軟啟動器相關(guān)原理

軟啟動器相關(guān)原理

工作原理

    軟啟動器（軟啟動器）是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為Soft Starter。軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機(jī)時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

啟動方式

    運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式。

斜坡升壓軟起動：這種起動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點是，由于不限流，在電機(jī)起動過程中，有時要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實際很少應(yīng)用。

斜坡恒流軟起動：這種起動方式是在電動機(jī)起動的初始階段起動電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動轉(zhuǎn)矩大，起動時間短。該起動方式是應(yīng)用最多的起動方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動。

階躍起動：開機(jī)，即以最短時間，使起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值，即為階躍起

通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動效果。

脈沖沖擊起動：在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動。該起動方法，在一般負(fù)載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合?；\型電機(jī)傳統(tǒng)的減壓起動方式有Y-q起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現(xiàn)二次沖擊電流。

軟起動與傳統(tǒng)減壓起動方式的不同之處是：

1、無沖擊電流。軟起動器在起動電機(jī)時，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動電流從零線性上升至設(shè)定值。

2、恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動過程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動。⑶根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動電流。適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。

電壓雙斜坡起動：在起動過程中，電機(jī)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(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩，使負(fù)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(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動器在起動過程中自動檢測達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。

限流起動：就是電機(jī)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(dá)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。

   節(jié)能原理

    電動機(jī)屬感性負(fù)載，電流滯后電壓，大多數(shù)用電器都屬此類。為了提高功率因數(shù)須用容性負(fù)載來補(bǔ)償，并電容或用同步電動機(jī)補(bǔ)償。降低電動機(jī)的激磁電流也可提高功率因數(shù)（HPS2節(jié)能功能，在輕載時降低電壓，使激磁電流降低，使COS∮提高）。節(jié)能運(yùn)行模式：輕載時降低電壓減少了激磁電流，電機(jī)電流分為有功分量和無功分量（激磁分量）提高COS∮。

   運(yùn)行模式

    當(dāng)電動機(jī)負(fù)載輕時，軟啟動器在選擇節(jié)能功能的狀態(tài)下，PF開關(guān)熱撥至Y位，在電流反饋的作用下，軟啟動器自動降低電動機(jī)電壓。減少了電動機(jī)電流的勵磁分量。從而提高了電動機(jī)的功率因數(shù)（COS∮）。（國產(chǎn)軟啟動器多無此功能）在接觸器旁路狀態(tài)下無法實現(xiàn)此功能。TPF開關(guān)提供了節(jié)能功能的兩種反應(yīng)時間；正常、慢速。節(jié)能運(yùn)行模式：自動節(jié)能運(yùn)行。（正常、慢速兩種反應(yīng)速度）空載節(jié)能40%，負(fù)載節(jié)能5%。

   控制原理

    軟啟動器是通過控制可控硅的導(dǎo)通角來控制輸出電壓。因此，

軟啟動器從本質(zhì)上是一種能夠自動控制的降壓啟動器，由于能夠任意調(diào)節(jié)輸出電壓，作電流閉環(huán)控制，因而比傳統(tǒng)的降壓啟動方式（如串電阻啟動，自耦變壓器啟動等）有更多優(yōu)點。例如滿載啟動風(fēng)機(jī)水泵等變轉(zhuǎn)矩負(fù)載、實現(xiàn)電機(jī)軟停止、應(yīng)用于水泵能完全消除水錘效應(yīng)等。