軟啟動(dòng)器控制回路改造與革新

李夢(mèng)兆

摘 要：軟啟動(dòng)器是現(xiàn)代工業(yè)控制中常用的設(shè)備，但在實(shí)際使用中可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備與對(duì)應(yīng)工況不匹配的現(xiàn)象，本文著重分析了一例通過加裝前置變壓器降壓運(yùn)行軟啟動(dòng)器控制模塊減少軟啟動(dòng)器運(yùn)行故障的改造革新。

關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器 前置變壓器 降壓運(yùn)行

一、改造實(shí)施背景

軟啟動(dòng)器（Soft Starter）是一種集電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的電動(dòng)機(jī)控制裝置。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。待電動(dòng)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(zhǎng)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)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

自2008年進(jìn)行設(shè)備升級(jí)后，某國(guó)外品牌軟啟動(dòng)器被大量應(yīng)用于水源地水源井控制系統(tǒng)中，用于控制水源井開停。隨著使用時(shí)間的增加，2010年開始出現(xiàn)部分水源井在運(yùn)行時(shí)發(fā)生自動(dòng)停機(jī)，軟啟動(dòng)器控制模塊顯示為“被停止”的故障。而一旦顯示為“被停止”設(shè)備就無法再啟動(dòng)，只能采取更換新的控制模塊的方法使設(shè)備重新運(yùn)行。此后每年出現(xiàn)故障的模塊逐漸增多，至2014年已增至每年10余塊模塊需要更換，且一塊控制模塊的購(gòu)買費(fèi)用近萬元，不但增加了運(yùn)營(yíng)成本，而且嚴(yán)重影響供水設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

期間多次與設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行溝通，與其技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行分析。由于該品牌軟啟動(dòng)器為進(jìn)口設(shè)備，為更進(jìn)一步檢測(cè)，設(shè)備供應(yīng)商將損壞的控制模塊送到該品牌生產(chǎn)地原廠進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示：自動(dòng)停機(jī)是控制模塊內(nèi)C6、C7電容器被擊穿所致，而C6、C7被擊穿的原因?yàn)殡娋W(wǎng)波動(dòng)造成的過流或過壓。

二、改造原理

經(jīng)多方查詢相關(guān)資料，多次和該設(shè)備供應(yīng)商相關(guān)技術(shù)人員溝通后，發(fā)現(xiàn)該軟啟動(dòng)器控制模塊生產(chǎn)國(guó)電壓標(biāo)準(zhǔn)為110V，此產(chǎn)品主要供應(yīng)該國(guó)國(guó)內(nèi)使用。隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大，該產(chǎn)品進(jìn)入到我國(guó)，為適應(yīng)不同市場(chǎng)兼容了220V。從此思路入手查閱了該產(chǎn)品的相關(guān)說明，發(fā)現(xiàn)該軟啟動(dòng)器控制模塊雖然支持110～220V的AC輸入，但該產(chǎn)品控制模塊電源的最高輸入電壓僅為240V。

水源井群所在地一般為開闊平原地帶，雨季一般多雷雨，部分電網(wǎng)與農(nóng)電共用，電網(wǎng)質(zhì)量一般，電壓不穩(wěn)定。在這種情況下，電網(wǎng)中極易出現(xiàn)電涌。而電涌能對(duì)控制電路的IC等元件造成損壞，擊穿半導(dǎo)體器件，破壞元器件金屬化表層，破壞印刷電路板印刷線路或接觸點(diǎn)。

為此決定將目前控制模塊的運(yùn)行電壓從220V調(diào)整到110V運(yùn)行，這樣可以有效防止電網(wǎng)對(duì)設(shè)備的沖擊。即使有瞬時(shí)電壓過高的情況發(fā)生，但由于有變壓器的隔離和降壓作用，實(shí)際加之于控制模塊的供電升壓也不會(huì)超過上限240V，由此可以最大限度地保證設(shè)備供電在安全合理的范圍內(nèi)運(yùn)行，見圖1。

三、具體改造

由于軟啟動(dòng)器控制模塊對(duì)功率有一定要求，在查詢相關(guān)說明保留充分裕度的基礎(chǔ)上選取220V～110V額定功率為180W的變壓器。在充分考慮到實(shí)際工況和配電盤內(nèi)的安裝條件后，選取了220V～110V的R型變壓器，該型號(hào)變壓器除具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)外，還具有可定制功率的特點(diǎn)，正好滿足改造對(duì)于變壓器的要求。

線路改造中除軟啟動(dòng)器控制模塊的控制電源電壓要改為110V，其對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)/停止控制結(jié)點(diǎn)的電壓也要相應(yīng)更改為110V。

控制端子說明見下表。

改造試點(diǎn)的選?。罕敬嗡x取的多口水源井均為數(shù)次出現(xiàn)軟啟動(dòng)器控制模塊損壞，且在用控制模塊在2年以上的水源井。

具體改造的原理圖如圖2、圖3所示。

四、改造效果

經(jīng)過近一年的改造后運(yùn)行，所有參與改造的軟啟動(dòng)器并未再出現(xiàn)控制模塊故障，這也表明了加裝前置變壓器降壓運(yùn)行軟啟動(dòng)器控制模塊能有效抵御電網(wǎng)波動(dòng)造成的過流或過壓燒毀設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)，提高了水源井運(yùn)行的穩(wěn)定性，也降低了運(yùn)營(yíng)成本。

（作者單位：北京市自來水集團(tuán)有限責(zé)任公司）