軟啟動裝置在快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)中的應(yīng)用

游玲玲 李冬梅 高靜

【摘要】隨著大型煤礦工業(yè)用電量的飛速增長，煤礦配電系統(tǒng)對電網(wǎng)的穩(wěn)定性的要求日益增高。在快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)中交流三相異步電動機在油泵控制中的廣泛使用，對電動機的啟動提出了越來越高的要求，特別是對電機啟動的控制提出了相應(yīng)的要求。傳統(tǒng)的快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)三相電動機啟動控制在啟動性能上無法適應(yīng)實際生產(chǎn)的要求，AB（Allen-Bradley）生產(chǎn)的Bulletin 150軟起動裝置的應(yīng)用解決了其中存在的問題，使用效果良好。

【關(guān)鍵詞】交流三相異步電動機；軟啟動器；啟動方式

隨著大型煤礦工業(yè)用電量的飛速增長，煤礦配電系統(tǒng)對電網(wǎng)的穩(wěn)定性的要求日益增高。在快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)中交流三相異步電動機在油泵控制中的廣泛使用，對主油泵電機啟動的控制提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)三相電動機啟動控制易在啟動過程中存在二次沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，從而導(dǎo)致設(shè)備故障率上升，電機啟動效率低，電網(wǎng)穩(wěn)定性差，在性能上無法適應(yīng)實際裝車運轉(zhuǎn)的要求。

AB（Allen-Bradley）生產(chǎn)的Bulletin 150軟起動裝置很好地解決了其中存在的問題。2009年以來我公司快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)引入AB（Allen-Bradley）生產(chǎn)的Bulletin 150軟起動裝置。對公司快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)電控進行了升級改造，出廠產(chǎn)品運行七年來效果良好。

一、主油泵軟啟動智能控制與傳統(tǒng)電機啟動控制方式的比較

1、傳統(tǒng)的啟停控制存在的問題

目前，我國大部分電動機通常采用直接起動、Y/Δ控制起動和自耦變壓器起動。這些傳統(tǒng)起動器是通過降低電動機的起動電壓來降低起動電流，起動方式采用分步跳躍上升的恒壓起動，在起動過程中存在二次沖擊電流和沖擊轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致接觸器故障多、電動機沖擊電流大、沖擊轉(zhuǎn)矩大、沖擊力矩大、效率低，可靠性差。但現(xiàn)在的Y/Δ起動器已經(jīng)具有電動機保護和監(jiān)控功能，技術(shù)水平和外觀與相較以前已有很大的改觀，可以滿足中小容量無特殊要求的空載或輕載起動的控制要求。

傳統(tǒng)的啟動方式在快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)中存在以下幾個問題：

（1）對裝車系統(tǒng)配電電網(wǎng)的沖擊大，嚴(yán)重影響了整個裝車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)供電質(zhì)量；

（2）由于裝車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)通過主油泵電機動作，通過油箱向整個液壓系統(tǒng)原動力，進而使所連接的機械設(shè)備的動作，傳統(tǒng)的電機啟動方式在啟動過程中的不穩(wěn)定性，容易對液壓系統(tǒng)及機械設(shè)備產(chǎn)生較大的壓力沖擊，降低它們的使用壽命；

1）軟啟動器智能控制與傳統(tǒng)電機啟動控制方式的比較優(yōu)勢

智能軟啟動器內(nèi)部通過采用微機控制技術(shù)，在計算機控制下可以使電機的輸入端的啟動電壓慢慢地把從0升高至電機的額定電壓，頻率由0Hz升高到電機正常工作下的額定頻率，具有斜坡電壓和限制電流的功能。這樣電機的啟動電流，就由不可控的過載沖擊電流變成為可控的、可根據(jù)需要調(diào)節(jié)大小的啟動電流。利用軟啟動其的這一特點可設(shè)置多種啟動方式，電機啟動的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩，而是平滑的啟動。

二、快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)主油泵電機軟起動裝置的特點

相較傳統(tǒng)的電機啟動控制方式而言，主油泵電機軟啟動裝置的優(yōu)點主要有以下幾方面：

1、對整個系統(tǒng)來說，在結(jié)構(gòu)上采用電動機軟啟動器作為油泵電機控制輸出執(zhí)行元件，控制邏輯用PLC實現(xiàn)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。采用微機數(shù)字監(jiān)控和數(shù)字設(shè)定，便于維護控制，同時具有外部通信外控功能。

2、實現(xiàn)了電動機啟動過程的平滑漸進，減少啟動電流對快速轉(zhuǎn)運裝車系統(tǒng)電網(wǎng)沖擊，改善了啟動電流。

3、采用雙向可控硅啟動控制，啟動完成后，接觸器將可控硅短接，避免了接觸器直接控制電動機易發(fā)故障的發(fā)生。

4、軟啟動、軟停車方式，降低設(shè)備的振動和噪聲，減小對液壓傳系統(tǒng)動元件和機械設(shè)備沖擊。延長液壓系統(tǒng)及機械設(shè)備的使用壽命。

5、該裝置保護功能齊備，具有過流、過載、缺相等多種保護。

6、可視化控制盤，顯示功能完備，便于數(shù)字化參數(shù)設(shè)定，能及時全面了解設(shè)備運行情況。

三、電動機軟啟動器的工作原理

軟起動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。它的主要構(gòu)成是串接于被控三相電機與電力電源之間的三相反并聯(lián)閘管交流調(diào)壓器。以微處理器為核心，輔加相應(yīng)檢測電路，通過對功率器件即可控硅的控制，改變晶閘管的觸發(fā)角，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓，實現(xiàn)對電動機的平穩(wěn)啟動和停止。其基本的控制原理是采用電壓斜率的工作原理，控制輸出給電動機的電壓從可整定的初始值經(jīng)過可整定的斜率時間上升到電機所需全壓值。通過對起動電流閉環(huán)控制，任意設(shè)置穩(wěn)定的起動電流。在整個起動過程中，軟起動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導(dǎo)通，電機在額定電壓下工作。軟起動器是一種用毫安級電流控制達幾kA晶閘管的無觸點電力控制設(shè)備。它結(jié)合了電力電子、自動控制和單片機等技術(shù)，是一種全數(shù)字智能化三相異步電機啟動設(shè)備。這種基于微處理器基礎(chǔ)上的軟件化控制，不僅有一般的電機保護功能，還有雙斜坡啟動和預(yù)置低速運行、避免機械沖擊等特殊的工藝控制功能

四、AB Bulletin 150系列軟啟動器的工作原理及技術(shù)特性

美國AB公司生產(chǎn)的AB Bulletin 150系列軟啟動器采用微控制器標(biāo)準(zhǔn)，三相鼠籠感應(yīng)電動機。每個控制器有7種標(biāo)準(zhǔn)的工作模式。具有起動電流小，為額定運行電流的1～4倍，起動平穩(wěn)，對電網(wǎng)沖擊小等優(yōu)點；通過編程可實現(xiàn)全壓啟動，其輸出到電動機的電壓能在1/4S內(nèi)達到全壓。起動轉(zhuǎn)換為運行時無二次沖擊電流。

軟啟動器技術(shù)特性：

1、內(nèi)置SCR旁路/運行接觸器。達到最佳起動效果。

2、內(nèi)置電動機過載保護。

3、每一相上都有電流互感器。

因此，軟啟動器可以使裝車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)主油泵三相電動機實現(xiàn)平滑升壓起動，在實際工況中能大大減少起動電流對裝車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)配電電網(wǎng)的沖擊。保證主油泵電動機有效平穩(wěn)地起動，實現(xiàn)對裝車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的完整的保護功能，有效提高了裝車轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的可靠性。使用軟啟動器后，三相電機啟動電流明顯降低。而且，軟啟動器結(jié)構(gòu)緊湊，自動化程度高，安全可靠，故障率低，節(jié)省運行及維護費用。該軟啟動裝置應(yīng)用在廣州港、黃驊港裝車系統(tǒng)的主油泵后，主油泵運行狀況良好，從未發(fā)生由電控故障而引發(fā)的事故。

參考文獻

[1]戴戈.軟啟動器在工程上的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2014（27）.