施耐德軟啟動器在連鑄泵站中的應用

摘 要：介紹了三相鼠籠型異步電動機常用的幾種啟動方式及其優缺點，著重介紹了施耐德ATS46軟啟動器的特點及在1＃連鑄泵站中的應用。
關鍵詞：軟啟動器；轉矩控制；鼠籠型異步電動機
Abstract：This paper introduces the usual several starting modes for the three—phase squirrel—cage asynch—onous motor and their adavantages and shortages，emphatically introduces the characteristics of Shinade ATS softstarting and its application in the No．1 continous casting lines pumping station．
Key Words：soft starting，torque controlling，squirrel—cage asynchronous motor
1 前言
　　作為應用最廣泛的拖動設備，鼠籠型三相異步電動機在直接啟動時會產生較高的啟動轉矩，從而引起電網較大的電壓降、損壞機械設備、還會降低電機的壽命。必須采取措施采用降壓啟動。
2 鼠籠型異步電動機啟動方式比較
　　對于降壓啟動一般有以下幾種常用方式：“Y一△”降壓啟動、自耦降壓啟動、磁控式軟啟動、電子式軟啟動。
　　“Y一△”啟動裝置需6根出線，而且故障率太高。元器件維修費也高，切換時會出現較高的電流轉矩峰值。所以僅適用于空載或低阻性轉矩啟動。自耦降壓啟動其體積大且故障率高，是笨重復雜的設備，啟動時會出現大的電壓降和高電流峰值，存在二次大的沖擊電流，維護工作量大，一般不能頻繁啟動。
　　磁控式軟啟動器利用控磁調壓原理，對電動機進行軟啟動。在啟動過程中電壓無級平滑地從初始值上升到全壓，使電動機在啟動過程中有一個電壓勻速增加的過程。其結構簡單、性能可靠、過載能力強、無二次沖擊電流。但它在啟動時仍存在一次沖擊電流，且不可調，適用負載能力一般。一般不能頻繁啟動，整機體積較大。
　　電子式軟啟動器可以限制啟動期間的壓降，沒有沖擊轉矩和電流，力矩勻速平滑上升，能保護傳動機械、設備和人員，節省能源。啟動電流可視負載輕重調整。這種軟啟動器體積小、故障率與維修費較低，是實際應用中的首選。
　　這種軟啟動器一般都采用大功率晶閘管作為主回路的開關元件，通過控制它的導通角進行智能化控制，它既能保證電動機在負載要求的啟動特性下平滑啟動，又能降低對電網的沖擊。除各種啟動方式外，還有一些可選功能，如軟停車、泵控制、預置慢速、智能制動、準確停車、低速制動等。同時還能實現直接計算機通信控制。
3 軟啟動器工作原理
　　軟啟動器由串接于電源與被控電機之間的三相反并聯晶閘管及其電子控制電路構成。控制晶閘管組的導通角，調節施加在電機上的電壓，以實現軟啟動和軟停止的功能。其工作原理如圖1。

幾種軟啟動方式比較：
3．1 電壓斜坡啟動
　　電壓斜坡軟啟動器從零開始以線性斜坡增加電機端電壓，直至額定電壓。它是將傳統的有級降壓為無級，啟動時間可調。這種啟動方式缺點是啟動轉矩較小，轉矩特性呈拋物線上升對拖動系統不利，且當電壓斜坡升至額定電壓時，如果電機仍未達到額定轉速，電機將以全電壓提供啟動電流直至達到額定轉速。見圖1、圖2。


3．2 電流限幅啟動
　　當使用電流限幅啟動時，電機端電壓基本保持為常數，用在輕載啟動的負載。采用純限流技術時，電機加速性能基本上與機電式降壓啟動器一樣。實際應用中，常把電壓斜坡和電流限幅結合在一起使用。當啟動電流小于電流限幅值時，電機電壓為線性斜坡電壓，當電流值達到限幅值時，軟啟動器將調節斜坡電壓，維持電流限幅值。從這兩種啟動方式的特性來看，雖然電壓斜坡或電流限幅技術減小了沖擊電流和力矩，但電機啟動性能仍取決于電機特性，而非實際負載需求。對于重型負載來說，并不能真正減小沖擊電流。

3．3 轉矩控制啟動
　　轉矩控制啟動用在重載啟動 ，它是將電動機的啟動轉矩由小到大線性上升，它的優點是啟動平滑，柔性好，對拖動系統有更好的保護，它的目的是保護拖動系統，延長拖動系統的使用壽命。同時降低電機起動時對電網的沖擊，是最優的重載啟動方式。
4 軟啟動器的選用
4．1 選型：根據負載性質選擇。
4．2 選規格：根據電動機的標稱功率、電流Q負載性質選擇啟動器，一般軟啟動器容量稍大于電動機工作電流即可，還要考慮保護功能是否完備，如過電流保護、過壓保護、單項接地保護、上下口斷相保護、三相不平衡保護、相位顛倒保護等。
5 施耐德A1 tistart46軟啟動器的特點
　　施耐德Ahistart46軟啟動器（17一l200A）啟動時采用施耐德專利技術的轉矩控制。轉矩斜坡上升更快速，損耗更低。具有電動機和軟啟動器綜合熱保護功能，能全時連續檢測電機電流，提供電機最可靠和完整的保護，此保護功能在啟動結束旁路后仍能起作用，這是其他任何軟啟動器都不具備的。
　　施耐德A1 tistart46軟啟動器是一種新型的力矩控制軟啟動裝置，它在保持加速力矩的同時，實時計算定子和轉子的功率。在整個加速周期內連續計算電機功率因數和定子損耗，通過檢測電壓和電流來計算功率因數，并在扣除定子損耗后，得到實際的轉子功率和電機力矩。以往的軟啟動技術需要測速反饋信號來反映電機的實際速度，以獲得線性的速度斜坡。

　　ATS力矩控制的優點主要有：
　　· 線性速度斜坡與電機負載無關
　　· 控制功率因數，減少電流沖擊
　　· 標準力矩斜坡，適用于變負載力矩控制
　　· 恒力矩加速曲線
　　· 通過鍵盤讀取電動機的力矩值，與實際應用配合很方便
　　· 可在力矩負載點施加減速斜坡，獲得最大的線性減速斜坡
　　· 不需要反饋裝置，實現最佳控制。
6 ATS46軟啟動器的應用
　　ATS46軟啟動器在水泵、風機、壓縮機等不需要調速的場合應用比較廣泛。特殊鋼廠1＃連鑄機泵站就首次成功采用了ATS46軟啟動器。l＃連鑄泵站有兩臺220kW凈環泵及兩臺110kW濁環泵，均為一用一備，但不排除兩臺泵同時運行的可能。設計采用了一拖二方式，即一臺軟起帶兩臺水泵，可依次起動兩臺水泵。軟啟動結束后，用旁路接觸器斷開軟啟動器，可避免功率元件長時間工作發熱。當一臺水泵因故障停機時，可自動開啟備用水泵，保證正常供水。

　　由于ATS46系列軟啟動器提供了過電流保護，過電壓保護，單項接地保護，上下口斷相保護，三相不平衡保護，相位顛倒保護等完備的保護措施并且具有故障自診斷功能，通過操作面板上的液晶顯示屏可以顯示功率因數、電動機溫度、負載狀態、電動機電流等參數，還可以顯示運行故障代碼，為故障的排除提供了極大的方便。為實現集中／機旁控制及配合電動閥門的開閉，控制上采用了Momentumn系列PLC，避免了控制回路繁雜的接線，提高了設備運行的可靠性。2002年4月投入至今，該啟動器運行情況良好。
7 結束語
　　傳統降壓起動方式由于其自身缺點已逐漸被新型電子式軟啟動器替代。在軟啟動器中，又以轉矩控制技術最為先進。ATS系列軟啟動器是一種特殊的力矩控制系統，其主要功率元件與其他軟起并無區別，差別在于控制算法，它改善了交流感應電動機的啟動性能，是其他降壓起動方式無法比擬的。它的使用為今后的智能控制集成打下了良好的基礎。