自耦變壓器式起動器比星形/三角形起動器提供了更多的控制手段,可以通過變壓器抽頭改變I段起動電壓(典型為65%和80%兩擋起動分接頭)。然而它的電壓是分級升高的,所以其性能受如下限制:
(1)電壓的階躍性變化(分級轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生)引起較大的電流和轉(zhuǎn)矩變動,同星形/三角形起動器性能限制“2”一樣會導(dǎo)致機(jī)械、電氣經(jīng)常性故障的發(fā)生。
(2)有限的輸出電壓種類(起動電壓分接頭數(shù)量有限),限制了理想起動電流的選擇。因?yàn)樽择钭儔浩魇狡饎悠骺刂剖鞘褂幂^額定電壓低的電壓級別進(jìn)行降壓起動,它控制的電機(jī)參數(shù)為電壓而非電流,所以當(dāng)電網(wǎng)電壓波動及負(fù)載變化(如排灌站水位落差變化)時,起動電流曲線將顯著偏離設(shè)計理想曲線,從而惡化起動性能,設(shè)備在較差的工況下將大大縮短使用壽命,增加維護(hù)成本。
電阻式起動器也能提供比星形/三角形起動器更好的起動控制。然而它同樣有一些性能、使用上的限制,包括:
(1)起動特性很難優(yōu)化。原因是制造起動器時電阻值是確定的,在使用中很難改變,雖然可以通過轉(zhuǎn)換分接頭來進(jìn)行分級起動,但當(dāng)級數(shù)較多時,勢必增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,而制造成本、故障率也將隨之大幅度提高,所以一般電阻式起動器均在2~5級間。這樣,加在電動機(jī)定子繞組上的電壓、電流等主要電量參數(shù)在分級起動時仍有很大的波動。
(2)頻繁起動場合下的起動特性不好。原因是在起動過程中電阻值會隨著電阻的溫度變化,在停止到再起動過程中需經(jīng)長時間冷卻過程。
(3)負(fù)載較大或起動時間較長的場合下的運(yùn)行特性變壞,原因是電阻值隨著電阻器溫度的變化而變化。
(4)在負(fù)載大小經(jīng)常變化的應(yīng)用場合(如排灌站水位落差變化較大),電阻式起動器不能提供理想的起動效果。
綜上所述,傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備均有諸多性能限制和使用限制,越來越難以適應(yīng)不斷發(fā)展的電動機(jī)復(fù)雜使用場合的起動需要。
2軟起動技術(shù)的工作原理
軟起動技術(shù)是在晶閘管斬波技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,利用晶閘管斬波技術(shù)進(jìn)行工頻電壓調(diào)節(jié)在50Hz正弦波每個半周內(nèi)固定時間(過零延時t1)給晶閘管VT1門極以一個觸發(fā)脈沖,則根據(jù)晶閘管特性,在觸發(fā)脈沖結(jié)束后,晶閘管將在半周內(nèi)剩余時間維持導(dǎo)通,直至電壓再次過零,這樣只要調(diào)節(jié)VT1觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時間,則輸出電壓u0將會在0~100%輸入電壓(ui)內(nèi)得到調(diào)節(jié)。如果將晶閘管斬波調(diào)壓技術(shù)應(yīng)用于三相電源,再加入現(xiàn)代電子技術(shù)如單片機(jī)控制技術(shù)等即可制成軟起動器,從而在大型三相鼠籠式交流異步電動機(jī)的起動上得以應(yīng)用。
軟起動電動機(jī)時的電壓、電流特性曲線見圖2.從電壓特性曲線u=f(t)可以看出,從起動開始軟起動器給交流異步電動機(jī)一個初始電壓Ust(Ust一般在10%~60%Ue間自由調(diào)整)并在用戶設(shè)定的起動時間Tst(Tst一般在1~60s范圍內(nèi)自由設(shè)定)內(nèi)將負(fù)載電壓均勻上升到電動機(jī)額定電壓Ue.由于軟起動器自身特有的限流功能,起動電流在起動期間始終不超過起動限制電流ILIM(ILIM一般在2~5Ie內(nèi)自由設(shè)定)。
為了比較起動外特性,在此給出了應(yīng)用中最常見的傳統(tǒng)起動方式———自耦變壓器降壓起動時的電壓、電流特性曲線。兩級起動的兩個階段均產(chǎn)生很大的起動沖擊電流,對電網(wǎng)形成沖擊,而兩個較大的級落電壓0→Ust與Ust→Ue又會發(fā)生非常大的轉(zhuǎn)矩突變,產(chǎn)生機(jī)械沖擊。而電動機(jī)軟起動時無論在電流曲線還是電壓曲線上看,均已將電沖擊及機(jī)械性沖擊減小到最低的程度。
3軟起動技術(shù)的應(yīng)用
用軟起動器組成軟起動控制系統(tǒng)可以采取兩種型式:在線式控制軟起動系統(tǒng)和旁路切換式軟起動系統(tǒng)。
在線式控制軟起動系統(tǒng)采取“一帶一”方式,即每一臺負(fù)載電動機(jī)的起動由相應(yīng)的軟起動器來完成,選用長期工作制的軟起動器,可以對電動機(jī)實(shí)現(xiàn)起動—運(yùn)行—停止的全過程控制,并且主接線及控制系統(tǒng)均很簡捷。
旁路切換式軟起動系統(tǒng)是多臺電動機(jī)共用同一臺軟起動器。當(dāng)一臺電動機(jī)起動完成后,旁路接觸器吸合將電動機(jī)轉(zhuǎn)為電網(wǎng)供電脫開軟起動器直接運(yùn)行,這樣軟起動器在完成一臺電動機(jī)的起動后可以再控制另一臺電動機(jī)的起動。旁路切換式軟起動系統(tǒng)在控制電動機(jī)臺數(shù)較多時可以大大降低系統(tǒng)成本,而且軟起動器均工作在短時工作制,可以大大降低軟起動器的故障率,不足的是增加了主接線及整個系統(tǒng)的復(fù)雜性。
隨著科技水平的發(fā)展,對電動機(jī)的控制機(jī)理和技術(shù)指標(biāo)要求越來越高,傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備已無法滿足各行業(yè)的需要。近年來,隨著軟起動設(shè)備逐步國產(chǎn)化,將使軟起動技術(shù)的應(yīng)用成為今后大型鼠籠型異步電動機(jī)起動方式的主流,并將最終取代傳統(tǒng)的起動方式,在排灌站水泵控制上得到全面的推廣。
(1)電壓的階躍性變化(分級轉(zhuǎn)換時產(chǎn)生)引起較大的電流和轉(zhuǎn)矩變動,同星形/三角形起動器性能限制“2”一樣會導(dǎo)致機(jī)械、電氣經(jīng)常性故障的發(fā)生。
(2)有限的輸出電壓種類(起動電壓分接頭數(shù)量有限),限制了理想起動電流的選擇。因?yàn)樽择钭儔浩魇狡饎悠骺刂剖鞘褂幂^額定電壓低的電壓級別進(jìn)行降壓起動,它控制的電機(jī)參數(shù)為電壓而非電流,所以當(dāng)電網(wǎng)電壓波動及負(fù)載變化(如排灌站水位落差變化)時,起動電流曲線將顯著偏離設(shè)計理想曲線,從而惡化起動性能,設(shè)備在較差的工況下將大大縮短使用壽命,增加維護(hù)成本。
電阻式起動器也能提供比星形/三角形起動器更好的起動控制。然而它同樣有一些性能、使用上的限制,包括:
(1)起動特性很難優(yōu)化。原因是制造起動器時電阻值是確定的,在使用中很難改變,雖然可以通過轉(zhuǎn)換分接頭來進(jìn)行分級起動,但當(dāng)級數(shù)較多時,勢必增加控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,而制造成本、故障率也將隨之大幅度提高,所以一般電阻式起動器均在2~5級間。這樣,加在電動機(jī)定子繞組上的電壓、電流等主要電量參數(shù)在分級起動時仍有很大的波動。
(2)頻繁起動場合下的起動特性不好。原因是在起動過程中電阻值會隨著電阻的溫度變化,在停止到再起動過程中需經(jīng)長時間冷卻過程。
(3)負(fù)載較大或起動時間較長的場合下的運(yùn)行特性變壞,原因是電阻值隨著電阻器溫度的變化而變化。
(4)在負(fù)載大小經(jīng)常變化的應(yīng)用場合(如排灌站水位落差變化較大),電阻式起動器不能提供理想的起動效果。
綜上所述,傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備均有諸多性能限制和使用限制,越來越難以適應(yīng)不斷發(fā)展的電動機(jī)復(fù)雜使用場合的起動需要。
2軟起動技術(shù)的工作原理
軟起動技術(shù)是在晶閘管斬波技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,利用晶閘管斬波技術(shù)進(jìn)行工頻電壓調(diào)節(jié)在50Hz正弦波每個半周內(nèi)固定時間(過零延時t1)給晶閘管VT1門極以一個觸發(fā)脈沖,則根據(jù)晶閘管特性,在觸發(fā)脈沖結(jié)束后,晶閘管將在半周內(nèi)剩余時間維持導(dǎo)通,直至電壓再次過零,這樣只要調(diào)節(jié)VT1觸發(fā)脈沖出現(xiàn)的時間,則輸出電壓u0將會在0~100%輸入電壓(ui)內(nèi)得到調(diào)節(jié)。如果將晶閘管斬波調(diào)壓技術(shù)應(yīng)用于三相電源,再加入現(xiàn)代電子技術(shù)如單片機(jī)控制技術(shù)等即可制成軟起動器,從而在大型三相鼠籠式交流異步電動機(jī)的起動上得以應(yīng)用。
軟起動電動機(jī)時的電壓、電流特性曲線見圖2.從電壓特性曲線u=f(t)可以看出,從起動開始軟起動器給交流異步電動機(jī)一個初始電壓Ust(Ust一般在10%~60%Ue間自由調(diào)整)并在用戶設(shè)定的起動時間Tst(Tst一般在1~60s范圍內(nèi)自由設(shè)定)內(nèi)將負(fù)載電壓均勻上升到電動機(jī)額定電壓Ue.由于軟起動器自身特有的限流功能,起動電流在起動期間始終不超過起動限制電流ILIM(ILIM一般在2~5Ie內(nèi)自由設(shè)定)。
為了比較起動外特性,在此給出了應(yīng)用中最常見的傳統(tǒng)起動方式———自耦變壓器降壓起動時的電壓、電流特性曲線。兩級起動的兩個階段均產(chǎn)生很大的起動沖擊電流,對電網(wǎng)形成沖擊,而兩個較大的級落電壓0→Ust與Ust→Ue又會發(fā)生非常大的轉(zhuǎn)矩突變,產(chǎn)生機(jī)械沖擊。而電動機(jī)軟起動時無論在電流曲線還是電壓曲線上看,均已將電沖擊及機(jī)械性沖擊減小到最低的程度。
3軟起動技術(shù)的應(yīng)用
用軟起動器組成軟起動控制系統(tǒng)可以采取兩種型式:在線式控制軟起動系統(tǒng)和旁路切換式軟起動系統(tǒng)。
在線式控制軟起動系統(tǒng)采取“一帶一”方式,即每一臺負(fù)載電動機(jī)的起動由相應(yīng)的軟起動器來完成,選用長期工作制的軟起動器,可以對電動機(jī)實(shí)現(xiàn)起動—運(yùn)行—停止的全過程控制,并且主接線及控制系統(tǒng)均很簡捷。
旁路切換式軟起動系統(tǒng)是多臺電動機(jī)共用同一臺軟起動器。當(dāng)一臺電動機(jī)起動完成后,旁路接觸器吸合將電動機(jī)轉(zhuǎn)為電網(wǎng)供電脫開軟起動器直接運(yùn)行,這樣軟起動器在完成一臺電動機(jī)的起動后可以再控制另一臺電動機(jī)的起動。旁路切換式軟起動系統(tǒng)在控制電動機(jī)臺數(shù)較多時可以大大降低系統(tǒng)成本,而且軟起動器均工作在短時工作制,可以大大降低軟起動器的故障率,不足的是增加了主接線及整個系統(tǒng)的復(fù)雜性。
隨著科技水平的發(fā)展,對電動機(jī)的控制機(jī)理和技術(shù)指標(biāo)要求越來越高,傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備已無法滿足各行業(yè)的需要。近年來,隨著軟起動設(shè)備逐步國產(chǎn)化,將使軟起動技術(shù)的應(yīng)用成為今后大型鼠籠型異步電動機(jī)起動方式的主流,并將最終取代傳統(tǒng)的起動方式,在排灌站水泵控制上得到全面的推廣。