数字式软起动器及其应用

     电动机的起动是电机控制的一个重要内容，改善电动机的起动性能是人们不断研究和探讨的一个问题，并不断取得新的成果。 
    电动机的起动方式可分为全压起动（即直接起动）和降压起动两种。
    全压起动是一种zui简单的起动方法。起动时，把全部电源电压直接加到电动机的定子绕组，这时起动电流较大，可达额定电流的５～８倍。经常起动的电动机，过大的起动电流将造成电动机发热，影响电机寿命；同时电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能造成短路而烧坏电机；过大的起动电流，会使线路压降增大，造成电网电压显著下降而影响接在同一电网的其他电动机的工作，有时甚至使它们停下来或无法正常工作。
    《民用建筑电气规范》中第１０、２、１、５规定：“由公用低压网络供电时，容量在１１ｋＷ及以下者，可全压起动；由居住区变电所低压配电装置供电时，容量在１５ｋＷ及以下者可全压起动。容量大于以上规定者，就应采用降压起动。”
    传统的降压起动方式有自耦变压器降压起动、星三角转换降压起动、延边三角形降压起动等。但这些起动方式各有其优缺点，且每种方式对电动机的结构形式、负载的性质都有其特殊的要求，因此实际应用中具有许多限制条件。由此软起动器便应运而生。常用的软起动器有数字式和磁控式两种在此仅谈谈数字式软起动器。
一、数字式软起动器的工作原理及特点
    交流鼠笼式电动机软起动技术，成功地解决了交流电动机起动时造成的较大起动电流对供电电压质量的影响和供电线路电耗增大以及对机械设备冲击等问题。目前应用较广泛的是全数字式软起动器。它是传统的Ｙ－△起动、自耦变压器起动、延边三角形起动理想的更新换代产品。
    数字式软起动器是采用ＳＣＲ功率组件双单片机为控制核心的新型电动机起动设备，其工作原理是采用三对反并联的晶闸管串联于电动机的三相供电电路上，利用晶闸管的电子开关特性，通过控制其电压的大小，以达到控制电动机的软起动过程。当电动机起动完成并达到额定电压，三相旁路接触器ＫＭ吸合，使电动机直接投网运行。由于采用了双单片机控制，可根据负载特性任意设置各种起动参数，因此具有较强的负载适应性。
    （一）起动方式
    较常用的起动方式是限流型、电压斜坡起动模式、转矩控制型等。
    1.限流型
    可使电动机在起动时zui大不超过预先设定的限流值Ｉｍ，Ｉｍ可根据用户电网容量及电动机负载情况而定。该值的设定范围在电动机额定电流Ｉｅ的１．５～５．０倍之间选择。
    2.电压斜坡起动模式
    电压斜坡起动方式是通过设定电动机输入电压的上升速率来完成电动机的起动过程。由于电压从初始值到额定值是线性变化（初始值可保证电动机的zui大起动力矩），所以整个起动过程可保证电动机平稳的起动。该值的设定范围在电动机额定电压Ｕｅ的３０％～８０％之间选择。
    3.转矩控制型
    通过控制起动转矩，从而改善电动机的起动特性，清除浪涌转矩并且降低冲击电流。
    （二） 停车方式
    自由停车：靠负载惯性自由停车；
    软停车：在有些场合，并不希望电动机突然停止，如水泵，如果突然停车，就会出现水垂现象，再如工业上的皮带机、升降机也不希望突然停车。采用软停车方式，在发出停机信号时，电动机端电压逐渐减小，实现软停机目的。
    （三）软起动器的特点
    软起动器由于采用了计算机技术，更具有传统的起动方式*的优点：
    1.采用１６位单片全数字自动控制，控制方式灵活多样；
    2.起动转矩电流、电压、时间可按负载不同灵活设定，取得*的电流冲击和*的转矩控制特性；
    3.对电动机提供了平滑的渐进的起动过程，减少起动电流对电网的冲击，降低了设备的振动和噪声，延长了机械传动系统的使用寿命，并改善了工人的劳动环境；
    4.方便的外控接口具有多种功能：数字延时起动控制、软停控制输入、起动延时继电器输出、故障继电器输出；
    5.具有全面的ＬＥＤ显示功能，友好的人机对话界面，绿色环保型控制单元，功率范围覆盖5.5ｋＷ～800ｋＷ，可作广泛的应用。
二、数字式软起动器的应用
    由于软起动器具有许多优点，近来已得到越来越广泛的应用，在民用建筑中的应用也越来越多。一般情况，只要电动机容量大于等于11kW，为了保证建筑内其他负荷的用电质量，就可采用软起动器。以数字式软启动器为核心，辅以输入端断路器，软起动器旁路接触器，以及二次侧电路组成电动机控制柜，可以完成两地控制，多种控制方式选择。另外，可显示电流、电压和故障运行、工作状态等信号。
    软起动器性能虽好，但价格也不菲，如果一台电动机对应使用一台软起动器，造价比普通的起动方案会增加不少。为了给用户节省设备投资，降低生产成本，有效地利用软起动器的控制功能，可以采用一拖多的运行方案。本方案由一台软起动器拖动台功率相同或相近的电动机，分时先后起动，起动各电机间隔在1min～3min左右。它的每一起动过程可设计为独立的或相关程序起动。各电机运行过程中，由相应的电机保护元件进行保护，系统中各电机的起动控制回路可设计为继电器或可编程控制器（ＰＬＣ）控制。
    一拖多方案设有每台电机的起动、停止按钮及运行、停止、故障指示并且系统留有远控接点。远控接点有起、停输入接点及运行指示输出接点（无源继电器接点）、故障输出接点（无源继电器接点）。
    此外，软起动器还可应用于高层建筑中的消火栓泵、喷淋泵的起停控制，消火栓泵一般是一用一备或二用一备等形式。其方案除前述方案的功能外，还具有标准的消防弱电控制模块输入输出接点，消火栓控制按钮输入接口，消火栓指示灯输出信号以及消防中心控制信号等。为了保证消防泵的可靠运行，还配有双电源切换装置，并具有自动、手动转换功能。自动运行时，当运行消防泵故障停机后，备用消防泵自动投入运行，软停车可以消除水泵停泵时的水锤现象。
三、结束语
    数字式软起动器以其良好的性能、灵活的控制方式，越来越深入人心，备受人们青睐。它对于改善电网性质，延长电动机的使用寿命，起到了很大的作用，有理由相信它的应用会越来越广泛。