西門子3RW3018-2BB14

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上海晉營自動(dòng)化科技有限公司
 
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上海市松江區(qū)翔昆路150號(hào)

SIRIUS 3RW30 軟起動(dòng)器通過可變相位控制降低了電機(jī)電壓，并將其從可選擇的開始電壓以斜坡模式上升至電源電壓。起動(dòng)時(shí)，這些設(shè)備限制了轉(zhuǎn)矩以及電流，并可防止直接起動(dòng)或星-三角形起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊。這樣，機(jī)械負(fù)載和電源電壓壓降能夠可靠的得到降低。軟起動(dòng)降低了連接設(shè)備的應(yīng)力，減少了磨損，因此*生產(chǎn)時(shí)間較長。可選的起動(dòng)值意味著軟起動(dòng)器可單獨(dú)調(diào)整至有問題應(yīng)用的需求，且不像星-三角形起動(dòng)器限制在具有固定電壓比的兩級(jí)啟動(dòng)。SIRIUS 3RW30 軟起動(dòng)器在對(duì)空間需求小上具有突出特性。集成式旁通觸點(diǎn)意味著電機(jī)起動(dòng)后，在交易時(shí)無需考慮功率半導(dǎo)體（晶閘管）的功耗。從而降低了熱損失，使設(shè)計(jì)更加緊湊，且無需外部旁通電路。

可提供多種型號(hào)的 SIRIUS 3RW30 軟起動(dòng)器：

標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)用于定速三相電機(jī)，規(guī)格 S00、S0、S2 和 S3，帶集成旁通接觸系統(tǒng)型號(hào)用于 22.5 mm 外殼內(nèi)的定速三相電機(jī)，無旁通起動(dòng)器額定功率達(dá) 55 kW（400 V 時(shí)），可用于三相電網(wǎng)中的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。該款軟起動(dòng)器具有尺寸小、功耗低和易于調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。

功能性

緊湊型 SIRIUS 3RW30 軟起動(dòng)器所需的空間僅為用于比較額定值 wye-delta 起動(dòng)的接觸器所需空間的三分之一。這不僅節(jié)約了控制柜和標(biāo)準(zhǔn)安裝導(dǎo)軌的空間，還*省去了 wye-delta 起動(dòng)器所需的布線工作。這對(duì)于高電機(jī)額定值尤為明顯，這些高額定值極少用作高技術(shù)解決方案。同時(shí)，連接起動(dòng)器和電機(jī)所需的電纜從六根減少到三根。緊湊的外形尺寸、短起動(dòng)時(shí)間、簡單布線和快速調(diào)試使得軟起動(dòng)器具有明顯的成本優(yōu)勢(shì)。這些軟起動(dòng)器的旁通觸點(diǎn)在工作時(shí)由一個(gè)集成固態(tài)滅弧系統(tǒng)保護(hù)。從而在故障時(shí)可防止對(duì)旁通觸點(diǎn)的破壞，如線圈操作機(jī)構(gòu)或主操作彈簧的短暫的控制電壓故障、機(jī)械震動(dòng)或與壽命相關(guān)的部件缺陷。新設(shè)備系列采用“極性平衡”控制方法，用于保護(hù)兩相控制的軟起動(dòng)器中的直流部件。對(duì)于兩相控制軟起動(dòng)器，來自兩個(gè)控制相位重疊的電流會(huì)流經(jīng)未受控制的相位。這也是導(dǎo)致電機(jī)軟起動(dòng)中三相電流非對(duì)稱分布的物理原因。這雖然不受影響，但在大多數(shù)應(yīng)用中仍不可忽視。控制功率半導(dǎo)體不僅導(dǎo)致不對(duì)稱，在起動(dòng)電壓低于電機(jī)起動(dòng)電壓值的 50 % 時(shí)，還導(dǎo)致之前提到的直流部件產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。用于這些軟起動(dòng)器的控制方法省去了軟起動(dòng)相位的直流部件，并防止了可能產(chǎn)生的制動(dòng)扭矩。

西門子3RW3018-2BB14  電 話：（同號(hào)）

該方法創(chuàng)建了在速度、扭矩和電流上升上*的電機(jī)軟起動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的緩和兩相起動(dòng)。同時(shí)，起動(dòng)操作的聲音質(zhì)量與三相控制軟起動(dòng)器接近。可通過電機(jī)軟起動(dòng)期間不同極性半波電流的持續(xù)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)和均衡來實(shí)現(xiàn)。因此命名為“極性平衡”。電壓斜坡軟起動(dòng)；起動(dòng)電壓的調(diào)節(jié)范圍 Us 為 40% 至 *，斜坡時(shí)間 tR 為 0s ~ 20s。集成式旁通接觸系統(tǒng)，可zui小化功率損失使用兩個(gè)電位計(jì)設(shè)置安裝與調(diào)試簡單電源電壓為 50/60 Hz，200 ~ 480 V兩個(gè)控制電壓型號(hào) 24 V AC/DC 和 110 - 230 V AC/DC寬溫度范圍，從 -25 ~ +60 ℃內(nèi)置輔助觸點(diǎn)確保用戶友好控制，并可在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)一步處理。

組態(tài)3RW 固態(tài)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)用于簡便啟動(dòng)條件中。在異常條件或增大開關(guān)頻率的情況下，可能有必要選擇一個(gè)較大的設(shè)備。如果起動(dòng)時(shí)間較長，必要時(shí)必須選用用于較重起動(dòng)負(fù)載的過載繼電器。*使用 PTC 傳感器

不允許在電機(jī)饋電線內(nèi) SIRIUS 3RW 軟起動(dòng)器和電機(jī)之間使用電容性元件（如，不能使用無功補(bǔ)償設(shè)備）。此外，無論是用于無功補(bǔ)償?shù)撵o態(tài)系統(tǒng)，還是動(dòng)態(tài) PFC（功率因數(shù)校正），在啟動(dòng)時(shí)和軟起動(dòng)器斜降時(shí)都不能并行操作。這對(duì)于防止補(bǔ)償設(shè)備和/或軟起動(dòng)器發(fā)生故障來說十分重要。主電路的所有元件（比如熔斷器，開關(guān)設(shè)備和過載繼電器）應(yīng)該按照在加載短路時(shí)直接起動(dòng)的情況下相應(yīng)的進(jìn)行選型。熔斷器，開關(guān)設(shè)備和過載繼電器必須單獨(dú)訂購。請(qǐng)遵守在技術(shù)數(shù)據(jù)中的zui大開關(guān)頻率。

注：
在接通感應(yīng)電機(jī)時(shí)，所有類型的起動(dòng)器上（直接起動(dòng)器、星-三角起動(dòng)器、軟起動(dòng)器）通常都會(huì)產(chǎn)生電壓降。饋電變壓器的尺寸必須能達(dá)到這樣的效果：啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，所發(fā)生的電壓降不能超出允許公差的范圍。 如果饋電變壓器確定尺寸時(shí)邊沿較小，則從一個(gè)獨(dú)立電路（都不依賴于主電壓）將控制電壓饋入，以便防止可能發(fā)生將軟起動(dòng)器切斷的情形。

1、在調(diào)試過程中出現(xiàn)起動(dòng)報(bào)缺相故障，軟起動(dòng)器故障燈亮，電機(jī)沒反應(yīng)。出現(xiàn)故障的原因可能是：

① 起動(dòng)方式采用帶電方式時(shí)，操作順序有誤。(正確操作順序應(yīng)為先送主電源，后送控制電源)
② 電源缺相，軟起動(dòng)器保護(hù)動(dòng)作。(檢查電源)
③ 軟起動(dòng)器的輸出端未接負(fù)載。(輸出端接上負(fù)載后軟起動(dòng)器才能正常工作)

2、用戶在使用過程中出現(xiàn)起動(dòng)完畢，旁路接觸器不吸合現(xiàn)象。故障原因可能是：
① 在起動(dòng)過程中，保護(hù)裝置因整定偏小出現(xiàn)誤動(dòng)作。(將保護(hù)裝置重新整定即可)
② 在調(diào)試時(shí)，軟起動(dòng)器的參數(shù)設(shè)置不合理。(主要針對(duì)的是55KW以下的軟起動(dòng)器，對(duì)軟起動(dòng)器的參數(shù)重新設(shè)置)
③ 控制線路接觸不良。(檢查控制線路)

  電 話：（同號(hào)）

3、用戶在起動(dòng)過程中，偶爾有出現(xiàn)跳空氣開關(guān)的現(xiàn)象。故障原因有：
① 空氣開關(guān)長延時(shí)的整定值過小或者是空氣開關(guān)選型和電機(jī)不配。(空氣開關(guān)的參數(shù)適量放大或者空氣開關(guān)重新選型)
② 軟起動(dòng)器的起始電壓參數(shù)設(shè)置過高或者起動(dòng)時(shí)間過長。(根據(jù)負(fù)載情況將起始電壓適當(dāng)調(diào)小或者起動(dòng)時(shí)間適當(dāng)縮短)
③ 在起動(dòng)過程中因電網(wǎng)電壓波動(dòng)比較大，易引起軟起動(dòng)器發(fā)出錯(cuò)誤指令，出現(xiàn)提前旁路現(xiàn)象。(建議用戶不要同時(shí)起動(dòng)大功率的電機(jī))
④ 起動(dòng)時(shí)滿負(fù)載起動(dòng)。(起動(dòng)時(shí)盡量減輕負(fù)載)
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4、用戶在使用軟起動(dòng)器時(shí)出現(xiàn)顯示屏無顯示或者是出現(xiàn)亂碼，軟起動(dòng)器不工作。故障原因可能是：
① 軟起動(dòng)器在使用過程中因外部元件所產(chǎn)生的震動(dòng)使軟起動(dòng)器內(nèi)部連線震松。(打開軟起動(dòng)器的面蓋將顯示屏連線重新插緊即可)
② 軟起動(dòng)器控制板故障。(和廠家更換控制板)

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5、軟起動(dòng)器在起動(dòng)時(shí)報(bào)故障，軟起動(dòng)器不工作，電機(jī)沒有反應(yīng)。故障原因可能為：
① 電機(jī)缺相。(檢查電機(jī)和外圍電路)
② 軟起動(dòng)器內(nèi)主元件可控硅短路。(檢查電機(jī)以及電網(wǎng)電壓是否有異常。和廠家更換可控硅)
③ 濾波板擊穿短路。(更換濾波板即可)

6、軟起動(dòng)器在起動(dòng)負(fù)載時(shí)，出現(xiàn)起動(dòng)超時(shí)現(xiàn)象。軟起動(dòng)器停止工作，電機(jī)自由停車。故障原因有：
① 參數(shù)設(shè)置不合理。(重新整定參數(shù)，起始電壓適當(dāng)升高，時(shí)間適當(dāng)加長)
② 起動(dòng)時(shí)滿負(fù)載起動(dòng)。(起動(dòng)時(shí)應(yīng)盡量減輕負(fù)載)

7、在起動(dòng)過程中，出現(xiàn)電流不穩(wěn)定，電流過大。原因可能有：
① 電流表指示不準(zhǔn)確或者與互感器不相匹配。(更換新的電流表)
② 電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，波動(dòng)比較大，引起軟起動(dòng)器誤動(dòng)作。(和廠家更換控制板)
③ 軟起動(dòng)器參數(shù)設(shè)置不合理。(重新整定參數(shù))

8、軟起動(dòng)器出現(xiàn)重復(fù)起動(dòng)。故障原因有：
① 在起動(dòng)過程中外圍保護(hù)元件動(dòng)作，接觸器不能吸合，導(dǎo)致軟起動(dòng)器出現(xiàn)重復(fù)起動(dòng)。(檢查外圍元件和線路)

9、在起動(dòng)時(shí)出現(xiàn)過熱故障燈亮,軟起動(dòng)器停止工作：
① 起動(dòng)頻繁，導(dǎo)致溫度過高，引起軟起動(dòng)器過熱保護(hù)動(dòng)作。(軟起動(dòng)器的起動(dòng)次數(shù)要控制在每小時(shí)不超過6次，特別是重負(fù)載一定要注意)
② 在起動(dòng)過程中，保護(hù)元件動(dòng)作，使接觸器不能旁路，軟起動(dòng)器長時(shí)間工作，引起保護(hù)動(dòng)作。(檢查外圍電路)
③ 負(fù)載過重起動(dòng)時(shí)間過長引起過熱保護(hù)。(起動(dòng)時(shí)，盡可能的減輕負(fù)載)
④ 軟起動(dòng)器的參數(shù)整定不合理。時(shí)間過長，起始電壓過低。(將起始電壓升高)
⑤ 軟起動(dòng)器的散熱風(fēng)扇損壞，不能正常工作。(更換風(fēng)扇)

10、可控硅損壞：
① 電機(jī)在起動(dòng)時(shí)，過電流將軟起動(dòng)器擊穿。(檢查軟起動(dòng)器功率是否與電機(jī)的功率相匹配，電機(jī)是否是帶載起動(dòng))
② 軟起動(dòng)器的散熱風(fēng)扇損壞。(更換風(fēng)扇)
③ 起動(dòng)頻繁，高溫將可控硅損壞。(控制起動(dòng)次數(shù))
④ 濾波板損壞(更換損壞元件) 輸入缺相，引起此故障的因素有很多：
- 檢查進(jìn)線電源與電機(jī)進(jìn)線是否有松脫；
- 輸出是否接有負(fù)載，負(fù)載與電機(jī)是否匹配；
- 用萬用表檢測(cè)軟啟動(dòng)器的模塊或可控硅是否擊穿，及他們的觸發(fā)門極電阻是否符合正常情況下的要求(一般在20-30歐左右) ；
- 內(nèi)部的接線插座是否松脫。

本文主要介紹了軟啟動(dòng)器工作原理與主電路圖，軟啟動(dòng)器的選擇及應(yīng)用。

1 軟啟動(dòng)器工作原理與主電路圖
                 
軟啟動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見圖1。使用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，避免啟動(dòng)過流跳閘。待達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，啟動(dòng)過程結(jié)束，軟啟動(dòng)器自動(dòng)用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動(dòng)器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動(dòng)器同時(shí)還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動(dòng)過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。軟啟動(dòng)與軟停車的電壓曲線見圖2，3。

2 軟啟動(dòng)器的選用
（1） 選型：目前市場(chǎng)上常見的軟啟動(dòng)器有旁路型、無旁路型、節(jié)能型等。根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇不同型號(hào)的軟啟動(dòng)器。
旁路型：在電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的軟啟動(dòng)器，降低晶閘管的熱損耗，提高其工作效率。也可以用一臺(tái)軟啟動(dòng)器去啟動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。
無旁路型：晶閘管處于全導(dǎo)通狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)工作于全壓方式，忽略電壓諧波分量，經(jīng)常用于短時(shí)重復(fù)工作的電動(dòng)機(jī)。
節(jié)能型：當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)荷較輕時(shí)，軟啟動(dòng)器自動(dòng)降低施加于電動(dòng)機(jī)定子上的電壓，減少電動(dòng)機(jī)電流勵(lì)磁分量，提高電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)。
（2） 選規(guī)格：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱功率，電流負(fù)載性質(zhì)選擇啟動(dòng)器，一般軟啟動(dòng)器容量稍大于電動(dòng)機(jī)工作電流，還應(yīng)考慮保護(hù)功能是否完備，例如：缺相保護(hù)、短路保護(hù)、過載保護(hù)、逆序保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)等。

3 Alt48軟啟動(dòng)器的特點(diǎn)
Alt48軟啟動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)采用技術(shù)的轉(zhuǎn)矩控制。轉(zhuǎn)矩斜坡上升更快速，損耗更低。具有電動(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)器綜合保護(hù)功能，能全時(shí)連續(xù)檢測(cè)電機(jī)電流，提供電機(jī)可靠和完整保護(hù)，這種保護(hù)功能在啟動(dòng)結(jié)束旁路后仍能起作用，這是其它軟啟動(dòng)器都不具備的。
Alt48在保持加速力矩的同時(shí)，實(shí)時(shí)計(jì)算定子和轉(zhuǎn)子的功率。在整個(gè)加速周期連續(xù)計(jì)算電機(jī)功率因數(shù)和定子損耗，通過檢測(cè)電壓和電流來計(jì)算功率因數(shù)，并扣除定子損耗，得到實(shí)際的轉(zhuǎn)子功率和電機(jī)力矩。
4 Alt48軟啟動(dòng)器的應(yīng)用

簡述了大中型電動(dòng)機(jī)新型控制啟動(dòng)裝置軟啟動(dòng)器的原理、功能和特點(diǎn)，以及在丹江口水電站中的應(yīng)用情況，并針對(duì)軟啟動(dòng)口出現(xiàn)的問題提出了改進(jìn)意見和觀點(diǎn)，對(duì)于完善軟啟動(dòng)器在該領(lǐng)域的控制功能和普及應(yīng)用將起到積極作用。

傳統(tǒng)的大中型電動(dòng)機(jī)控制裝置采用的是接觸器、磁力啟動(dòng)器直接啟停方式，缺點(diǎn)是控制方式簡單、不靈活，對(duì)系統(tǒng)沖擊較大且控制元件易損壞，維護(hù)工作量大。

隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的日趨成熟，近年來一種以計(jì)算機(jī)為核心，采用雙向可控硅為主控回路的智能化新型控制器“軟啟動(dòng)器”已普遍應(yīng)用于該領(lǐng)域，它以控制方式靈活簡便，對(duì)系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易損壞以及維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)正逐步取代傳統(tǒng)的控制裝置。當(dāng)然新產(chǎn)品應(yīng)用總會(huì)暴露出一些不足，本文以丹江口電廠使用的軟啟動(dòng)器為基礎(chǔ)，對(duì)其在3年中的運(yùn)行情況及暴露出的問題進(jìn)行探討，從生產(chǎn)角度提出幾點(diǎn)改進(jìn)建議使其控制功能更加完善，供生產(chǎn)廠家及同行們參考。

1 軟啟動(dòng)器的功能及特點(diǎn)

1．1應(yīng)用情況

丹江電廠20m3空壓機(jī)系統(tǒng)是機(jī)組調(diào)相、檢修和其它用氣設(shè)備的氣源，由2臺(tái)空壓機(jī)和4個(gè)儲(chǔ)氣罐構(gòu)成，工作氣壓為0．6～0．8MPa，空壓機(jī)的電機(jī)容量為132kW，額定電流272A。2套獨(dú)立的控制系統(tǒng)各控制1臺(tái)空壓機(jī)，運(yùn)行已20多年，設(shè)備老化嚴(yán)重，故障率高。受當(dāng)時(shí)科技水平的限制，邏輯控制回路由繼電器構(gòu)成，啟動(dòng)方式為傳統(tǒng)的頻敏電阻降壓方式，啟動(dòng)電機(jī)執(zhí)行元件是接觸器。控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障點(diǎn)多，對(duì)電機(jī)保護(hù)功能不全，啟動(dòng)電流大，對(duì)廠用電有較大的沖擊，不利于其它設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。1997年初對(duì)該系統(tǒng)改造時(shí)，應(yīng)用了軟啟動(dòng)器。新控制系統(tǒng)解決了原控制系統(tǒng)存在的諸多問題，且有利于同正著手全面改造的新計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)接口，為提高全廠綜合自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)減人增效打下了基礎(chǔ)。

  電 話：（同號(hào)）

1．2軟啟動(dòng)器

軟啟動(dòng)器主要由CPU為8096的主控板、驅(qū)動(dòng)板、電機(jī)主控制回路及控制面板構(gòu)成。軟啟動(dòng)器具有控制功能、電機(jī)保護(hù)功能以及顯示、報(bào)警、參數(shù)設(shè)置功能。

1．2．1控制功能模式

收到外部啟、停命令后，按照預(yù)先設(shè)定的啟、停方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。可選的啟、停控制模式有以下幾種：

（1）限流軟啟動(dòng)控制模式：如圖1所示，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，其輸出電壓從零迅速增加，直至輸出電流達(dá)到設(shè)定的電流限幅值Ｉm，然后保證輸出電流在不大于該值的情況下，電壓逐漸升高，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，完成啟動(dòng)過程。

（2）電壓斜坡啟動(dòng)控制模式:如圖2所示，U1為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需zui小轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的初始電壓。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，軟啟動(dòng)器的輸出電壓迅速上升到整定值U1，然后按設(shè)定的速率逐漸增加，直至達(dá)到電網(wǎng)電壓后，接觸器吸合，啟動(dòng)過程完成。

（3）停車模式：電動(dòng)機(jī)按所設(shè)定的速率逐漸減速直到*停機(jī)。

（4）自由停車：電動(dòng)機(jī)不受控制地依慣性自由停機(jī)。
（5）點(diǎn)動(dòng)功能：在該方式的控制下，軟啟動(dòng)器輸出電壓迅速增加至初始電壓U1，并保持該輸出電壓值。

1．2．2電機(jī)保護(hù)功能

軟啟動(dòng)器的電機(jī)保護(hù)功能有：相序保護(hù)、缺相保護(hù)、啟動(dòng)過流保護(hù)、運(yùn)行過流保護(hù)、運(yùn)行過載保護(hù)及電動(dòng)機(jī)長時(shí)間不能完成啟動(dòng)過程保護(hù)。

軟啟動(dòng)器的保護(hù)功能動(dòng)作時(shí)，軟啟動(dòng)器將產(chǎn)生停機(jī)輸出，并在控制面板上直接顯示其原因。

1．2．3顯示、報(bào)警和參數(shù)設(shè)置功能

在軟啟動(dòng)器的控制面板上，可顯示電機(jī)電流、報(bào)警信號(hào)及設(shè)定的參數(shù)值；以數(shù)字形式設(shè)置電機(jī)保護(hù)值、電機(jī)運(yùn)行方式；手動(dòng)操作啟、停電機(jī)。

軟啟動(dòng)器的工作原理是：軟啟動(dòng)器收到啟動(dòng)命令后，便按所設(shè)定的啟動(dòng)方式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，確定可控硅的觸發(fā)輸出電壓信號(hào)，以控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程完成后，軟啟動(dòng)器便控制交流接觸器吸合，短接所有可控硅，使電動(dòng)機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行，避免不必要的能源損耗。圖3為軟啟動(dòng)器的原理圖。

1．3應(yīng)用于丹江口電廠的軟啟動(dòng)器

1．3．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括軟啟動(dòng)器、可編程控制器、壓力傳感器、進(jìn)氣電磁閥。

1．3．2系統(tǒng)主要功能

（1）控制功能

自動(dòng)／手動(dòng)控制空壓機(jī)啟、停。控制方式通過工作方式切換開關(guān)選擇。

自動(dòng)工作方式時(shí)，根據(jù)氣罐氣壓的變化自動(dòng)啟停空壓機(jī)。手動(dòng)方式時(shí)可編程控制器退出運(yùn)行，在軟啟動(dòng)器控制面板上手動(dòng)操作啟停空壓機(jī)。根據(jù)20m3空壓機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際情況，選擇電機(jī)的啟停方式是限流軟啟動(dòng)和軟停車。

（2）保護(hù)功能

保護(hù)功能涉及整個(gè)空壓機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生一級(jí)氣缸氣壓過高／低、油缸壓力過高／低、排氣溫度過高以及斷相、相序錯(cuò)、電機(jī)過流、過載等任一異常時(shí)，保護(hù)動(dòng)作自動(dòng)停機(jī)。

（3）監(jiān)、報(bào)警功能

實(shí)時(shí)監(jiān)系統(tǒng)的運(yùn)行工況，在控制盤上有主回路電流、電壓指示及顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，控制盤上有詳細(xì)的故障報(bào)警顯示，同時(shí)向中控室發(fā)報(bào)警信號(hào)。

1．3．3系統(tǒng)工作原理

當(dāng)氣罐氣壓降至空壓機(jī)啟動(dòng)值時(shí)，可編程控制器向軟啟動(dòng)器發(fā)出啟動(dòng)命令，軟啟動(dòng)器通過可控硅控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓和電流，使空壓機(jī)系統(tǒng)平滑啟動(dòng)到空載。當(dāng)電壓達(dá)到額定值時(shí)，接觸器吸合，可控硅短路，三相電源直接加在電動(dòng)機(jī)上，軟啟動(dòng)器啟動(dòng)完成，并向可編程控制器發(fā)啟動(dòng)完成信號(hào)。可編程控制器經(jīng)過9s的延時(shí)，投進(jìn)氣電磁閥，空壓機(jī)帶載運(yùn)行，向氣罐打氣；當(dāng)氣罐氣壓達(dá)停機(jī)值時(shí)，可編程控制器切進(jìn)氣電磁閥，使空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)入空載狀態(tài)，2s后向軟啟動(dòng)器發(fā)停機(jī)令，在軟啟動(dòng)器的控制下，電動(dòng)機(jī)逐漸減速至*停機(jī)。
2運(yùn)行效果及改進(jìn)建議

新控制系統(tǒng)3年的運(yùn)行情況表明，其可靠性、功能和性能與原控制系統(tǒng)相比都有顯著的改善和提高。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）在結(jié)構(gòu)上采用軟啟動(dòng)器作為控制輸出執(zhí)行元件，控制邏輯用可編程控制器實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，也便于維護(hù)。

（2）軟啟動(dòng)器的限流啟動(dòng)方式，將啟動(dòng)電流控制在安全范圍內(nèi)，改善了原控制系統(tǒng)因啟動(dòng)電流較大沖擊廠用電而影響其它設(shè)備正常運(yùn)行的狀況。

（3）啟動(dòng)過程采用雙向可控硅，啟動(dòng)過程完成后，接觸器短接可控硅的控制方式，既避免了用接觸器直接控制電機(jī)接點(diǎn)易拉弧、粘連、燒壞等故障的發(fā)生，也節(jié)約了能源。

（4）軟啟動(dòng)、軟停車方式，減少機(jī)械應(yīng)力，保護(hù)設(shè)備，延長其使用壽命。

（5）保護(hù)功能涉及空壓機(jī)系統(tǒng)各不良運(yùn)行工況，有利于提高設(shè)備健康水平。

（6）控制盤上的顯示功能，便于在現(xiàn)場(chǎng)全面了解設(shè)備運(yùn)行情況。

（7）數(shù)字化參數(shù)設(shè)定及顯示功能直觀、方便、省時(shí)。

軟啟動(dòng)器的抗*力，是影響其可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，在軟啟動(dòng)器運(yùn)行的3年中，曾發(fā)生裝置加電瞬間誤啟動(dòng)的現(xiàn)象，為此，針對(duì)目前該軟啟動(dòng)器存在的問題，特提出以下建議和改進(jìn)措施供廠家參考：

（1）為防止裝置加電后瞬間誤啟動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，建議廠家對(duì)控制軟件進(jìn)行修改，在裝置軟件的zui終出口信號(hào)回路上增加一個(gè)延時(shí)功能塊，延時(shí)時(shí)間的多少要以躲過干擾信號(hào)為前提，這需要現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定，或者在硬件zui終信號(hào)出口回路上增加一個(gè)延時(shí)繼電器，也可以有效解決干擾問題。

（2）為便于維護(hù)，希望軟啟動(dòng)器能夠在負(fù)載正常運(yùn)行中便于退出和投入，也就是說正常運(yùn)行過程中，若關(guān)斷相應(yīng)的軟啟動(dòng)器控制裝置電源，系統(tǒng)運(yùn)行方式保持原狀態(tài)不變，此時(shí)可以對(duì)故障的軟啟動(dòng)器裝置進(jìn)行檢修，檢修完后直接將軟啟動(dòng)器控制裝置電源合上，而運(yùn)行方式(即自動(dòng)跟隨裝置軟件)的要求*，該功能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)日常維護(hù)非常適用。

（3）建議將軟啟動(dòng)器裝置模塊化，便于維修。

4結(jié)束語

在水電站以及很多工業(yè)方面的空壓機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等輔機(jī)控制領(lǐng)域，采用傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)存在諸多缺陷，對(duì)于大負(fù)載，其問題就顯得更為突出，軟啟動(dòng)器不但克服了傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的不足，而且使控制功能更加完善。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和對(duì)軟啟動(dòng)器的不斷改進(jìn)，將使軟啟動(dòng)器更成熟，因此，軟啟動(dòng)器廣泛應(yīng)用大中型電動(dòng)機(jī)是必然趨勢(shì)。

設(shè)計(jì)采用一拖二方案，見圖4，即一臺(tái)軟啟動(dòng)器帶兩臺(tái)水泵，可以依次啟動(dòng)，停止兩臺(tái)水泵。一拖二方案主要特點(diǎn)是節(jié)約一臺(tái)軟啟動(dòng)器，減少了投資，充分體現(xiàn)了方案的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性。
(1) 啟動(dòng)過程：首先選擇一臺(tái)電動(dòng)機(jī)在軟啟動(dòng)器拖動(dòng)下按所選定的啟動(dòng)方式逐漸提升輸出電壓，達(dá)到工頻電壓后，旁路接觸器接通。然后，軟啟動(dòng)器從該回路中切除，去啟動(dòng)下一臺(tái)電機(jī)。
(2) 停止過程：先啟動(dòng)軟啟動(dòng)器與旁路接觸器并聯(lián)運(yùn)行，然后切除旁路，zui后軟啟動(dòng)器按所選定的停車方式逐漸降低輸出電壓直到停止。
5 應(yīng)用效果
通過一年的運(yùn)行，表明該裝置可靠性高，性能完善，能滿足生產(chǎn)要求。主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
(1) 使用軟啟動(dòng)器后，啟動(dòng)電流明顯降低，減少配電容量與增容投資。
(2) 軟啟動(dòng)器實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，對(duì)水泵及管道無沖擊，提高供電可靠性和供水可靠性。
(3) 采用軟停車方式減少對(duì)機(jī)械的沖擊，防止水錘效應(yīng)，延長水泵及其相關(guān)設(shè)備的使用壽命。
(4) 多種啟動(dòng)模式及保護(hù)功能融于一體，防止事故的產(chǎn)生。

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3RW4456-6BC44
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3RW4465-6BC45
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3RW4466-6BC36
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3RW4466-6BC46

　由于電機(jī)為感性負(fù)載，所以電流滯后電壓。當(dāng)電壓過零的時(shí)候，電流并未過零，要延遲一段時(shí)間后才過零，只有在電流過零的時(shí)候晶閘管才關(guān)斷。我們把電壓過零點(diǎn)和電流過零點(diǎn)之間的這個(gè)角度稱為功率因數(shù)角φ（如圖2所示）。

圖2 觸發(fā)角和導(dǎo)通角的關(guān)系

　　3.2導(dǎo)通角和觸發(fā)角

　　（1）導(dǎo)通角和觸發(fā)角

　　當(dāng)晶閘管工作時(shí)，其輸出電壓的大小由晶閘管的導(dǎo)通角決定，而導(dǎo)通角又由觸發(fā)角和功率因數(shù)角共同決定。

　　如圖2所示，α為觸發(fā)角，q為導(dǎo)通角。

　　幾個(gè)角度之間的關(guān)系為:q=-α+φ

　　（2）初始觸發(fā)角

　　初始觸發(fā)角是給電機(jī)建立電流的必要條件，初始觸發(fā)角一般在40°到60°之間，此值根據(jù)不同的電機(jī)及不同的負(fù)載變化。

3.3相序及其檢測(cè)

（1）相序

      相序就是相位的順序，是交流電的瞬時(shí)值從負(fù)值向正值變化經(jīng)過零值的依次順序。在晶閘管軟起動(dòng)中，相序檢測(cè)極為重要，只有確定相序，才能發(fā)出正確的觸發(fā)脈沖控制晶閘管的導(dǎo)通順序。

（2）相序檢測(cè)

      相序檢測(cè)是在晶閘管導(dǎo)通前，觸發(fā)脈沖發(fā)出前進(jìn)行的。本系統(tǒng)通過對(duì)三相反并聯(lián)晶閘管的管壓降信號(hào)的判別來實(shí)現(xiàn)相序檢測(cè)。設(shè)A相晶閘管的管壓降信號(hào)為Va, B相晶閘管的管壓降信號(hào)為Vb ，C相晶閘管的管壓降信號(hào)為Vc。在電壓過零時(shí)，管壓降為0。管壓降信號(hào)Va、 Vb、Vc嚴(yán)格遵守三相交流電相序規(guī)律，信號(hào)的周期為180°，各相的相位差為120°。

      以Va為基準(zhǔn)，當(dāng)Va開始有壓降，此時(shí)開始計(jì)時(shí)，若60°后到來的信號(hào)是Vc，120°后到來的信號(hào)是Vb，則可判定為正相序。相反，當(dāng)Va開始有壓降，若60°后到來的信號(hào)是Vb，120°后到來的信號(hào)是Vc，則可判定為逆相序。

3.4脈沖觸發(fā)

（1）觸發(fā)同步

      為了能對(duì)主回路的輸出電壓Ud進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，SCR必須接受與SCR主電路具有相同頻率的觸發(fā)信號(hào)。在A、B、C三相電路中，正相晶閘管觸發(fā)信號(hào)相位相差120°，反相晶閘管觸發(fā)信號(hào)相位也相差120°，而同一相中反并聯(lián)的兩個(gè)晶閘管的觸發(fā)脈沖相位相差180°。宏觀來看三相交流調(diào)壓電路，是每隔60° 控制器發(fā)出一個(gè)觸發(fā)脈沖。

（2）觸發(fā)脈寬

      晶閘管的觸發(fā)是有一個(gè)過程的，也就是晶閘管的導(dǎo)通需要一定的時(shí)間，不是一觸即通，只有當(dāng)晶閘管的陽極電流即主回路電流上升到晶閘管的擎住電流I_L以上時(shí)，管子才能導(dǎo)通，所以觸發(fā)脈沖信號(hào)應(yīng)有一定的寬度才能保證被觸發(fā)的晶閘管可靠導(dǎo)通。例如：一般晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間在6μs左右，故觸發(fā)脈沖的寬度至少在 6μs以上，一般取20～50μs，對(duì)于大電感負(fù)載，由于電流上升較慢，觸發(fā)脈沖寬度還應(yīng)加大，否則脈沖終止時(shí)主回路電流還未上升到晶閘管的擎任電流以上，則晶閘管又重新關(guān)斷，所以脈沖寬度不應(yīng)小于300μs，通常取1ms，相當(dāng)廣50Hz正弦波的18°電角度。

3.5移相調(diào)壓過程

      由于異步電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，從電力電子學(xué)中得到，當(dāng)交流調(diào)壓電路帶感性負(fù)載時(shí)，只有當(dāng)觸發(fā)角α大于感性負(fù)載的功率因數(shù)角φ時(shí)，才能起調(diào)壓的作用，因?yàn)楫?dāng)α<φ時(shí)，電流導(dǎo)通的時(shí)間將始終保持在180°，其情況和α=φ時(shí)一樣，相控不起任何調(diào)壓作用，甚至在晶閘管觸發(fā)脈沖不夠?qū)挼那闆r下，還會(huì)出現(xiàn)只有一個(gè)方向的晶閘管在工作，負(fù)載上可能出現(xiàn)直流分量，危害晶閘管的安全。因此在使用相控晶閘管電路時(shí)必須采用寬脈沖觸發(fā)或雙窄脈沖觸發(fā)，移相范圍限制在φ≤α<180°。