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軟啟動(dòng)器以體積小，轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)、啟動(dòng)平穩(wěn)沖擊小并具有軟停機(jī)功能等優(yōu)點(diǎn)得到了越來(lái)越多的應(yīng)用，大有取代傳統(tǒng)的自耦減壓、星－角等啟動(dòng)器的趨勢(shì)。由于軟啟動(dòng)器是近年來(lái)新發(fā)展起來(lái)的啟動(dòng)設(shè)備，在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和使用方面還缺少指導(dǎo)性的規(guī)范與規(guī)程。我們?cè)谲泦?dòng)器的安裝、調(diào)試工作中也遇到了一些實(shí)際技術(shù)問(wèn)題。例如：不同啟動(dòng)負(fù)載軟啟動(dòng)器的選型、軟啟動(dòng)沖擊電流與過(guò)流保護(hù)定值的配合、軟啟動(dòng)設(shè)備容量與變壓器容量的關(guān)系等問(wèn)題。
一、軟啟動(dòng)器簡(jiǎn)介
目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的軟啟動(dòng)器主要有電子式、磁控式和自動(dòng)液體電阻式等類型。電子式以晶閘管調(diào)壓式為多數(shù)。變頻器在某種意義上也是一種軟啟動(dòng)器，而且是能夠真正地實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)的啟動(dòng)器，只是造價(jià)要高些。
晶閘管式軟啟動(dòng)器是串接在電源與電動(dòng)機(jī)之間的三組正反向并聯(lián)的晶閘管，通過(guò)微電腦控制觸發(fā)導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。晶閘管式軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式有斜坡電壓型、突跳加斜坡電壓型和限流型等可供選擇。
磁控式軟啟動(dòng)器是利用磁放大器原理制造的串聯(lián)在電源和電動(dòng)機(jī)之間的三相飽和電抗器構(gòu)成的軟啟動(dòng)裝置。啟動(dòng)時(shí)通過(guò)數(shù)字控制板調(diào)節(jié)磁放大器控制繞組的激磁電流，改變飽和電抗器的電抗值調(diào)節(jié)啟動(dòng)電壓降，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)。
不論晶閘管式軟啟動(dòng)器還是磁控式軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)時(shí)只能調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到控制啟動(dòng)時(shí)的電壓降、限制啟動(dòng)電流的目的。一般的軟啟動(dòng)器不能調(diào)節(jié)電源頻率，也就不能象變頻器那樣從零頻零壓開(kāi)始啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊啟動(dòng)。實(shí)際上軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)設(shè)備時(shí)還是要產(chǎn)生一定的沖擊電流的；斜坡電壓型控制軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)時(shí)的電壓、電流變化曲線見(jiàn)圖1所示。晶閘管式軟啟動(dòng)器采用斜坡電壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，開(kāi)始時(shí)要使軟啟動(dòng)器輸出一個(gè)初始電壓（初始電壓在80~280V之間可以調(diào)節(jié)），使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生足以克服機(jī)械設(shè)備的靜摩擦的初始轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)設(shè)備開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，啟動(dòng)電流為Is。在微電腦的控制下，繼續(xù)增加輸出電壓使電動(dòng)機(jī)加速。當(dāng)軟啟動(dòng)器的輸出電壓接近額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)就已達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，Is降為負(fù)荷電流In。啟動(dòng)時(shí)間t1結(jié)束時(shí)，軟啟動(dòng)器輸出額定電壓并發(fā)出旁路信號(hào)，使旁路接觸器閉合，軟啟動(dòng)器停止輸出電壓，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。軟啟動(dòng)的初始轉(zhuǎn)矩可以通過(guò)給定初始電壓和啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制啟動(dòng)電流在2~4.5倍電動(dòng)機(jī)額定電流以內(nèi)。
低壓軟啟動(dòng)器的停車方式主要有自由停車，軟停車，制動(dòng)停車三種。傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)停車方式常用自由停車，但有許多應(yīng)用場(chǎng)合，自由停車會(huì)產(chǎn)生很大問(wèn)題，如高層建筑的水泵系統(tǒng)，如果采用自由停車，會(huì)產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道、水泵損壞。因此利用軟停車可以消除自由停車帶來(lái)的這種反慣性沖擊。在停車時(shí)刻t2發(fā)出停車指令，電動(dòng)機(jī)的端子電壓從Un緩慢下降，在電壓下降瞬間電動(dòng)機(jī)電流會(huì)有一個(gè)小的電流沖擊，然后電動(dòng)機(jī)電流會(huì)隨電壓的下降而下降，直至電動(dòng)機(jī)停下來(lái)。
二、低壓軟啟動(dòng)器選用時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
2．1低壓軟啟動(dòng)柜電氣接線與元件排列
一般低壓軟啟動(dòng)柜的電氣接線如圖2所示。柜內(nèi)電氣元件按圖示順序排列，作到主接線簡(jiǎn)短不交叉，便于銅排連接。軟啟動(dòng)器安裝在接觸器的右側(cè)不受其他元件發(fā)熱的影響。軟啟動(dòng)器與控制柜邊壁及其他元件間距要求≥100mm，方便軟啟動(dòng)器散熱。
2．2軟啟動(dòng)器選型
除了技術(shù)、性能、價(jià)格比較外，還要考慮設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)容量、設(shè)備啟動(dòng)負(fù)荷輕重、啟動(dòng)頻繁程度等具體條件。
對(duì)于水泵類啟動(dòng)負(fù)載較輕的設(shè)備，可選擇功能簡(jiǎn)單、價(jià)格較低、操作方便的軟啟動(dòng)器。這類設(shè)備根據(jù)電動(dòng)機(jī)額定功率，選用樣本規(guī)定的相同容量的軟啟動(dòng)器就能滿足需要。對(duì)于大型風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)等啟動(dòng)負(fù)荷比較重的設(shè)備，應(yīng)該選用啟動(dòng)功能比較多、有限流啟動(dòng)功能、自身保護(hù)比較齊全的軟啟動(dòng)器。尤其功率比較大的設(shè)備（200KW以上），最好選用啟動(dòng)功能比較全的高性能軟啟動(dòng)器。
2．3隔離器和熔斷器選擇
軟啟動(dòng)柜中的隔離電器，可以選用隔離開(kāi)關(guān)也可以選用具有隔離功能的塑殼斷路器。小功率軟啟動(dòng)柜宜選用隔離開(kāi)關(guān)熔斷器組合的刀熔開(kāi)關(guān)。不但起到隔離保護(hù)作用，還可以降低工程造價(jià)。隔離開(kāi)關(guān)的額定電流大于電動(dòng)機(jī)額定電流就可以滿足運(yùn)行要求。
由于軟啟動(dòng)器中晶閘管的浪涌焦耳積分（I2t）值有限，選用斷路器做短路保護(hù)裝置不能有效保護(hù)晶閘管元件。建議選用快速熔斷器做短路保護(hù)裝置�？焖偃蹟嗥骺蛇x用aR或NGT型半導(dǎo)體保護(hù)熔斷器。選用快速熔斷器一般不用做分?jǐn)嗄芰πｒ?yàn)，因?yàn)閍R型熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰?0KA，NGT快速熔斷器的分?jǐn)嗄芰?20KA，能夠滿足一般配電工程需要。另外熔斷器還有限流功能，對(duì)晶閘管的保護(hù)要比斷路器可靠。
快速熔斷器的額定電流的選用原則是設(shè)備啟動(dòng)時(shí)不會(huì)熔斷，設(shè)備安裝處發(fā)生最小短路電流時(shí)必須可靠熔斷。具體選用時(shí)可根據(jù)設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，查閱熔斷器制造廠提供的熔斷器時(shí)間—電流特性曲線、I2t值及晶閘管的I2t值進(jìn)行計(jì)算選擇。在缺少上述資料時(shí)也可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算選用：
Ifn≥(1.8~2.0)*Ie(A)
Ifn—快速熔斷器額定電流(A)
Ie—電動(dòng)機(jī)額定電流(A)
2．4旁路接觸器的選擇
軟啟動(dòng)結(jié)束時(shí)電動(dòng)機(jī)已在額定電壓上運(yùn)行，所以按電動(dòng)機(jī)的額定電流選用交流接觸器就能滿足要求。要注意的是在配柜接線時(shí)，作到軟啟動(dòng)器與接觸器同相連接，不要接錯(cuò)相序。
2．5過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置的選擇
軟啟動(dòng)裝置的過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置應(yīng)該選用具有過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)和溫度補(bǔ)償功能的熱過(guò)載繼電器。具體選用時(shí)，要使電動(dòng)機(jī)的工作電流在熱元件整定電流范圍以內(nèi)。工作時(shí)容易過(guò)載的設(shè)備，要使電動(dòng)機(jī)的額定電流值靠近熱元件整定電流范圍的下限。
2．6變壓器負(fù)載能力及保護(hù)整定值校驗(yàn)
在軟啟動(dòng)裝置選用時(shí)除注意上述要求外，還要注意為設(shè)備供電的變壓器的負(fù)載能力。如果事前變壓器已接近滿載，要慎重選用軟啟動(dòng)設(shè)備。尤其是要增設(shè)功率比較大的設(shè)備時(shí)，更要核對(duì)校驗(yàn)變壓器的荷載能力和保護(hù)的整定值；
增加軟啟動(dòng)設(shè)備后，變壓器二次側(cè)斷路器的短路短延時(shí)脫扣器的整定值Ir2為：
Ir2≥1.1(IL+1.35*K*Ie) A
式中：IL—變壓器正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流 A
K—新增加軟啟動(dòng)設(shè)備的啟動(dòng)電流與電動(dòng)機(jī)額定電流的比值（見(jiàn)表1）；
Ie—新增加電動(dòng)機(jī)的額定電流 A。
計(jì)算出的Ir2應(yīng)小于變壓器二次側(cè)斷路器現(xiàn)在的實(shí)際短路短延時(shí)脫扣器的整定值；否則，在新增加設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，變壓器二次側(cè)斷路器要分?jǐn)嗵l。造成軟啟動(dòng)器選用失敗。
表1典型設(shè)備軟啟動(dòng)效果及啟動(dòng)電流參考值
三、典型應(yīng)用
例：某市第二熱源廠新增四臺(tái)250KW循環(huán)泵，兩臺(tái)工作兩臺(tái)備用，變壓器容量1250kVA，10/0.4kV，為降低電機(jī)啟動(dòng)電流及避免增容投資過(guò)大，我們根據(jù)用戶要求采用軟啟動(dòng)器。由于該負(fù)荷為水泵類，啟動(dòng)不是很頻繁，所以采用性價(jià)比較優(yōu)的cmc-L250型軟啟動(dòng)器。隔離開(kāi)關(guān)采用HD17-630/3，熔斷器采用NT4-1250A，旁路接觸器采用CJ29-500/3，熱繼電器采用JRS2-630/3。兩年來(lái)運(yùn)行正常，能夠很好的滿足用戶要求。
四、調(diào)整與試車
軟啟動(dòng)控制柜安裝完成后要進(jìn)行認(rèn)真地檢查。按設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)接線是否正確，連接是否可靠。因?yàn)榫чl管等電子器件不允許做絕緣電阻測(cè)試，所以只能用數(shù)字萬(wàn)用表高阻檔檢查軟啟動(dòng)器中晶閘管的絕緣情況。新的軟啟動(dòng)器（冷態(tài)時(shí)）每組晶閘管輸入輸出端子間測(cè)量電阻值應(yīng)指示1.3MΩ左右，相間（相間未接控制回路時(shí)）、相對(duì)地測(cè)量電阻值應(yīng)該指示無(wú)窮大。檢查確認(rèn)無(wú)誤后，在軟啟動(dòng)器輸出端接上一臺(tái)小功率電動(dòng)機(jī)并設(shè)定啟動(dòng)方式、初始電壓、啟動(dòng)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間等技術(shù)參數(shù)。在電動(dòng)機(jī)與軟啟動(dòng)器連接前，必須用500V絕緣電阻測(cè)試器檢查電動(dòng)機(jī)和電纜的絕緣狀態(tài)。只有絕緣電阻符合有關(guān)規(guī)定，才準(zhǔn)許將電動(dòng)機(jī)連接到軟啟動(dòng)器輸出端進(jìn)行啟動(dòng)試驗(yàn)。第一次軟啟動(dòng)前要對(duì)機(jī)械進(jìn)行人力盤(pán)車，檢查機(jī)械有無(wú)“卡堵”現(xiàn)象，然后進(jìn)行設(shè)備啟動(dòng)試驗(yàn)并調(diào)節(jié)好啟動(dòng)參數(shù)后，就可以交付使用了。
總之，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大而且可以調(diào)節(jié)、設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間短、有軟停機(jī)功能、元件少維修量小，能夠完成比較困難的設(shè)備的啟動(dòng)，是性能比較好的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制設(shè)備，應(yīng)該得到推廣應(yīng)用。
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