CTS軟起動(dòng)器的特點(diǎn)及應(yīng)用
1 前言
異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為Ie的5-8倍)，同時(shí)由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)電機(jī)起動(dòng)早有明確規(guī)定，即電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)電壓將不能超過(guò)15%。解決辦法有兩個(gè):①增大配電容量;②采用限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，如果僅僅為起動(dòng)電機(jī)而增大配電容，從經(jīng)濟(jì)角度上來(lái)說(shuō)，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，過(guò)去人們多采用Y/△轉(zhuǎn)換，自藕降壓，磁控降壓等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。 隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用。智能型軟起動(dòng)器是一種集軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝置，又稱(chēng)為Soft Starter。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的起動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)起動(dòng)過(guò)程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等。此外，它還具有多種對(duì)電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。
2 軟起動(dòng)性能的比較
以西安立方科技有限公司生產(chǎn)的CTS系列交流電機(jī)軟起動(dòng)器為例來(lái)說(shuō)明工作原理和運(yùn)行特點(diǎn): 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ma直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說(shuō)，只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會(huì)影響這些值。軟起動(dòng)的工作原理是由串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行調(diào)壓，可通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。
3 起動(dòng)方式有
(1) 電壓雙斜坡起動(dòng):在起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加，在起動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的起動(dòng)電壓Us，Us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩，使負(fù)載能立即開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸出電壓從Us開(kāi)始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時(shí)，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器在起動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
(2) 限流起動(dòng):就是電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中限制其起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值(Im)的軟起動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I 這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，且可按需要調(diào)整。對(duì)電網(wǎng)影響小，其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間。
(3) 突跳起動(dòng):在起動(dòng)開(kāi)始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流起動(dòng)，該起動(dòng)方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場(chǎng)合。
軟起動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn):
(1) 能使電機(jī)起動(dòng)電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流，減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。
(2) 起動(dòng)電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動(dòng)過(guò)程的平滑性，起動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在30%～70%Ue(Ue為額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
(3) 可以根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定起動(dòng)時(shí)間。
(4) 起動(dòng)器還具有可控硅短路保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、欠壓保護(hù)。
4 軟起動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合
現(xiàn)在市場(chǎng)有多種型號(hào)的軟起動(dòng)可供用戶選擇，不同產(chǎn)品所具功能也不僅相同，選擇是建議遵循下述原則。 原則上，異步電機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用，適用于各種泵類(lèi)負(fù)載或風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載，需要軟起動(dòng)與軟停車(chē)(解決水錘效用)對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。
5 軟起動(dòng)MCC控制柜
MCC(Motor Control Center)控制柜，即電動(dòng)機(jī)控制中心。軟起動(dòng)控制柜由以下幾部分組成:(1)輸入端斷路器，(2)軟起動(dòng)器，(3)軟起動(dòng)器旁路接觸器,(4)二次側(cè)控制電路(完成手動(dòng)起動(dòng)、遙控起動(dòng)、軟起動(dòng)及直接起動(dòng)等功能的選擇與運(yùn)行)，有電壓、電流顯示和故障、運(yùn)行、工作狀態(tài)等信號(hào)顯示。 軟起動(dòng)MCC控制柜進(jìn)一步加以組合或用PLC邏輯控制，可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合功能。用于大樓的消防系統(tǒng)與噴淋泵、生活泵等系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)消防泵定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)，定時(shí)自動(dòng)關(guān)閉;加上相應(yīng)的控制邏輯，則可以對(duì)消泵及各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，實(shí)施平時(shí)檢測(cè)時(shí)，定時(shí)低速低水壓運(yùn)行;在滅火時(shí)，則實(shí)施全速滿載運(yùn)行。將若干臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制邏輯組合，可以組成生活泵系統(tǒng)或其他專(zhuān)用系統(tǒng)，按需要量逐次起動(dòng)各臺(tái)電機(jī)，也可逐次減少電機(jī)，實(shí)現(xiàn)最佳效率運(yùn)行。還可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換運(yùn)行，使各電機(jī)都處于同等的運(yùn)行壽命。
6 結(jié)束語(yǔ)
CTS系列軟起動(dòng)器廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、油田等各行各業(yè)，隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑、商貿(mào)大廈、娛樂(lè)中心的現(xiàn)代化建筑越來(lái)越多。其空調(diào)和消防要求越來(lái)越高，而傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備由于固有的弱點(diǎn)，已無(wú)法滿足現(xiàn)代化建筑的需要，所以選擇智能型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備，是必然的發(fā)展方向。
異步電動(dòng)機(jī)以其優(yōu)良的性能及無(wú)需維護(hù)的特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為Ie的5-8倍)，同時(shí)由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。國(guó)家有關(guān)部門(mén)對(duì)電機(jī)起動(dòng)早有明確規(guī)定，即電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)電壓將不能超過(guò)15%。解決辦法有兩個(gè):①增大配電容量;②采用限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，如果僅僅為起動(dòng)電機(jī)而增大配電容，從經(jīng)濟(jì)角度上來(lái)說(shuō)，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機(jī)起動(dòng)電流的起動(dòng)設(shè)備，過(guò)去人們多采用Y/△轉(zhuǎn)換，自藕降壓，磁控降壓等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。 隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動(dòng)器得到廣泛應(yīng)用。智能型軟起動(dòng)器是一種集軟起動(dòng)、軟停車(chē)、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝置，又稱(chēng)為Soft Starter。它不僅實(shí)現(xiàn)在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的起動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)起動(dòng)過(guò)程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等。此外，它還具有多種對(duì)電機(jī)保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。
2 軟起動(dòng)性能的比較
以西安立方科技有限公司生產(chǎn)的CTS系列交流電機(jī)軟起動(dòng)器為例來(lái)說(shuō)明工作原理和運(yùn)行特點(diǎn): 三相交流異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Ma直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說(shuō)，只要降低電機(jī)接線端子上的電壓就會(huì)影響這些值。軟起動(dòng)的工作原理是由串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行調(diào)壓，可通過(guò)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。
3 起動(dòng)方式有
(1) 電壓雙斜坡起動(dòng):在起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加，在起動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的起動(dòng)電壓Us，Us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩，使負(fù)載能立即開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸出電壓從Us開(kāi)始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時(shí)，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器在起動(dòng)過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。
(2) 限流起動(dòng):就是電機(jī)的起動(dòng)過(guò)程中限制其起動(dòng)電流不超過(guò)某一設(shè)定值(Im)的軟起動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng)，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I 這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，且可按需要調(diào)整。對(duì)電網(wǎng)影響小，其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間。
(3) 突跳起動(dòng):在起動(dòng)開(kāi)始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流起動(dòng)，該起動(dòng)方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場(chǎng)合。
軟起動(dòng)運(yùn)行特點(diǎn):
(1) 能使電機(jī)起動(dòng)電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊電流，減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。
(2) 起動(dòng)電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動(dòng)過(guò)程的平滑性，起動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在30%～70%Ue(Ue為額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
(3) 可以根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定起動(dòng)時(shí)間。
(4) 起動(dòng)器還具有可控硅短路保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、欠壓保護(hù)。
4 軟起動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合
現(xiàn)在市場(chǎng)有多種型號(hào)的軟起動(dòng)可供用戶選擇，不同產(chǎn)品所具功能也不僅相同，選擇是建議遵循下述原則。 原則上，異步電機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用，適用于各種泵類(lèi)負(fù)載或風(fēng)機(jī)類(lèi)負(fù)載，需要軟起動(dòng)與軟停車(chē)(解決水錘效用)對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。
5 軟起動(dòng)MCC控制柜
MCC(Motor Control Center)控制柜，即電動(dòng)機(jī)控制中心。軟起動(dòng)控制柜由以下幾部分組成:(1)輸入端斷路器，(2)軟起動(dòng)器，(3)軟起動(dòng)器旁路接觸器,(4)二次側(cè)控制電路(完成手動(dòng)起動(dòng)、遙控起動(dòng)、軟起動(dòng)及直接起動(dòng)等功能的選擇與運(yùn)行)，有電壓、電流顯示和故障、運(yùn)行、工作狀態(tài)等信號(hào)顯示。 軟起動(dòng)MCC控制柜進(jìn)一步加以組合或用PLC邏輯控制，可以實(shí)現(xiàn)多種復(fù)合功能。用于大樓的消防系統(tǒng)與噴淋泵、生活泵等系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)消防泵定時(shí)自動(dòng)檢測(cè)，定時(shí)自動(dòng)關(guān)閉;加上相應(yīng)的控制邏輯，則可以對(duì)消泵及各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常，實(shí)施平時(shí)檢測(cè)時(shí)，定時(shí)低速低水壓運(yùn)行;在滅火時(shí)，則實(shí)施全速滿載運(yùn)行。將若干臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制邏輯組合，可以組成生活泵系統(tǒng)或其他專(zhuān)用系統(tǒng)，按需要量逐次起動(dòng)各臺(tái)電機(jī)，也可逐次減少電機(jī)，實(shí)現(xiàn)最佳效率運(yùn)行。還可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換運(yùn)行，使各電機(jī)都處于同等的運(yùn)行壽命。
6 結(jié)束語(yǔ)
CTS系列軟起動(dòng)器廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、油田等各行各業(yè)，隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑、商貿(mào)大廈、娛樂(lè)中心的現(xiàn)代化建筑越來(lái)越多。其空調(diào)和消防要求越來(lái)越高，而傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備由于固有的弱點(diǎn)，已無(wú)法滿足現(xiàn)代化建筑的需要，所以選擇智能型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備，是必然的發(fā)展方向。
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