VFS型高壓軟起動器在100MN自由鍛壓機中的應用

李顯通

（寶雞市寶鈦集團有限公司鍛造廠，陜西 寶雞 721014）

一、VFS型有級變頻無級調(diào)壓軟起動器的特點

VFS型有級變頻無級調(diào)壓軟起動器通過控制晶閘管來實現(xiàn)有級變頻無級調(diào)壓的功能。它可以輸出1/4fe、1/2fe、1fe（fe=50Hz或60Hz）三種頻率，實現(xiàn)電機由“0轉(zhuǎn)速到1/4全轉(zhuǎn)速”，“1/4轉(zhuǎn)速到1/2全轉(zhuǎn)速”， “1/2全轉(zhuǎn)速到2全轉(zhuǎn)速”的三級變頻軟起動，具有小起動電流、大起動力矩的良好起動特性，可以實現(xiàn)電機在較大負載轉(zhuǎn)矩、較小起動電流條件下實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。

二、VFS型有級變頻無級調(diào)壓軟起動器的現(xiàn)場應用：

1 主回路：根據(jù)100MN自由鍛壓機實際情況的要求，現(xiàn)場采用的是一臺軟起動對應一臺電機的一對一的接線方式。如圖1：

2 VFS型有級變頻無級調(diào)壓軟起動器起動方式：VFS軟起動器可以提供四條起動曲線（即起動方式）：（1）三（二）級變頻起動:它采用限流起動，同時起動頻率可以調(diào)整，可以實現(xiàn)二級變頻起動（12.5Hz，50Hz）或者三級變頻起動（12.5Hz，25Hz，50Hz）.這種起動有起動電流較小，輸出起動轉(zhuǎn)矩很大的良好起動特性。（2）電流限流起動：這種起動方式只有電流限流起動，電機在起動過程時輸出立即達到電流限流的最大值。（3）電壓斜坡軟起動：在可設定的起動時間內(nèi)，將電機的端子電壓從某一個可設定的起動電壓升高到電源電壓，起動電壓最終要達到一個足夠的輸出電壓來產(chǎn)生足夠的電流和輸出轉(zhuǎn)矩。這個方法常用于負載轉(zhuǎn)矩多變和需要不同的起動轉(zhuǎn)矩的情況。（4）電壓斜坡加電流限流：和電壓斜坡類似，只是加上一個可調(diào)的最大輸出電流限流。初始電壓設定為電機剛好能帶動負載轉(zhuǎn)動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的起動時間和電機起動電流范圍內(nèi)，使電機平滑全速運轉(zhuǎn)。電壓逐漸的上升到達到最大限流值，電壓就會保持在這一電壓值直到電機加速到全速運行。100MN自由鍛壓機高壓異步電動機參數(shù)為6kV/450kW，其額定電流為53.9A。根據(jù)現(xiàn)場負載的特性，我們采用的是第一種三（二）級變頻起動，采用二級變頻起動，同時啟動電流限制為額定電流的3倍，啟動電流約為150A左右。

圖1

3 現(xiàn)場控制回路：如圖2所示：鍛壓機設備自帶PLC為西門子S7-300型。在鍛壓機起動一臺電機過程中，在鍛壓機觸摸屏上操控啟動，PLC給定高壓軟起器啟動信號。為了保證啟動信號不受干擾，PLC給定的起動信號為兩個高電平信號。當PLC兩個輸出點同時為高電平時，高壓軟起動器接受啟動命令給高壓開關柜合閘信號，高壓開關柜合閘完畢后返回軟起動器合閘完畢信號。軟起動器開始軟起動電機，軟起動器起動完畢將主電源轉(zhuǎn)換切為旁路KM1后，給PLC返回運行信號。如果起動過程中，出現(xiàn)故障，返回PLC故障信號，并停止軟起動。當PLC兩個輸出點同時或一個為低電平時，電機停止運行。 VFS高壓軟起動器不僅能提供過載保護、過流保護等電機運行保護，還可以提供各種操作故障狀態(tài)下的保護，如輸入/輸出缺相保護，晶閘管短路及失壓、短路等保護。當保護動作時會給系統(tǒng)PLC輸出故障信號，同時在軟起動柜液晶屏顯示故障信息，減少了故障的查找與檢修時間。

圖2

4 由于VFS型軟起動器需單獨提供交流220V控制電源，而交流220V電源取自低壓配電柜，當變壓器低壓配電柜出現(xiàn)問題時，軟起動柜會失去控制電源，軟啟動器不能正常啟動和運行。為了保證系統(tǒng)正常工作，高壓控制配備的直流屏是采用的雙路電源供電且能單獨提供交流220V，可以從直流屏引入交流220V電源，保證了設備可靠的運行。

5 由于本系統(tǒng)是設備自帶PLC給軟起動器啟動命令，軟啟動器得到啟動命令后，給高壓斷路器合閘命令高壓斷路器才合閘，平時高壓斷路器在斷開位置。同時在高壓開關柜綜保上設置了就地閉鎖，高壓開關柜在就地位置不能人為操作合閘。這樣就保證了軟啟動器上端在設備開啟時才帶電，同時在設備檢修時不會發(fā)生誤操作，保證了設備和人身安全。

6 起動限制時間是被起動電機從零轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速所需要的時間，對于中小功率型VFS此參數(shù)一般設定為30s，大功率型此參數(shù)一般設定為60s。如果啟動時間超過設定時間，則VFS系統(tǒng)會報警，停止對電機的啟動。起動間隔時間是VFS起動完成后，再次進行啟動的間隔時間。一般間隔為30分鐘，這兩個參數(shù)必須設置。電機的長期和頻繁起動會使電機線圈發(fā)熱，嚴重時會燒毀電動機，同時縮短軟起動器的壽命。

[1]張燕賓. 變頻器應用教程[M].北京:機械工程出版社，2007.

[2]劉華波，等.西門子S7-300/400PLC編程與應用[Z].