CTS軟起動器的特點及應(yīng)用
1 前言
異步電動機以其優(yōu)良的性能及無需維護的特點，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動時要產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為Ie的5-8倍)，同時由于起動應(yīng)力較大，使負載設(shè)備的使用壽命降低。國家有關(guān)部門對電機起動早有明確規(guī)定，即電機起動時的電網(wǎng)電壓將不能超過15%。解決辦法有兩個:①增大配電容量;②采用限制電機起動電流的起動設(shè)備，如果僅僅為起動電機而增大配電容，從經(jīng)濟角度上來說，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機起動電流的起動設(shè)備，過去人們多采用Y/△轉(zhuǎn)換，自藕降壓，磁控降壓等方式來實現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒有從根本上解決問題。 隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動器得到廣泛應(yīng)用。智能型軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護于一體的新穎電機控制裝置，又稱為Soft Starter。它不僅實現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機，而且可根據(jù)電動機負載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。此外，它還具有多種對電機保護功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備的諸多弊端。
2 軟起動性能的比較
以西安立方科技有限公司生產(chǎn)的CTS系列交流電機軟起動器為例來說明工作原理和運行特點: 三相交流異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩Ma直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說，只要降低電機接線端子上的電壓就會影響這些值。軟起動的工作原理是由串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管進行調(diào)壓，可通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角使電機的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。
3 起動方式有
(1) 電壓雙斜坡起動:在起動過程中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓Us，Us根據(jù)負載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負載靜磨擦力矩，使負載能立即開始轉(zhuǎn)動。這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機不斷加速。當(dāng)輸出電壓達到達速電壓Ur時，電機也基本達到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓，當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達到額定電壓。
(2) 限流起動:就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值(Im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I 這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。
(3) 突跳起動:在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進入恒流起動，該起動方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。
軟起動運行特點:
(1) 能使電機起動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動電流小，對電網(wǎng)無沖擊電流，減小負載的機械沖擊。
(2) 起動電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動過程的平滑性，起動電壓可依據(jù)不同的負載在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)不同的負載設(shè)定起動時間。
(4) 起動器還具有可控硅短路保護、缺相保護、過熱保護、欠壓保護。
4 軟起動的應(yīng)用場合
現(xiàn)在市場有多種型號的軟起動可供用戶選擇，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，異步電機凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可使用，適用于各種泵類負載或風(fēng)機類負載，需要軟起動與軟停車(解決水錘效用)對于變負載工況、電動機長期處于輕載運行，只有短時或瞬間處于滿負荷運行場合，應(yīng)用軟起動器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。
5 軟起動MCC控制柜
MCC(Motor Control Center)控制柜，即電動機控制中心。軟起動控制柜由以下幾部分組成:(1)輸入端斷路器，(2)軟起動器，(3)軟起動器旁路接觸器,(4)二次側(cè)控制電路(完成手動起動、遙控起動、軟起動及直接起動等功能的選擇與運行)，有電壓、電流顯示和故障、運行、工作狀態(tài)等信號顯示。 軟起動MCC控制柜進一步加以組合或用PLC邏輯控制，可以實現(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)。可以實現(xiàn)消防泵定時自動檢測，定時自動關(guān)閉;加上相應(yīng)的控制邏輯，則可以對消泵及各個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常，實施平時檢測時，定時低速低水壓運行;在滅火時，則實施全速滿載運行。將若干臺電動機控制邏輯組合，可以組成生活泵系統(tǒng)或其他專用系統(tǒng)，按需要量逐次起動各臺電機，也可逐次減少電機，實現(xiàn)最佳效率運行。還可以實現(xiàn)多臺電機自動轉(zhuǎn)換運行，使各電機都處于同等的運行壽命。
6 結(jié)束語
CTS系列軟起動器廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、油田等各行各業(yè)，隨著我國的經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑、商貿(mào)大廈、娛樂中心的現(xiàn)代化建筑越來越多。其空調(diào)和消防要求越來越高，而傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備由于固有的弱點，已無法滿足現(xiàn)代化建筑的需要，所以選擇智能型電動機起動設(shè)備，是必然的發(fā)展方向。
異步電動機以其優(yōu)良的性能及無需維護的特點，在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于其起動時要產(chǎn)生較大沖擊電流(一般為Ie的5-8倍)，同時由于起動應(yīng)力較大，使負載設(shè)備的使用壽命降低。國家有關(guān)部門對電機起動早有明確規(guī)定，即電機起動時的電網(wǎng)電壓將不能超過15%。解決辦法有兩個:①增大配電容量;②采用限制電機起動電流的起動設(shè)備，如果僅僅為起動電機而增大配電容，從經(jīng)濟角度上來說，顯然不可取。為此，人們往往需要配備限制電機起動電流的起動設(shè)備，過去人們多采用Y/△轉(zhuǎn)換，自藕降壓，磁控降壓等方式來實現(xiàn)。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒有從根本上解決問題。 隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動器得到廣泛應(yīng)用。智能型軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護于一體的新穎電機控制裝置，又稱為Soft Starter。它不僅實現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電機，而且可根據(jù)電動機負載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。此外，它還具有多種對電機保護功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備的諸多弊端。
2 軟起動性能的比較
以西安立方科技有限公司生產(chǎn)的CTS系列交流電機軟起動器為例來說明工作原理和運行特點: 三相交流異步電動機的起動轉(zhuǎn)矩Ma直接與所加電壓的二次方有關(guān)，也就是說，只要降低電機接線端子上的電壓就會影響這些值。軟起動的工作原理是由串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管進行調(diào)壓，可通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角使電機的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。
3 起動方式有
(1) 電壓雙斜坡起動:在起動過程中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓Us，Us根據(jù)負載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負載靜磨擦力矩，使負載能立即開始轉(zhuǎn)動。這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機不斷加速。當(dāng)輸出電壓達到達速電壓Ur時，電機也基本達到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓，當(dāng)電機達到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達到額定電壓。
(2) 限流起動:就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設(shè)定值(Im)的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I 這種起動方式的優(yōu)點是起動電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。
(3) 突跳起動:在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進入恒流起動，該起動方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。
軟起動運行特點:
(1) 能使電機起動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，起動電流小，對電網(wǎng)無沖擊電流，減小負載的機械沖擊。
(2) 起動電壓上升斜率可調(diào)，保證了起動過程的平滑性，起動電壓可依據(jù)不同的負載在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)不同的負載設(shè)定起動時間。
(4) 起動器還具有可控硅短路保護、缺相保護、過熱保護、欠壓保護。
4 軟起動的應(yīng)用場合
現(xiàn)在市場有多種型號的軟起動可供用戶選擇，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，異步電機凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可使用，適用于各種泵類負載或風(fēng)機類負載，需要軟起動與軟停車(解決水錘效用)對于變負載工況、電動機長期處于輕載運行，只有短時或瞬間處于滿負荷運行場合，應(yīng)用軟起動器(不帶旁路接觸器)則具有輕載節(jié)能的效果。
5 軟起動MCC控制柜
MCC(Motor Control Center)控制柜，即電動機控制中心。軟起動控制柜由以下幾部分組成:(1)輸入端斷路器，(2)軟起動器，(3)軟起動器旁路接觸器,(4)二次側(cè)控制電路(完成手動起動、遙控起動、軟起動及直接起動等功能的選擇與運行)，有電壓、電流顯示和故障、運行、工作狀態(tài)等信號顯示。 軟起動MCC控制柜進一步加以組合或用PLC邏輯控制，可以實現(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)。可以實現(xiàn)消防泵定時自動檢測，定時自動關(guān)閉;加上相應(yīng)的控制邏輯，則可以對消泵及各個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)是否正常，實施平時檢測時，定時低速低水壓運行;在滅火時，則實施全速滿載運行。將若干臺電動機控制邏輯組合，可以組成生活泵系統(tǒng)或其他專用系統(tǒng)，按需要量逐次起動各臺電機，也可逐次減少電機，實現(xiàn)最佳效率運行。還可以實現(xiàn)多臺電機自動轉(zhuǎn)換運行，使各電機都處于同等的運行壽命。
6 結(jié)束語
CTS系列軟起動器廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、油田等各行各業(yè)，隨著我國的經(jīng)濟的快速發(fā)展，高層建筑、商貿(mào)大廈、娛樂中心的現(xiàn)代化建筑越來越多。其空調(diào)和消防要求越來越高，而傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備由于固有的弱點，已無法滿足現(xiàn)代化建筑的需要，所以選擇智能型電動機起動設(shè)備，是必然的發(fā)展方向。
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