(山东华电青岛发电有限公司电气车间）
摘要：低压电机运行过程中，软启动器是非常重要的组成部分，为了进一步提高低压电机的运行水平，合理选择软启动器的类型与启动方式有着决定性影响。下面文章就以此为基础对软启动器在大功率低压电机非调速起动控制中的应用展开探讨。
关键词：软启动器；大功率；低压电机；非调速
引言
软起动是现代广泛运用的一种电机起动技术,它具有起动、停止方式多,起动、停止平稳,对电网波动小,控制保护功能完善,能与计算机联网等特点。随着电子电子技术、计算机控制技术、现代自动控制技术的发展，出现了一批新型的起动装置，如变频器、相控调压软起动器。随着软起动行业不断的发展，人们又在软起动器中加入智能算法，旨在解决软起动过程出现的一些新问题，如无法进行重载起动、转矩振荡、电压电流谐波过大。让相控调压下的软起动系统达到最佳的起动效果。
1软起动的基本原理
软起动是指运用串接于电源与被控电机之间的软起动器,控制其内部晶闸管的导通角,使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电机全电压的起动方法。软起动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路,通过运用不同的方法,控制三相反向并联晶闸管的导通角,使被控电动机的输入电压按不同的要求而变化,就可实现不同的功能。目前使用的软起动器,基本上是以单片机作为中央控制器控制核心来完成测量及各种控制算法,用程序软件自动控制整个起动过程。它通过单片机及相应的数字电路控制晶闸管触发脉冲的迟早来改变触发角的大小,从而改变晶闸管的导通时间,最终改变加到电动机三相绕组的电压大小。由于电动机转矩近似与定子电压的平方成正比,电流又和定子电压成正比。这样,电动机的起动转矩和起动电流的限制可以通过定子电压的控制来实现,而定子电压又是通过可控硅的导通相角来控制的,所以不同的初始相角可实现不同的端电压,电动机的起动转矩和起动电流的最大值可根据负载而设定,以满足不同的负载起动要求。电动机起动过程中,晶闸管的导通角逐渐增大,晶闸管的输出电压也逐渐增加,电动机从零开始加速,直到晶闸管全导通,从而实现电动机的无级平滑起动,并使电动机工作在额定电压的机械特性上。
2软起动器在大功率低压电机非调速起动控制中的应用
2.1启动准备阶段
启动前,先选择需要启动的机组,并由电气操作人员将该组配套的所有10kV断路器手车推进至工作位置,并将切换开关打至“远程”。压缩机组控制系统(CCS)发出启动请求。当励磁系统检测准备就绪,CCS可发出启动指令。励磁柜首先发出指令启动变频器自身的辅助系统,如水冷却系统、散热风扇等;再由励磁柜发出指令合上MBM01开关、合上MBM开关;同时合上预充磁接触器,通过变压器低压侧对降压变压器进行预充磁,以减小降压变压器合闸时的冲击电流。
2.2软启动器选型
除了技术、性能、价格比较外,还要考虑设备现场的电网容量、设备启动负荷轻重、启动频繁程度等具体条件。对于水泵类启动负载较轻的设备,可选择功能简单、价格较低、操作方便的软启动器。
这类设备根据电动机额定功率,选用样本规定的相同容量的软启动器就能满足需要。对于大型风机、破碎机等启动负荷比较重的设备,应该选用启动功能比较多、有限流启动功能、自身保护比较齐全的软启动器。尤其功率比较大的设备(200kW以上),最好选用启动功能比较全的高性能软启动器。
2.3接触器旁路工作
软起动器有在线型和旁路型。在线型是指起动完毕,不需要触器旁路,一直带电工作的工作方式,晶闸管长期在线运行功耗太大造成能源浪费、给电网带来高次谐波污染等。旁路型是为了延长使用寿命,使电网避免谐波污染,减少软起动器中的晶闸管发热损耗,在电动机达到满速运行时用旁路接触器取代已完成起动任务的软起动器。旁路型电路复杂化,系统可靠性降低。
2.4斜坡电压加限电流启动方式
斜坡电压加限电流启动的作用主要是控制电机的启动电流,让它不超过某一个限定的值。在电机启动的时候,软启动器的输出电流会伴随着启动电压的增加而快速上升,这时输出的电压是保持不变的,直到电机电流随着电机转速的上升而下降,这时再对触发角的大小进行调整,直到电机的启动完成。该启动方式的优势是它对电网的冲击比较小。
2.5同步并网阶段
控制系统实时检测电机运行速度,当电机实际转速达到98%额定转速后,系统会自动进行同期检测。当PT1和PT3所检测的电压、频率、角度都满足预设条件后,励磁柜对MBL开关发出合闸指令,MBL合闸后电动机与母线侧电源接通。并网完成后,励磁柜给CCS发出MOTORREADYTOOPERATE的指令,工艺操作人员可对该压缩机组进行加载。
3软启动器展望
现在低压领域很多企业都在使用晶闸管和磁控软启动技术,涉及到高压领域时,晶闸管软启动器需要借助一些原件进行辅助工作,如SCR器件等,同时改进晶闸管软启动器的开关控制系统,在最大程度上提高SCR器件的抗压力能力和启动速度。在一段时间内,晶闸管软启动器由于拥有较好的性能、较低的成本,使晶闸管软启动器在市场的发展中站稳脚步,使其更加具有市场竞争力。从长远发展的角度来看,随着技术的发展,变压器的成本会慢慢降低,同时价格也会随之降低,变频软启动器将会是未来软启动市场的主流技术。因为这种软启动技术更具优点和特色,可以在对电流进行限制的条件下迅速得到强力的启动转矩,同时还能够实现各种软启动功能,这是晶闸管启动器不具备的。
结语
总而言之，随着技术进步的加速,各种新的软起动控制方式也脱颖而出,比较各种软起动方式的优缺点,在具体应用过程中合理选择软启动器类型，从多方面技术入手，选择适合特定应用场合的最佳软起动方案，这样才能保证大功率低压电机非调速起动控制中应用的有效性。
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