关键词:软启动器;电动机;智能系统
FAN Jing
（Department of Mechatronic Engineering , Xi’an University of Arts and Science , Xi’an 710065 , China）
Abstract : With the wide application of intelligent system , demand for the cont rol of the elect rical motor is becoming higher and higher. Detailed comparison was made of the selection and starter of the electrical motor. The design plan showed that asynchronous motor was the most reliable starting system by means of electrical soft starter.
Key words :soft starter ; electrical motor
智能控制技术的应用,给我们提出了很多要求. 如电网的波动性,执行机构的智能配套等,都要求越来越严格. 作为重要驱动执行机构的电动机,它的控制方式受到广大技术人员的高度重视. 既要为智能控制打下良好基础,又要降低电动机起动时对电网的冲击.
鼠笼型异步电动机电子软启动器的诞生给技术人员解决了这个问题. 它既能改变电动机的起动特性,保护拖动系统,更能保证电动机可靠起动,又能降低起动冲击,而且配有计算机通讯接口实现智能控制.
1 电动机起动方式的选择
作为应用最广泛的鼠笼型异步电动机,它采用降压起动的条件:一是电动机起动时,机械不能承受全压起动的冲击转矩;二是电动机起动时,其端电压不能满足规范要求;三是电动机起动时,影响其他负荷的正常运行.
笼型电机传统的减压起动方式有Y- Δ起动、自耦减压起动、电抗器起动等. 这些起动方式都属于有级减压起动,存在明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流. 目前最先进最流行的是电子软启动器.软起动与传统减压起动方式的不同之处是:
（1） 无冲击电流. 软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值.
（2） 恒流起动. 软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动.
（3） 根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流.
那么在应用电子软启动器时应考虑哪些问题呢? 做为软启动器首先要看它的起动性能和停车性能.目前的软启动器有5 种起动方式,如图1 所示.
限流起动是限制电动机的起动电流,它主要是用在轻载起动的负载降低起动压降,在起动时难以知道起动压降,不能充分利用压降空间,损失起动力矩,对电动机不利;斜坡电压起动是电压由小到大斜坡线性上升,它是将传统的降压起动从有级变成了无级,主要用在重载起动,它的缺点是初始转矩小,转矩特性抛物线型上升对拖动系统不利,且起动时间长有损于电机;转矩控制起动用在重载起动,它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升,它的优点是起动平滑,柔性好,对拖动系统有更好的保护,它的目的是保护拖动系统,延长拖动系统的使用寿命.同时降低电机起动时对电网的冲击,是最优的重载起动方式,它的缺点是起动时间较长;转矩加突跳控制起动与转矩控制起动相仿,不同的是在起动的瞬间用突跳转矩克服电机静转矩,然后转矩平滑上升,缩短起动时间. 但是,突跳会给电网发送尖脉冲,干扰其他负荷;电压控制起动是用在轻载起动的场合,在保证起动压降下发挥电动机的最大起动转矩,尽可能地缩短了起动时间,是最优的轻载软起动方式.
停车方式有3种:自由停车;软停车;制动停车. 电子软起动带来最大的停车好处就是软停车和制动停车. 软停车消除了由于自由停车带来的拖动系统反惯性冲击. 制动停车在一定的场合代替了反接制动停车.
2 软启动器工作原理与主电路图
软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间. 这种电路如三相全控桥式整流电路,主电路图见图2. 使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸. 待电机达到额定转速时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染. 软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转速逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击. 软启动与软停车的电压曲线见图3 ,4.
3 软启动器的应用
设计采用一拖二方案,见图5 ,即一台软启动器带两台水泵,可以依次启动,停止两台水泵. 一拖二方案主要特点是节约一台软启动器,减少了投资,充分体现了方案的经济性,实用性.
（1） 启动过程:首先选择一台电动机在软启动器拖动下按所选定的启动方式逐渐提升输出电压,达到工频电压后,旁路接触器接通. 然后,软启动器从该回路中切除,去启动下一台电机.
（2） 停止过程:先启动软启动器与旁路接触器并联运行,然后切除旁路,最后软启动器按所选定的停车方式逐渐降低输出电压直到停止.
4 结 论
通过论述,电动机的降压起动方式经过了“Y -Δ”起动器和自藕降压起动器到磁控式软启动器,目前又发展到电子软启动器. 所以在工程应用中,当电动机在直接起动不能满足要求时,首先考虑的是电子软启动器. 这是科技发展的历史阶段,是为今后的智能控制系统化打下良好基础的必然阶段.
[参 考 文 献]
[1 ] 莫正康. 半导体变流技术（2 版） [M] . 北京:机械工业出版社,2005.
[2 ] 邵群涛. 电机与拖动基础（5 版） [M] . 北京:机械工业出版社,2004.
