軟啟動技術(shù)在電機控制中的應(yīng)用研究

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一、傳統(tǒng)啟動方式所影響的問題

1.1 全電壓直接啟動方法 在交流異步電動機控制中,全電壓直接啟動方法是最簡單的啟動方法。此啟動方法僅需要使用接觸器將電動機直接連接至電網(wǎng)即可啟動交流異步電動機。這種啟動方法的優(yōu)點是要求少且啟動速度快,但這種啟動方法也有許多缺點。由于全電壓直接啟動,因此啟動電流太大。在空載條件下,啟動電流遠(yuǎn)高于額定電流。在負(fù)載條件下,該值較高,這會對電網(wǎng)產(chǎn)生不利影響,使電網(wǎng)電壓降低并干擾其他電氣設(shè)備的正常運行。另外,當(dāng)電流值過高時,電動機的溫度會升高,會影響電動機的安全性能及降低使用壽命。傳統(tǒng)的全電壓直接啟動方法不僅在安全性能上具有巨大的隱患,而且在電動機啟動變壓器的容量、額定電壓降、功率等諸多方面都有很多限制。

1.2 降壓啟動方法 與全電壓直接啟動方法相比,降壓啟動方法可以減小啟動電流,但電動機的啟動轉(zhuǎn)矩也會變小。設(shè)備過載時,無法使用此啟動方法。常用的降壓方法有：星形/三角形啟動器、自耦變壓器降壓啟動、磁控軟啟動器和三角形啟動器等。如果在正常運行條件下定子繞組采用角形接法,則采用星形－三角形啟動裝置。該方法不需要太多的設(shè)備條件,并且控制過程的能量消耗低。但該方法的缺點是故障率很高,必須經(jīng)常維護和檢查,并且設(shè)備不能頻繁啟動。如果起動電流和轉(zhuǎn)矩值過高,也會妨礙電動機的運行。盡管自耦變壓器的啟動可以滿足不同的負(fù)載要求,但自耦變壓器的體積和重量太大,在啟動過程中會損失太多的材料,不穩(wěn)定的性能會導(dǎo)致頻繁的故障,并且維護成本太高。

二、軟啟動技術(shù)的優(yōu)勢

2.1 靈活的啟動方式 軟啟動在實際應(yīng)用中根據(jù)實際情況可以選擇不同的啟動方式,具有靈活性特點,同時,為了達(dá)到更加理想的啟動效果,工作人員也可以根據(jù)實際情況來進行啟動參數(shù)的設(shè)置,從而使電機在更為穩(wěn)定的狀態(tài)下運行,進一步實現(xiàn)對設(shè)備的保護。

2.2 全功能保護系統(tǒng) 軟啟動器不僅能提供過載保護,而且可提供各種操作故障狀態(tài)下的保護,諸如輸入/輸出缺相、電機堵轉(zhuǎn)、晶閘管短路及失壓、過壓、短路等保護。其中,內(nèi)置的過載保護功能可省去熱繼電器,使配電柜內(nèi)布線更加簡單、迅速；此外,不需增加任何傳感器或儀表,可讀取電機的運行參數(shù),如電流、電壓、功率、千瓦時及運行時間等。除了擁有強大的保護功能之外,軟啟動器還具有故障自診斷動能,大大減少了以往故障查找與檢修的時間,節(jié)省了人力。

2.3 啟動平穩(wěn)可靠 軟啟動器內(nèi)所蘊含的大電流是沒有觸點的,因而也就比較難發(fā)生接觸不良現(xiàn)象,電機的運行也就會非常平穩(wěn)。此外,軟啟動器一般配備可視化菜單,經(jīng)過設(shè)計師的精心設(shè)計,符合人性化的需求,工作人員可以非常方便地在菜單中讀取設(shè)備運行的有關(guān)參數(shù),變量,或者對設(shè)備運行進行人工控制。軟啟動器本身還可以添加網(wǎng)絡(luò)接口,真正做到自動化。這都極大地方便了電機的可操作性,出現(xiàn)問題時工作人員對于故障往往能夠一目了然,維修更有效率。

2.4 節(jié)能運行及延長使用壽命 隨著電機負(fù)載率的變化,軟啟動能自動調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速,使電機運行功率因素相應(yīng)提高,同時降低電機運行時的功率損耗,對經(jīng)常啟動且負(fù)載變化頻繁的電機,節(jié)能效果顯著,電機在負(fù)載到滿載范圍內(nèi)的最高綜合節(jié)電效果可達(dá)損耗的40%左右。電動機的軟啟動能有效降低啟動機械應(yīng)力,減少對傳動元件的機械沖擊,在液壓系統(tǒng)中能有效消除喘振或液擊問題,提高設(shè)備使用壽命。

三、軟啟動技術(shù)在電機控制中的應(yīng)用分析

3.1 軟啟動技術(shù) 軟啟動器在主回路大多選擇的是晶閘管調(diào)壓電路,也就是有六個晶閘管,每兩個晶閘管并聯(lián),然后再通過串接的方式連接在電機上,電機使用的三相供電。這種軟啟動的流程是：啟動器中的自動化控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收指令,隨后會自動開始計算過程,如果計算結(jié)果達(dá)到觸發(fā)要求,晶閘管就會發(fā)出信號,再遵照啟動器的規(guī)定模式對電壓進行調(diào)節(jié),實現(xiàn)了控制電機的啟動。結(jié)束啟動后,接觸器就會動作,晶閘管跳閘,使電動機可以直接參與到電網(wǎng)工作,極大降低了電能損失。

3.2 軟啟動在電機控制應(yīng)用方式 軟啟動的本質(zhì)是按照既定程序執(zhí)行降壓啟動。軟啟動器常用的啟動方法有：在輕負(fù)載下,可以使用限流啟動和電壓控制的啟動方式,其中電壓控制啟動方式在將啟動電壓降保持在穩(wěn)定范圍內(nèi)的同時,還可以盡可能地增加電動機的啟動轉(zhuǎn)矩,并大大縮短了啟動時間,這是輕負(fù)載下最有效,最合理的啟動方法。在重載下可以使用電壓斜坡啟動和轉(zhuǎn)矩控制啟動模式,其中轉(zhuǎn)矩控制啟動模式是最合理,最有效的重載啟動方法,它可以穩(wěn)定地驅(qū)動電動機系統(tǒng),并且對電網(wǎng)的影響很小,但該啟動方法仍存在一些缺點,即啟動過程太慢,花費時間長。

3.3 軟啟動技術(shù)在電機控制注意問題 在電機運行過程中,運用軟啟動技術(shù)時需要控制好沖擊力,因此,軟啟動技術(shù)對設(shè)備的質(zhì)量要求較高,必須具備很高的精密性。如果設(shè)備電流滿載,就需要選擇變頻軟啟動,這種方式不僅能夠調(diào)節(jié)好電壓還能夠在電流超載的情況下取得良好的啟動效果。

結(jié)束語

總之,雖然在交流異步電機的啟動中,全壓直接啟動方式和降壓啟動方式仍在大范圍應(yīng)用,但性能更加優(yōu)異的軟啟動技術(shù)正受到更多的認(rèn)可,在大多數(shù)情況下電機控制工作中,軟啟動技術(shù)相比傳統(tǒng)方式成本更低、效率更高,更大限度的開發(fā)電機潛能,增高生產(chǎn)工作的效率和質(zhì)量。