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變頻器軟啟動(dòng)器控制使用以及電機(jī)各種啟動(dòng)方式

發(fā)布時(shí)間:2021-08-06 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】電機(jī)軟啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟啟動(dòng)、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(dòng)方式與傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式進(jìn)行比較,來分析軟啟動(dòng)器的特性。
 
軟啟動(dòng)器
 
原則上,籠型異步電動(dòng)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(dòng)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(dòng)與軟停車的場合。
 
同樣對于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長期處于輕載運(yùn)行,只有短時(shí)或瞬間處于重載場合,應(yīng)用軟起動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟啟動(dòng)、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(dòng)方式與傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式進(jìn)行比較,來分析軟啟動(dòng)器的特性。
 
軟啟動(dòng)和一般降壓啟動(dòng)的區(qū)別
 
在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓可以減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。一般降壓啟動(dòng)是指電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中加在電動(dòng)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(dòng)和自藕變壓器降壓啟動(dòng)等;而軟啟動(dòng)是使用調(diào)壓裝置在規(guī)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi),自動(dòng)地將啟動(dòng)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(dòng),則啟動(dòng)過程是跳躍的、不平滑的,所以又叫作硬啟動(dòng),對生產(chǎn)工藝要求穩(wěn)啟動(dòng)的場合不宜采用。而軟啟動(dòng)從初始電壓開始電壓連續(xù)平穩(wěn)地增大,在啟動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是平滑的而不是跳躍的,啟動(dòng)過程是平穩(wěn)的,所以叫軟啟動(dòng)。
 
軟啟動(dòng)器工作原理是當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí),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(dòng)到控制電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成并達(dá)到額定電壓時(shí),使三相旁路接觸器閉合,電動(dòng)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(shí),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(shí),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(dòng)的特性
 
(1) 啟動(dòng)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(dòng)過程中引入電流負(fù)反饋,啟動(dòng)電流上升至設(shè)定值后,使電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)。
 
(3) 不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。由于軟啟動(dòng)以電流為設(shè)定值,電網(wǎng)電壓上下波動(dòng)時(shí),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(dòng)電流恒值,保證電機(jī)正常啟動(dòng)。
 
(4) 針對不同負(fù)載對電機(jī)的要求,可以無級調(diào)整啟動(dòng)電流設(shè)定值,改變電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)最佳啟動(dòng)時(shí)間控制。
 
電機(jī)各種啟動(dòng)方式的對比
 
因異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)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(dòng)平臺(tái)上廣泛使用。但是,它有啟動(dòng)電流大的缺點(diǎn)(一般啟動(dòng)電流為額定電流的4~7 倍,部分國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)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(dòng)電流對電動(dòng)機(jī)本身和電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行會(huì)造成不利影響,會(huì)在電動(dòng)機(jī)軸上產(chǎn)生瞬時(shí)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(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)電壓降不能超過15%。對于容量較大的電動(dòng)機(jī),應(yīng)采取措施降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。通常異步電動(dòng)機(jī)總是在全電壓下運(yùn)行。電動(dòng)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(dòng)機(jī)的各種啟動(dòng)方式:
 
當(dāng)電機(jī)全壓啟動(dòng)時(shí),對電網(wǎng)的沖擊最大,沖擊時(shí)間也最長;而通常使用的降壓啟動(dòng)也就是硬啟動(dòng),對電網(wǎng)的沖擊雖比較小,但是由于涉及到一個(gè)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(dòng)由于在啟動(dòng)前設(shè)定了一個(gè)不對電網(wǎng)產(chǎn)生影響的啟動(dòng)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(dòng)力矩的沖擊。
 
變頻器軟啟動(dòng)器控制使用以及電機(jī)各種啟動(dòng)方式
 
運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動(dòng)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(dòng)結(jié)束,賦予電機(jī)全電壓,即為軟起動(dòng)。根據(jù)不同行業(yè)的需求不同,對軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)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(dòng)
 
這種起動(dòng)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(shí)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(dòng)過程中,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(yīng)用。
 
2、階躍起動(dòng)
 
開機(jī),即以最短時(shí)間,使起動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值,即為階躍起動(dòng)。通過調(diào)節(jié)起動(dòng)電流設(shè)定值,可以達(dá)到快速起動(dòng)效果。
 
3、斜坡恒流軟起動(dòng)
 
這種起動(dòng)方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的初始階段起動(dòng)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(dòng)完畢。該起動(dòng)方式是應(yīng)用最多的起動(dòng)方式,尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動(dòng)。
 
4、脈沖沖擊起動(dòng)
 
在起動(dòng)開始階段,讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi),以較大電流導(dǎo)通一段時(shí)間后回落,再按原設(shè)定值線性上升,連入恒流起動(dòng)。該起動(dòng)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(dòng)場合。
 
5、電壓雙斜坡起動(dòng)
 
在起動(dòng)過程中,電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加,在起動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的起動(dòng)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(shí),電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器在起動(dòng)過程中自動(dòng)檢測達(dá)速電壓,當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí),使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
 
6、限流起動(dòng)
 
限流起動(dòng)就是電機(jī)的起動(dòng)過程中限制其起動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值的軟起動(dòng)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(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小,且可按需要調(diào)整。
 
變頻器軟啟動(dòng)器控制使用以及電機(jī)各種啟動(dòng)方式
 
啟動(dòng)器(軟起動(dòng)器)是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、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(dòng)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(dòng)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(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí), 晶閘管的輸出電壓逐漸增加,電動(dòng)機(jī)逐漸加速,直到晶閘管全導(dǎo)通,電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上,實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng),降低啟動(dòng)電流,避免啟動(dòng)過流跳閘。
 
待電 機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí),啟動(dòng)過程結(jié)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(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(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。
 
 
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