軟啟動(dòng)器在冷剪機(jī)的應(yīng)用
摘 要：本文介紹了軟啟動(dòng)的原理與運(yùn)行特點(diǎn),以及MCC 控制柜的作用與功能。
關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器；交流電機(jī)；電機(jī)起動(dòng)性；MCC；控制柜
（Continuous Rolling Mill of GISE）
Abstract ：This article has introduced the principle and operating feature of soft2start as well as the function of MCC controlling cabinet .
Key words : soft2starter ；AC motor ；starting performance of motor ；MCC controlling cabinet
1 前言
廣鋼連軋廠冷剪機(jī)由一臺(tái)90kW 電機(jī)拖動(dòng),在改造前該電機(jī)的啟動(dòng)是頻敏電阻啟動(dòng),啟動(dòng)電流在380A 以上,啟動(dòng)時(shí)間在3min 以上,電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電流為70A ,由于啟動(dòng)電流大并且時(shí)間很長(zhǎng),對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)、碳刷、接線端子、頻敏電阻和主接觸器的觸頭經(jīng)常損壞,由于其啟動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流（一般為Ie的5～8 倍） ,同時(shí)由于啟動(dòng)應(yīng)力較大,使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。
2 SIEMENS 3RW22 軟啟動(dòng)器的性能及特點(diǎn)
軟啟動(dòng)器對(duì)電機(jī)電流的檢測(cè),控制輸出電壓按一定線性加至全壓,限制勵(lì)磁啟動(dòng)電流,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng),它具有很強(qiáng)的抗干擾能力和控制能力,能避免在工作中受高電壓和強(qiáng)電子的擾動(dòng)。軟啟動(dòng)器采用數(shù)字控制觸發(fā),在軟啟動(dòng)過(guò)程中是恒電流平滑加速,避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊, 啟動(dòng)電流可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的需要在30 %～70 %Ue （Ue 為額定電壓） 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)?？梢詫?duì)軟啟動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以最小電流獲得最佳轉(zhuǎn)矩,軟啟動(dòng)器對(duì)機(jī)械方面的優(yōu)點(diǎn)是可減少機(jī)械應(yīng)力,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及附屬機(jī)械使用壽命。啟動(dòng)時(shí)間可以根據(jù)不同的負(fù)載進(jìn)行設(shè)定,對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行最佳優(yōu)化,在該時(shí)間范圍內(nèi),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升, 具有缺相,三相不平衡,過(guò)載,過(guò)流等電機(jī)的全方位保護(hù)。性價(jià)比高,操作簡(jiǎn)單, 體積小,重量輕,安裝調(diào)試方便, 具有可控硅過(guò)熱和過(guò)電壓保護(hù)。
2. 1 沒(méi)采用軟啟動(dòng)器之前設(shè)備存在的問(wèn)題
連軋廠冷剪機(jī)采用（星/ 三角） 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)裝置。連軋廠冷剪機(jī)所帶的飛輪重負(fù)載、大直徑,在啟動(dòng)和停車過(guò)程中慣性大,切換瞬間出現(xiàn)高電流尖峰,電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)也帶來(lái)很大的影響,同時(shí)對(duì)控制設(shè)備產(chǎn)生很大的損害,經(jīng)常燒接觸器,需要經(jīng)常進(jìn)行更換,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。連軋廠的冷剪機(jī)在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)故障會(huì)造成全線停產(chǎn)。如果僅僅為啟動(dòng)電機(jī)而增大配電容量,顯然不可取。傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。
2. 2 改造后采用的軟啟動(dòng)器啟動(dòng)
軟啟動(dòng)器是一種集軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝備。實(shí)現(xiàn)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的啟動(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)啟動(dòng)過(guò)程中的各種參數(shù),如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等。
3 工作原理與運(yùn)行特點(diǎn)
三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(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（見(jiàn)圖1） 。軟啟動(dòng)的工作原理是通過(guò)控制串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)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（見(jiàn)圖2） 。
3. 1 軟啟動(dòng)的主要啟動(dòng)方式
（1） 電壓雙斜坡啟動(dòng)（見(jiàn)圖3） ,在啟動(dòng)過(guò)成中, 電機(jī)的輸出力矩隨電壓的增加而增加,在啟動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的啟動(dòng)電壓Us ,Us 根據(jù)負(fù)載的大小可調(diào),將Us 調(diào)到大于負(fù)載靜摩擦力矩,產(chǎn)生最佳啟動(dòng)特性。這時(shí)輸出電壓從Us 開(kāi)始按一定的斜率上升,電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur,電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)器在啟動(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） 限流啟動(dòng):就是電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中限制其啟動(dòng)電流不超過(guò)設(shè)定值的軟啟動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng),知道輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im ,然后保持輸出電流I < Im 的條件下逐漸升高電壓,直到額定電壓,使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高,達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。連軋廠冷剪機(jī)中用的軟啟動(dòng)器采用的是限流啟動(dòng),減少傳統(tǒng)方式中的在啟動(dòng)過(guò)程中有很大的長(zhǎng)時(shí)間的啟動(dòng)電流,在啟動(dòng)完啟動(dòng)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)斷開(kāi)軟啟動(dòng)器的旁路接觸器。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小,且可按需要調(diào)整。對(duì)電網(wǎng)影響小,其缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降,不能充分利用壓降空間。
（3） 突跳啟動(dòng)（見(jiàn)圖4） :啟動(dòng)開(kāi)始階段,讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后迅速回落,這個(gè)時(shí)間可以人為地進(jìn)行調(diào)節(jié)再按原設(shè)定的值線性上升,進(jìn)入恒流啟動(dòng),該啟動(dòng)方法適用于重載并需克服摩擦的啟動(dòng)場(chǎng)合。
4 軟啟動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合
異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用,適用于各種風(fēng)機(jī)類負(fù)載,需要軟啟動(dòng)與軟停車。對(duì)于改變負(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)用軟啟動(dòng)器（不帶旁路接觸器） 則具有輕載節(jié)能的效果。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)了解西門子軟啟動(dòng)器3RW22 的特點(diǎn)及使用性能,在連軋廠的使用與傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備進(jìn)行比較,傳統(tǒng)的控制方法由于在一些特殊的場(chǎng)合存在固有的弱點(diǎn),已無(wú)法滿足現(xiàn)代化設(shè)備的需要,所以選擇智能型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)備軟啟動(dòng)器,將是必然的發(fā)展方向。
參 考 文 獻(xiàn)
[ 1 ] 西門子軟啟動(dòng)器操作說(shuō)明
[ 2 ] GB12497 - 1995《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》
[ 3 ] SMC Dialog Plus TM Controller User Manual 1997. 6
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關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器；交流電機(jī)；電機(jī)起動(dòng)性；MCC；控制柜
SOFT- STARTER APPLIED IN COLD SHEAR
Li Deping Zhou Yuming
Li Deping Zhou Yuming
（Continuous Rolling Mill of GISE）
Abstract ：This article has introduced the principle and operating feature of soft2start as well as the function of MCC controlling cabinet .
Key words : soft2starter ；AC motor ；starting performance of motor ；MCC controlling cabinet
1 前言
廣鋼連軋廠冷剪機(jī)由一臺(tái)90kW 電機(jī)拖動(dòng),在改造前該電機(jī)的啟動(dòng)是頻敏電阻啟動(dòng),啟動(dòng)電流在380A 以上,啟動(dòng)時(shí)間在3min 以上,電機(jī)在運(yùn)行時(shí)的電流為70A ,由于啟動(dòng)電流大并且時(shí)間很長(zhǎng),對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子滑環(huán)、碳刷、接線端子、頻敏電阻和主接觸器的觸頭經(jīng)常損壞,由于其啟動(dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大沖擊電流（一般為Ie的5～8 倍） ,同時(shí)由于啟動(dòng)應(yīng)力較大,使負(fù)載設(shè)備的使用壽命降低。
2 SIEMENS 3RW22 軟啟動(dòng)器的性能及特點(diǎn)
軟啟動(dòng)器對(duì)電機(jī)電流的檢測(cè),控制輸出電壓按一定線性加至全壓,限制勵(lì)磁啟動(dòng)電流,實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟動(dòng),它具有很強(qiáng)的抗干擾能力和控制能力,能避免在工作中受高電壓和強(qiáng)電子的擾動(dòng)。軟啟動(dòng)器采用數(shù)字控制觸發(fā),在軟啟動(dòng)過(guò)程中是恒電流平滑加速,避免了對(duì)電網(wǎng)的沖擊, 啟動(dòng)電流可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載的需要在30 %～70 %Ue （Ue 為額定電壓） 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)?？梢詫?duì)軟啟動(dòng)器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,以最小電流獲得最佳轉(zhuǎn)矩,軟啟動(dòng)器對(duì)機(jī)械方面的優(yōu)點(diǎn)是可減少機(jī)械應(yīng)力,延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及附屬機(jī)械使用壽命。啟動(dòng)時(shí)間可以根據(jù)不同的負(fù)載進(jìn)行設(shè)定,對(duì)啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行最佳優(yōu)化,在該時(shí)間范圍內(nèi),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢上升, 具有缺相,三相不平衡,過(guò)載,過(guò)流等電機(jī)的全方位保護(hù)。性價(jià)比高,操作簡(jiǎn)單, 體積小,重量輕,安裝調(diào)試方便, 具有可控硅過(guò)熱和過(guò)電壓保護(hù)。
2. 1 沒(méi)采用軟啟動(dòng)器之前設(shè)備存在的問(wèn)題
連軋廠冷剪機(jī)采用（星/ 三角） 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)裝置。連軋廠冷剪機(jī)所帶的飛輪重負(fù)載、大直徑,在啟動(dòng)和停車過(guò)程中慣性大,切換瞬間出現(xiàn)高電流尖峰,電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)也帶來(lái)很大的影響,同時(shí)對(duì)控制設(shè)備產(chǎn)生很大的損害,經(jīng)常燒接觸器,需要經(jīng)常進(jìn)行更換,嚴(yán)重影響生產(chǎn)。連軋廠的冷剪機(jī)在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)故障會(huì)造成全線停產(chǎn)。如果僅僅為啟動(dòng)電機(jī)而增大配電容量,顯然不可取。傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)沒(méi)有從根本上解決問(wèn)題。
2. 2 改造后采用的軟啟動(dòng)器啟動(dòng)
軟啟動(dòng)器是一種集軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝備。實(shí)現(xiàn)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的啟動(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)啟動(dòng)過(guò)程中的各種參數(shù),如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等。
3 工作原理與運(yùn)行特點(diǎn)
三相交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(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（見(jiàn)圖1） 。軟啟動(dòng)的工作原理是通過(guò)控制串接于電源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)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（見(jiàn)圖2） 。
3. 1 軟啟動(dòng)的主要啟動(dòng)方式
（1） 電壓雙斜坡啟動(dòng)（見(jiàn)圖3） ,在啟動(dòng)過(guò)成中, 電機(jī)的輸出力矩隨電壓的增加而增加,在啟動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的啟動(dòng)電壓Us ,Us 根據(jù)負(fù)載的大小可調(diào),將Us 調(diào)到大于負(fù)載靜摩擦力矩,產(chǎn)生最佳啟動(dòng)特性。這時(shí)輸出電壓從Us 開(kāi)始按一定的斜率上升,電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur,電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)器在啟動(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） 限流啟動(dòng):就是電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中限制其啟動(dòng)電流不超過(guò)設(shè)定值的軟啟動(dòng)方式。其輸出電壓從零開(kāi)始迅速增長(zhǎng),知道輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im ,然后保持輸出電流I < Im 的條件下逐漸升高電壓,直到額定電壓,使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高,達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。連軋廠冷剪機(jī)中用的軟啟動(dòng)器采用的是限流啟動(dòng),減少傳統(tǒng)方式中的在啟動(dòng)過(guò)程中有很大的長(zhǎng)時(shí)間的啟動(dòng)電流,在啟動(dòng)完啟動(dòng)電壓達(dá)到額定電壓時(shí)斷開(kāi)軟啟動(dòng)器的旁路接觸器。這種啟動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)電流小,且可按需要調(diào)整。對(duì)電網(wǎng)影響小,其缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降,不能充分利用壓降空間。
（3） 突跳啟動(dòng)（見(jiàn)圖4） :啟動(dòng)開(kāi)始階段,讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后迅速回落,這個(gè)時(shí)間可以人為地進(jìn)行調(diào)節(jié)再按原設(shè)定的值線性上升,進(jìn)入恒流啟動(dòng),該啟動(dòng)方法適用于重載并需克服摩擦的啟動(dòng)場(chǎng)合。
4 軟啟動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)合
異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用,適用于各種風(fēng)機(jī)類負(fù)載,需要軟啟動(dòng)與軟停車。對(duì)于改變負(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)用軟啟動(dòng)器（不帶旁路接觸器） 則具有輕載節(jié)能的效果。
5 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)了解西門子軟啟動(dòng)器3RW22 的特點(diǎn)及使用性能,在連軋廠的使用與傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備進(jìn)行比較,傳統(tǒng)的控制方法由于在一些特殊的場(chǎng)合存在固有的弱點(diǎn),已無(wú)法滿足現(xiàn)代化設(shè)備的需要,所以選擇智能型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)備軟啟動(dòng)器,將是必然的發(fā)展方向。
參 考 文 獻(xiàn)
[ 1 ] 西門子軟啟動(dòng)器操作說(shuō)明
[ 2 ] GB12497 - 1995《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》
[ 3 ] SMC Dialog Plus TM Controller User Manual 1997. 6
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軟啟動(dòng)器在冷剪機(jī)的應(yīng)用
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