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高低壓軟起動
時間:2017-11-24 08:41 來源:高壓軟起動區(qū)別 作者:低壓軟起動區(qū)別
文章摘要：軟啟動器主回路采用晶閘管，通過逐步改變晶閘管的導(dǎo)通角來抬升電壓，完成啟動過程，這是軟啟動器的基本原理。在低壓軟啟動器市場，產(chǎn)品繁多，但是高壓軟啟動器產(chǎn)品還是比較少。 高壓軟啟動器與低壓軟啟動器基本原理一樣，但是高壓軟啟動器與低壓軟啟動器相比
軟啟動器主回路采用晶閘管，通過逐步改變晶閘管的導(dǎo)通角來抬升電壓，完成啟動過程，這是軟啟動器的基本原理。在低壓軟啟動器市場，產(chǎn)品繁多，但是高壓軟啟動器產(chǎn)品還是比較少。
高壓軟啟動器與低壓軟啟動器基本原理一樣，但是高壓軟啟動器與低壓軟啟動器相比，有些地方存在著其特殊性：
1、高壓軟啟動器在高壓環(huán)境下工作，各種電氣元器件的絕緣性能一定要好，電子芯片的抗干擾能力要強。高壓軟起動器組成電氣柜時，電氣元器件的布局以及與高壓軟啟動器與其它電氣設(shè)備的連接也是非常重要的。
2、高壓軟啟動器必須有一個高性能的控制核心，能對信號進(jìn)行及時和快速地處理。因此這個控制核心一般采用高性能的DSP芯片，而不是低壓軟啟動器的普通單片機芯。低壓軟啟動器主回路由三組反并聯(lián)的晶閘管組成。而在高壓軟啟動器中，由于單只高壓晶閘管的耐壓能力不夠，所以必須由多個高壓晶閘管串聯(lián)進(jìn)行分壓。但是每個晶閘管的性能參數(shù)沒有完全一致。晶閘管參數(shù)的不一致，會導(dǎo)致晶閘管開通時間不一致，從而導(dǎo)致晶閘管的損壞。因此在晶閘管的選配上，必須保證每一相的晶閘管參數(shù)盡可能地一致，并且每一相晶閘管的RC濾波電路的元件參數(shù)盡可能一致。
3、高壓軟起動器的工作環(huán)境容易受到各種電磁干擾，因此觸發(fā)信號的傳遞必須安全可靠。高壓軟起動器中，傳遞觸發(fā)信號，一般采用光纖傳輸，能有效地避免各種電磁干擾。通過光纖傳遞信號，也有兩種方式：一種多光纖方式，一種單光纖方式。多光纖方式即每塊觸發(fā)板有一路光纖;單光纖方式即每一相只有一路光纖，信號傳遞到一塊主觸發(fā)板，再由主觸發(fā)板傳遞到同一相的其他觸發(fā)板。由于各路光纖光電傳輸過程中損耗不盡一致，因此從觸發(fā)一致性上看，單光纖的方式比多光纖可靠。
4、高壓軟啟動器對信號的檢測比低壓軟啟動器要求更高。高壓軟起動器所在的環(huán)境存在著大量的電磁干擾，并且高壓軟啟動器所用的真空接觸器和真空斷路器在其分?jǐn)嗪烷]合過程中會產(chǎn)生大量的電磁干擾。所以對檢測到的信號不僅要進(jìn)行硬件濾波，也要進(jìn)行軟件濾波，去掉干擾信號。
5、軟啟動器在完成啟動過程后，要切換到旁路運行狀態(tài)，如何平滑地切換到運行狀態(tài)，這也是軟啟動器的一個難點，如何選準(zhǔn)旁路點非常重要。旁路點早了，電流沖擊非常大，即使在低壓條件下，也會造成三相電源中斷路器跳閘，甚至?xí)䲟p壞斷路器。高壓條件下危害更大。旁路點遲了，電機抖動得厲害，影響負(fù)載正常工作。因此，旁路信號的硬件檢測電路必須非常精確，并且程序處理也要恰到好處。
原則上，籠型異步電動機凡不需要調(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），電機功率從幾千瓦到800kW。
軟起動器特別適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機類負(fù)載，需要軟起動與軟停車的場合。
同樣對于變負(fù)載工況、電動機長期處于輕載運行，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，實現(xiàn)電動機的無觸點降壓軟啟動、軟停車和空載、輕載的節(jié)能及保護功能。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。
在電動機啟動時，降低加到電動機定子繞組的電壓可以減小電動機的啟動電流。一般降壓啟動是指電動機在啟動過程中加在電動機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)電機啟動時，由電子電路控制晶閘管的導(dǎo)通角使電機的端電壓以設(shè)定的速度逐漸升高，一直升到全電壓，使電機實現(xiàn)無沖擊啟動到控制電動機軟啟動的過程。當(dāng)電動機啟動完成并達(dá)到額定電壓時，使三相旁路接觸器閉合，電動機直接投入電網(wǎng)運行。
如果是輕載，則在正常運行時，也保持所需的較低端電壓，使電機的功率因數(shù)升高，效率增大。在電機停機時，也通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，使電機端電壓慢慢降低至0，從而實現(xiàn)軟停機。
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)電機的端電壓，仍可維持啟動電流恒值，保證電機正常啟動。
(4) 針對不同負(fù)載對電機的要求，可以無級調(diào)整啟動電流設(shè)定值，改變電機啟動時間，實現(xiàn)最佳啟動時間控制。
電機各種啟動方式的對比。
因異步電動機具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低廉、運行可靠、維修方便、運行效率較高及工作特性好等優(yōu)點，在電力拖動平臺上廣泛使用。但是，它有啟動電流大的缺點(一般啟動電流為額定電流的4～7 倍，部分國產(chǎn)電動機的啟動電流經(jīng)過實際測量高達(dá)額定電流的8～12 倍)。過大的啟動電流對電動機本身和電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備的正常運行會造成不利影響，會在電動機軸上產(chǎn)生瞬時的過大轉(zhuǎn)矩(可達(dá)電機滿載轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0 倍)，扭曲電機軸、破壞鍵槽、損壞和軸聯(lián)接的其他設(shè)備，使電機發(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)備的正常運行遭到破壞。
國家有關(guān)部門早有明確規(guī)定，電動機啟動時電網(wǎng)電壓降不能超過15%。對于容量較大的電動機，應(yīng)采取措施降低電動機的啟動電流。通常異步電動機總是在全電壓下運行。電動機從空載到滿載，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的各種啟動方式：當(dāng)電機全壓啟動時，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。
運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機輸入電壓從零以預(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。其缺點是，由于不限流，在電機起動過程中，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，實際很少應(yīng)用。
2、階躍起動
開機，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、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)點是起動電流小，且可按需要調(diào)整。
高壓固態(tài)柜:③高壓固態(tài)軟啟動柜。 額定電壓，10kV 負(fù)載要求，適合350kW三相異步鼠籠電機。 控制電源，220VAC。 環(huán)境溫度，-20~+50攝氏度。 軟起時間，0~120秒可設(shè)定。 軟停時間，0~60秒可設(shè)定。 保護功能，缺相、欠壓、過電壓、啟動超時、連鎖控制。 通信接口，RS-485和P
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