电机软启动器 PST250智能软启动器在破碎机中的应用
时间：2019-04-24 03:15:46 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
【摘 要】本文简述了电动机智能软启动器的原理、功能特点、控制方式和应用设置,并针对软启动器用于破碎机时的选型和使用应注意的问题提出了建议,对于软启动器在破碎机中应用将起到积极作用。
【关键词】智能软启动器；功能；控制方式；选型；使用
1.引言
长期以来，各种各样的软启动技术不断出现，就三相交流异步电动机降压启动来说，从传统的串电阻、电抗器、自藕变压器启动等发展到智能软启动、热变电阻、液体变阻以及变频变压等各种现代的软启动，可以说是百花开放，并且已经在多个领域内广泛应用。将智能软启动器应用于我厂破碎机中，取代原电机主回路加自藕变压器降压启动，可实现破碎机平滑启动，减小冲击电流，避免冲击电网。同时，智能软启动器具有的缺相、逆相、过载、堵转、启动过流、电机温度保护等更适合于破碎机使用。
2.自藕变压器启动的缺点
由于其电动机的启动电流仍然较大，达到额定电流的4-6倍，所以多数情况下，不能完全满足要求，传统的降压启动虽然可以人为地满足启动电流的要求，然而它们又存在着以下缺点:属于有级启动、启动特性不理想、切除时造成二次冲击电流无法解决、装置复杂、不能频繁启动等。所以，应用现代的智能软启动技术就势在必行，智能软启动器作为现代启动技术的应用之一，同液态变阻软启动、热变电阻软启动以及变频变压软启动相比较，在目前情况下，更适合破碎机使用。
3.智能软启动器
3.1智能软启动器的概念
智能软启动器是以技术成热的传统的电力电子器件—晶闸管为开关元件，结合现代微电脑技术发展而成的现代电机启动技术，是一种集电机软启动、软停车和多种保护功能于一体的新型电机控制装置，它最旱出现在美国，在国外称为SoftStarter，随着其智能化程度不断提高，在国内常称为智能软启动器。
3.2 PST250智能软启动器的主要功能特点
(1)控制电动机平滑启动，减小冲击电流，避免冲击电网:( 2)启动电流可根据负载情况调整，减小启动损耗，以最小电流产生最佳的转矩:（3）启动电压可调，保证电机启动的最小启动转矩，避免电动机过热和能源浪费:（4）启动时间可调，在设定的范围内，电机转速逐渐上升，避免转速冲击；可频繁启动。(5)自由停车和软停车可选，软停车时间可调。(6)具有缺相、逆相、过热、启动过程过流、过载的检测及保护，过流过载值可调:(7)智能化设计，中文界面，可以与上位控制计算机接口(一般为RS232或RS485串行通迅接口)实现远程集中自动化控制。
3.3智能软启动器的工作原理
智能软启动器主回路采用三对反并联可控硅作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间(原理图见图1)。这种电路如三相全控桥式整流电路，利用可控硅的电子开关特性，通过控制其触发导通角的人小来改变可控硅的开通程度，从而控制电动机的输入电压，达到控制加速转矩和启动电流的目的，实现电动机的软启动。
由于电动机的转矩与加在定子端的电压的平方成正比，而电动机电流与定子端的电压成正比，因此，可以通过控制电动机的输入电压对加速转矩和启动电流进行限制。
启动时，当软启动器接到控制信号（启动）时，由软启动装置的微处理器根据设定进行有关计算，确定可控硅的触发信号，通过控制可控硅的导通角，使可控硅的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到可控硅完全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流。待电机达到额定转速时（即：加在电机上的电压为额定电压Ue%），启动过程结束，由控制器发出信号，启动外接中间继电器，中间继电器常开点闭合使旁路接触器吸合，取代已完成任务的可控硅，可控硅暂停工作，由旁路接触器为电动机正常运转提供额定电压，以降低可控硅的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。
停机时，当软启动控制器接收到停车指令时，(若原设定为自由停车方式)，则先控制断开旁路接触器，然后逐渐改变可控硅的导通角，使旁路接触器完成无弧切断；如果电机的停机方式设定在软停机方式，则控制可控硅的触发脉冲，使可控硅的输出电压逐渐降低，转速逐渐下降，完成设定的软停机过程。
3.4智能软启动器的启动控制模式
(1) 斜坡电压启动控制模式
如图2. 电机起动时，电压迅速上升到初始电压U, 然后依设定启动时间t逐渐上升直至电网额定电压Ue。这种控制模式最简单，不具备电流闭环控制，以调整可控硅导通角，使输出电压呈线性上升，其缺点是初始转矩小，转矩特性呈抛物线型上升对拖动系统不利，如果要增大初始转矩，则必须增大初始电压，不能限定启动电流。
（2）限流启动控制模式
如图3. 电机启动的初始阶段，输入电压从零迅速增加，启动电流逐渐增加，直至输出电流上升到设定的限流值Iq,然后保证输出电流在不大于Iq情况下，电压逐渐上升，电机加速，直至启动完毕
启动过程中，电流上升变化的速率可以根据电动机负载调整设定，电流上升速率大，则启动转矩大，启动时间短。该启动方式是应用最多的启动方式，尤其适用于风机、泵类轻载启动的负载。
（3）转矩启动控制模式
如图4. 电机启动时，根据设定的程序，通过控制可控硅的触发角，使启动转矩线性上升。优点是启动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，延长拖动系统的使用寿命，同时降低电机启动时对电网的冲击是最优的重载启动方式，它的缺点是启动时间较长。
4.PST250型智能软启动器用于破碎机时应用设置
（1）PST250型智能软启动器为用户提供了9种应用类型（离心泵、液压泵、离心风机、轴流风机、压缩机、皮带输送机、搅拌机、推进器、破碎机），当软启动器用于破碎机时，只需在“应用设置”项中选择“破碎机”，在设定电流选项中设定电流为额定电流，软启动器将自动辩识生成6组参数，即：升压时间、降压时间、初始电压、结束电压、级落电压、限流倍数。如果需要更精确调节，这6组参数可单独调节。
（2）在“基本设置”项中将“旁路监测”参数设为“是”；在“功能设置”项中，将“电机过载”保护设为“常规”；将“过载保护方式”设为“电机停止，手动复位”；激活“转子堵转保护”，堵转跳闸时间软启动器已自动设定；激活“三相失衡保护”；激活“大电流保护”及“逆相保护”，并将处理方式全选择为“电机停止，手动复位”。
（3）在“报警”选项中，激活“大电流报警”、“电机欠载报警”、“电机过载报警”。
（4）在“故障”选项中，根据工艺流程要求，将“缺相故障”、“旁路监测故障”、“频率故障”、“内部过热故障”、“可控硅（SCR）短路故障”处理方式选择为“电机停止，手动复位”或“电机停止，自动复位，重新启动”。
5.选型及使用中应注意的问题
5.1根据设备启动和停车的需要选择软启动器最优的启动模式和停车性能。一般来说，对于泵、风机类负载，可以选用任一种启动模式，但对于皮带机、刮板机、破碎机等易重载启动的设备最好选用转矩控制模式，而ABB公司的PST系列智能软启动器根据负载类型提供了9种可供用户选择的应用类型。安装完后，电机启动前，只需选择负载类型，大量的参数都由启动器自动辩识、设定，我们仅需设置少量参数。
5.2根据使用场合选择是否需要节能功能。由于软启动器本质上属于 “降压启动”，不具备无级调速和功率平衡的功能。一般来说如果负载率超过50% ，则软启动器的节能效果就不明显，相反，软启动器在节能运行状态下，旁路接触器不闭合，属在线运行，可控硅需要不停的工作，降低使用寿命。另外对于不变荷载，即便负载率很低，也不适宜使用节能运行。结合破碎机，由于其负载率为70-80%，而且运行中负荷变化不大。因此，选型时，不需要考虑节能功能。
5.3根据使用场合的重要性选择在线或非在线型。近年来的软启动多数都属于非在线型，但仍有部分软启动器属于在线型，应尽量选用非在线型（可外接旁路接触器），以减少事故率，提高软启动器使用寿命。因此，破碎机就选用了可加装旁路接触器的非在线型。
5.4看保护是否齐全。一方面看软启动器的保护是否齐全，另一方面应注意现在软启动器的各项保护都仅在启动过程中起作用，电动机一旦运行，保护功能将不起作用（正常工作，由旁路接触器代替软启动器），所以需要另外增设保护器件。由于破碎机选用可加装旁路接触器的软启动器，所以，在旁路接触器后串接热继电器，当软启动器起动完成，切换到旁路运行时，还要依靠热继电器来实现保护功能。
5.5根据长远发展选择通讯及远程控制功能。选择软启动要注意它是否带微机接口,接口是否带有通讯地址和程序，能否达到远程通讯控制功能等。
5.6 软启动器必须有正确的接线方式.错误的接线方式对软启动器有很大的危害性。有人设计时在软启动器前部加了一个接触器，该接触器又有一套控制回路。实际运行中， 由于软启动器上部有接触器，其主回路的通、断是通过接触器来实现的，势必对软启动器内部产生瞬间高压。由于软启动器是由Interl芯片板构成，内部有SCR硅片，属半导体元器件，其抗过电压能力弱，瞬间高压会造成内部主板上的元器件损坏。同时，停机时，是靠软启动器前部的接触器切断电源，其内部软停车也没有发挥其应有的作用。故在设计使用时应特别注意接线方式，不可随意添加接触器。
6.应用效果
破碎机改为智能软启动，通过几个月的运行，表明该智能装置可靠性高，性能完善，能满足生产要求。主要体现在以下几点:
使用软启动器后，启动电流明显降低，减少了配电容量与增容投资
软启动器实现平稳启动，对破碎机无冲击，启动过程电网电压不受影响，提高了供电的可靠性。
采用软停车方式减少对机械的冲击，延长了破碎机、电机及其相关设备的使用寿命。
多种启动模式及保护功能融于一体，降低了破碎机的故障率。
7.结束语
智能软启动器作为交流电动机的现代启动技术应用之一，通过降低机械、电流的冲击，最大限度地降低设备事故率、减少设备维护，同时又具备了远程控制及通讯功能，可实现集中控制、无人操作等。在供水、供热、引送风、电厂、钢厂等领域已经迅速普及和广泛应用。因此，我们工程技术人员在新建、改造项目中，设计选型时应优先考虑应用现代的智能软启动技术，不断提高我们企业的自动化水平。
参考文献:
[1]方荣惠，等。电机拖动原理及拖动基础[M]。徐州:中国矿业大学出版社，2001, 12。
[2]李序葆，赵水健。电力电子器件及其应用[M]。北京:机械工业出 版社，1996。
[3]许宏纲。软起动器原理及应用[J].能源技术。2002.(6): 132-135.
[4]吕树清。电机软启动器的节能功能及应用分析[J]。中小型电机，2001.(6): 43-44.
作者简介：张伟（1982–），男，河南焦作，电气工程及自动化学院，在读硕士研究生，主要从事电力电子相关研究。
