电动机软起动器在水泥企业的使用

　

摘要：本文针对水泥企业使用的笼型异步电机工况，通过分析软起动器的工作原理及常用的几种起动方式，阐述了水泥企业软起动器的使用及选型时应注意事项。

关键词：软起动器 起动转矩 冲击电流 晶闸管 触发角 自由停车 软停车 制动停车
一、概述
笼型异步电机由于结构简单、控制方便、效率高等优点而被水泥企业广泛地应用于机械设备的拖动中。在实际使用中，电动机在起动或停止过程中还存在着一系列问题。全压起动时要产生较大的冲击电流（一般为额定电流Ie的5~8倍）。电动机容量越大，起动时冲击电流对电网及其负载冲击就越大，特别是大容量电机直接起动会对电网及其他负载造成干扰，甚至危害电网的安全运行；同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低。在停机时，如果拖动系统突然失去转矩，靠系统的摩擦转矩克服系统的惯性滑行停车，也给拖动系统带来诸多问题。
解决办法有两个：一是增大配电容量；二是采用限制电机起动电流的起动设备。如果仅仅为起动电机而增大配电容量，从经济角度来说，显然不可取。为此，在水泥厂设计时，对低压大电机需要配备限制电机起动电流的起动设备，常用的有Y/Δ起动，自藕降压起动等方式来实现。这些方法虽然靠接触器切换电压实施启动降压，可以达到降低电流的目的，但没有从根本上解决起动瞬时电流尖峰冲击问题。起动转距基本固定不可调，起动过程中都存在二次冲击电流，对负载机械有冲击转距，且受电网波动的影响，一旦出现电网电压向下浮动，会造成电机堵转、起动过程接触器带载切换，易造成触点的拉弧、损坏等方面问题。严重时烧毁开关、电动机，影响电网其它设备运行。
随着电力电子技术的发展，软起动器作为一个新型电动机起动装置可以克服以上缺点，它是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装置。目前，水泥企业笼型异步电机的降压起动设备正逐步被软起动器取代。
二、软起动器的工作原理及主要特点
软起动器的工作原理 软起动主要由串接于电源与被控电动机之间三对反并联晶闸管调压电路构成。现代软起动器基本上都采用了电力电子技术和微机控制技术，以单片微机作为中央控制器控制核心来完成测量及各种控制算法，因此，软起动器具备了很强的功能和灵活性。整个起动过程是数字化程序软件控制下自动进行。利用三对晶闸管的电子开关特性，通过起动器中的单片机，控制其触发脉冲的迟早来改变触发角的大小。而触发导通角的大小，又改变晶闸管的导通时间，最终改变加到定子绕组的三相电压的大小。异步电动机定子调压的结果，一方面其转矩近似与定子电压的平方成正比，另一方面电动机的电流又和定子电压成正比。电动机的起动转矩和初始电流的限制可以通过定子电压的控制来实现，而定子电压又是通过可控硅的导通相角来控制的，所以不同的初始相角可实现不同的端电压，以满足不同的负载起动特性。电动机起动过程中，晶闸管的导通角逐渐增大，晶闸管的输出电压也逐渐增加，电动机从零开始加速，直到晶闸管全导通，从而实现电动机的无级平滑起动。电动机工作在额定电压的机械特性上。电动机的起动转矩和起动电流的最大值可根据负载情况设定。
软起动器常用的几种起动方式：
1、限流起动 电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值（Is）的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设置的电流限值Is，然后保持输出电流I
2、斜坡电压起动 这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。顾名思义是电压由小到大斜坡线性上升，它是将传统的降压起动从有级变成了无级，主要用在重载起动，它的缺点是初始转矩小，转矩特性抛物线型上升对拖动系统不利，且起动时间长有损于电机。
3、转矩控制起动 用在重载起动，它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升，它的优点是起动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统，延长拖动系统的使用寿命。同时降低电机起动时对电网的冲击，是最优的重载起动方式，它的缺点是起动时间较长。

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4、 转矩加突跳控制起动与转矩控制起动 相仿也是用在重载起动，不同的是在起动的瞬间用突跳转矩克服电机静转矩，然后转矩平滑上升，缩短起动时间。但是，突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其它负荷，应用时要特别注意。
5、 电压控制起动是用在轻载起动的场合，在保证起动压降下发挥电动机的最大起动转矩，尽可能的缩短了起动时间，是最优的轻载软起动方式。
综上所述不难看出，最适用最先进的起动方式应是电压控制起动和转矩控制起动及转矩加突跳控制起动。目前的软起动器多是限电流起动和斜波电压起动，它是最原始最低级最简单的起动方式，还有的是限流起动和转矩加突跳控制起动。唯有电压控制和纯转矩控制及转矩加突跳控制起动较为先进。
常用停机方式有三种：一是自由停车，二是软停车，三是制动停车。
1、 自由停车 传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。即惯性停车（断电自停）；
2、软停车 电动机停机时，软起动器将额定电压按软停车设定的时间缓慢降至起始电压Us后停止输出的一种停车方式，它可以消除了由于自由停车带来的拖动系统反惯性冲击。
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