啟動(dòng)器的典型控制圖

        ▲軟啟動(dòng)器接線(xiàn)圖

直接啟動(dòng)的危害性

（1）引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)

交流電動(dòng)機在全壓直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流會(huì )達到額定電流的4~7倍，當電機的容量相對較大時(shí)，該起動(dòng)電流會(huì )引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，影響同電網(wǎng)其它設備的正常運行。

軟啟動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流一般為額定電流的2~3倍，電網(wǎng)電壓波動(dòng)率一般在10%以?xún)?，對其它設備的影響非常小。

（2）對電網(wǎng)的影響

對電網(wǎng)的影響主要表現在兩個(gè)方面：

1）超大型電機直接起動(dòng)的大電流對電網(wǎng)的沖擊幾乎類(lèi)似于三相短路對電網(wǎng)的沖擊，常常會(huì )引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩定。

2）起動(dòng)電流中含有大量的高次諧波，會(huì )與電網(wǎng)電路參數引起高頻諧振，造成繼電保護誤動(dòng)作、自動(dòng)控制失靈等故障。

軟起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流大幅度降低，以上影響可完全免除。

（3）傷害電機絕緣

1）大電流產(chǎn)生的焦耳熱反復作用于導線(xiàn)外絕緣，使絕緣加速老化、壽命降低。

2）大電流產(chǎn)生的機械力使導線(xiàn)相互摩擦，降低絕緣壽命。

3）高壓開(kāi)關(guān)合閘時(shí)觸頭的抖動(dòng)現象會(huì )在電機定子繞組上產(chǎn)生操作過(guò)電壓，有時(shí)會(huì )達到外加電壓的5倍以上，這樣高的過(guò)電壓會(huì )對電機絕緣造成極大傷害。

軟起動(dòng)時(shí)，最大電流降低一半左右，瞬間發(fā)熱量?jì)H為直起的1/4左右，絕緣壽命會(huì )大大延長(cháng)；軟起時(shí)電機端電壓可以從零起調，可完全免除過(guò)電壓傷害。

（4）電動(dòng)力對電機的傷害

大電流在電機定子線(xiàn)圈和轉子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，會(huì )造成夾緊松動(dòng)、線(xiàn)圈變形、鼠籠條斷裂等故障。

軟起動(dòng)時(shí)，由于最大電流小，則沖擊力大大減輕。

（5）對機械設備的傷害

全壓直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)轉矩大約為額定轉矩的2倍，這么大的力矩突然加在靜止的機械設備上，會(huì )加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風(fēng)葉疲勞甚至折斷風(fēng)葉等等。

軟起動(dòng)的轉矩不會(huì )超過(guò)額定轉矩，上述弊端可以完全克服。

軟啟動(dòng)的特點(diǎn)

1）無(wú)沖擊電流。軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)電機時(shí)，通過(guò)逐漸增大晶閘管導通角，使電機啟動(dòng)電流從零線(xiàn)性上升至設定值。

2）恒流啟動(dòng)。軟啟動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機在啟動(dòng)過(guò)程中保持恒流，確保電機平穩啟動(dòng)。

3）根據負載情況及電網(wǎng)繼電保護特性選擇，可自由地從無(wú)級調整至很佳的啟動(dòng)電流。

4）降低電機啟動(dòng)電流，降低配電容量，避免增容投資。

5）降低啟動(dòng)機械應力，延長(cháng)電動(dòng)機及相關(guān)設備的使用壽命。

6）啟動(dòng)參數可按負載調整，以達到很佳啟動(dòng)效果。

7）多種啟動(dòng)模式及保護功能，易于改善工藝，保護設備。

8）特有外控端子，可方便實(shí)現異地控制或自動(dòng)控制。

9）全數字開(kāi)放式用戶(hù)操作顯示鍵盤(pán)，操作設置靈活簡(jiǎn)便。

10）高度集成的微處理器控制系統，性能可靠。

11）大電流無(wú)觸點(diǎn)交流開(kāi)關(guān)無(wú)級調壓，調壓范圍寬，過(guò)載能力強。

軟啟動(dòng)的啟動(dòng)方式

（1）限流啟動(dòng)

  顧名思義是限制電動(dòng)機的啟動(dòng)電流，它主要是用在輕載啟動(dòng)的負載降低啟動(dòng)壓降，在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失啟動(dòng)力矩，對電動(dòng)機不利。

（2）斜坡電壓?jiǎn)?dòng)

  電壓由小到大斜坡線(xiàn)性上升，這種啟動(dòng)方式是在電動(dòng)機啟動(dòng)的初始階段啟動(dòng)電壓逐漸增加，當電壓達到預先設定的值后保持恒定，直至啟動(dòng)完畢。這種啟動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時(shí)間成一定函數關(guān)系增加。其缺點(diǎn)是，由于不限流，在電機啟動(dòng)過(guò)程中，有時(shí)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)際很少應用。

（3）轉矩控制啟動(dòng)

  將電動(dòng)機的啟動(dòng)轉矩由小到大線(xiàn)性上升，它的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平滑，柔性好，對拖動(dòng)系統有更好的保護，延長(cháng)拖動(dòng)系統的使用壽命。同時(shí)降低電機啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，是很優(yōu)的重載啟動(dòng)方式，缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間較長(cháng)。

（4）轉矩加突跳控制啟動(dòng)

與轉矩控制啟動(dòng)相仿也是用在重載啟動(dòng)。不同的是在啟動(dòng)的瞬間用突跳轉矩克服電機靜轉矩，然后轉矩平滑上升，干擾其他負荷，應用時(shí)要特別注意。

（5）電壓控制啟動(dòng)

用在輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合，在保證啟動(dòng)壓降下發(fā)揮電動(dòng)機的最大啟動(dòng)轉矩，盡可能地縮短啟動(dòng)時(shí)間，是很優(yōu)的輕載軟啟動(dòng)方式。

軟啟動(dòng)具有的保護

1）外部故障輸入保護。瞬停端子用于外加專(zhuān)用保護裝置，如熱繼電器等。

2）失壓保護。軟啟動(dòng)器斷電且又來(lái)電后，無(wú)論控制端子處于何種位置，均不會(huì )自行啟動(dòng)，以免造成傷害事故。

3）啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護。由于軟啟動(dòng)器參數設置不當或其他原因造成長(cháng)時(shí)間啟動(dòng)不成功軟啟動(dòng)器會(huì )自行保護。

4）軟啟動(dòng)器過(guò)熱保護。溫度升至80±5℃時(shí)保護動(dòng)作，動(dòng)作時(shí)間＜0.1秒；當溫度降至55℃，過(guò)熱保護解除。

5）輸入缺相保護。滯后時(shí)間＜3秒。

6）輸出缺相保護。滯后時(shí)間＜3秒。

7）三相不平衡保護。滯后時(shí)間＜3秒，以各相電流偏差大于50%±10%為基準。

8）啟動(dòng)過(guò)電流保護。啟動(dòng)時(shí)持續大于電機額定工作電流5倍時(shí)保護動(dòng)作。

9）運行過(guò)載保護。以電機額定工作電流為基準作反時(shí)限熱保護。

10）電源電壓過(guò)低保護。滯后時(shí)間：當電源電壓低于極限值50%時(shí)，保護動(dòng)作，時(shí)間＜0.5秒，否則低于設定值時(shí)保護動(dòng)作，時(shí)間＜3秒。

11）電源電壓過(guò)高保護。當電源電壓高于極限值130%時(shí)，保護動(dòng)作，時(shí)間＜0.5秒，否則高于設定值時(shí)保護動(dòng)作，時(shí)間＜3秒。

12）負載短路保護。滯后時(shí)間：＜0.1秒，短路電流為軟啟動(dòng)標稱(chēng)電機電流額定值10倍以上。

軟啟動(dòng)器常見(jiàn)故障處理措施

（1）上電后不顯示

1）檢查控制電源是否接入。

2）檢查顯示屏連接線(xiàn)是否插緊。

3）檢查控制板有沒(méi)有問(wèn)題。

（2）報缺相故障

1）啟動(dòng)方式采用帶電方式時(shí)，操作順序有誤。正確操作順序應為先送主電源，后送控制電源。

2）電源缺相或者三相電未上，軟啟動(dòng)器保護動(dòng)作（檢查電源）。

3）軟啟動(dòng)器的輸出端未接負載。

4）控制板有問(wèn)題。

（3）啟動(dòng)完畢旁路接觸器不吸合

1）在啟動(dòng)過(guò)程中，保護裝置因整定偏小出現誤動(dòng)作（將保護裝置重新整定即可）。

2）在調試時(shí)，軟啟動(dòng)器的參數設置不合理（主要針對的是55kW以下的軟啟動(dòng)器，對軟啟動(dòng)器的參數重新設置）。

3）控制線(xiàn)路接觸不良（檢查控制線(xiàn)路）。

4）接觸器有問(wèn)題不能正常吸合。

5）控制板問(wèn)題。

（4）空氣開(kāi)關(guān)跳閘

1）空氣開(kāi)關(guān)長(cháng)延時(shí)的整定值過(guò)小或是空氣開(kāi)關(guān)選型和電機不配（空氣開(kāi)關(guān)的參數適量放大或空氣開(kāi)關(guān)重新選型）。

2）軟啟動(dòng)器的起始電壓參數設置過(guò)高或啟動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)（根據負載情況將起始電壓適當調小或者啟動(dòng)時(shí)間適當縮短）。

3）在啟動(dòng)過(guò)程中因電網(wǎng)電壓波動(dòng)比較大，易引起軟啟動(dòng)器發(fā)出錯誤指令，出現提前旁路現象（建議用戶(hù)不要同時(shí)啟動(dòng)大功率的電機）。

4）啟動(dòng)時(shí)滿(mǎn)負載啟動(dòng)（啟動(dòng)時(shí)盡量減輕負載）。

5）軟啟動(dòng)額定電流設置有問(wèn)題。

（5）軟啟動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)報故障

1）電機缺相（檢查電機和外圍電路）。

2）軟啟動(dòng)器內主元件可控硅短路。

3）濾波板擊穿短路。

4）控制板問(wèn)題。

（6）啟動(dòng)超時(shí)

1）參數設置不合理（重新整定參數，起始電壓適當升高，時(shí)間適當加長(cháng)）。

2）啟動(dòng)時(shí)滿(mǎn)負載啟動(dòng)（啟動(dòng)時(shí)盡量減輕負載）。

3）機械故障。

4）控制板問(wèn)題。

（7）啟動(dòng)過(guò)程電流不穩定

1）電流表指示不準確或與互感器不匹配。

2）電網(wǎng)電壓不穩定，波動(dòng)比較大，引起軟啟動(dòng)器誤動(dòng)作。

3）軟啟動(dòng)器參數設置不合理。

（8）軟啟動(dòng)器重復啟動(dòng)

1）在啟動(dòng)過(guò)程中外圍保護元件動(dòng)作，接觸器不能吸合，導致軟啟動(dòng)器出現重復啟動(dòng)（檢查外圍元件和線(xiàn)路）。

2）中間繼電器有問(wèn)題不能正常吸合。

3）控制板問(wèn)題。

（9）短路

1）檢查電機聯(lián)線(xiàn)和電機是否損壞。

2）過(guò)電流將軟啟動(dòng)器擊穿（檢查軟啟動(dòng)器功率是否與電機的功率相匹配，電機是否是帶載啟動(dòng)）。

3）軟啟動(dòng)器的散熱風(fēng)扇損壞（更換風(fēng)扇）。

4）啟動(dòng)頻繁，高溫將可控硅損壞（控制啟動(dòng)次數）。

5）濾波板損壞（更換損壞元件）。

（10）啟動(dòng)時(shí)過(guò)電流

1）檢查負載或電機的機械部件是否正常。

2）檢查電機是否短路。

3）檢查軟啟動(dòng)的電流參數和功率是否正確。

（11）三相不平衡

1）檢查輸入三相電源是否異常。

2）檢查電機負載端是否異常。

3）軟啟動(dòng)器可控硅擊穿短路。

4）控制板有問(wèn)題。

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