电机软起动

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电机软起动

电机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。在我国从380V到1140V电压等级的低压软起动器已有大量应用，而3kV、6kV、10kV电压等级的中高压大电机虽然在煤矿、石油、化工、钢铁、电厂、水厂、水泥建材等领域有大量应用，但仍大量采用水电阻和电抗器等技术水平较低的起动方法。采用高压晶闸管阀技术的软起动装置是传统高压电机起动装置的理想替代产品，有广阔的发展空间，可以产生巨大的经济和社会效益。目前，高压晶闸管软起动器只有ABB、SIEMENS等少数几家国际大公司能够生产。株洲电力机车研究所综合自己在高电压大功率半导体制造、电力电子及其控制等方面多年的成功经验以及引进、吸收国外著名公司高压晶闸管阀成熟技术，成功开发出了TGQ-1高压电机软起动器。本软起动器通过应用大功率高压晶闸管技术和现代计算机实时控制技术，解决了高压大容量拖动风机、水泵及磨机等负载的交流电机起动和软停机的难题，同时实现了对电机和软起动器本身的保护。

电机软启动原理

1. 电动机控制问题的提出
   三相交流异步电动机是应用最为广泛的电气设备。但它直接起动时产生的电流冲击和转矩冲击会对电网、电动机本身及其负载机械设备带来不利影响，对于容量较大的电动机，这些危害也就尤为严重。
2. 传统起动器
   目前，我国大部分电动机通常采用直接起动、Y/Δ控制起动和自耦变压器起动。这些传统起动器价格低廉，通过降低电动机的起动电压来降低起动电流，起动方式采用分步跳跃上升的恒压起动，因此，起动过程中存在二次冲击电流和冲击转矩，而且接触器故障多、电动机冲击电流大、冲击转矩大、冲击力矩大、效率低。但现在的Y/Δ起动器已经具有电动机保护和监控功能，技术水平和外观与以前相比已有很大的改观，可以满足中小容量无特殊要求的空载或轻载起动的控制要求。
   
   3、现代软起动器
   现代软起动器主要有变频调速及晶闸管调压软起动器2种软起动器方案。其中，变频器调速软起动器价格昂贵，常用于控制要求起动转矩较大的中压电动机。晶闸管调压软起动器的价格略高于自耦变压器起动器和Y/Δ起动器，系统工作时对电网无过大冲击，可大大降低系统的配电容量，机械传动系统振动小，起动、停车平滑稳定，可提高电动机的使用寿命和经济效益。
   
   1）晶闸管调压软起动器
   晶闸管调压软起动器采用大功率可控硅作主回路开关元件，通过改变可控硅的导通角来实现电动机电压的平稳升降和无触点通断。起动电流可根据负载和工况任意设定。起动器还能自动监视电动机的功率因数和负载情况，经过计算来决定电动机的运行电压，以便提高电动机功率因数，使其以最小电流运行，降低损耗，提高效率。它是实现电动机***控制、替代传统起动器的理想选择。
   
   2）变频器调速软起动器
   采用变频器控制的电动机具有良好的动态、静态性能，在低速时也可以任意调节电动机转矩，起动转矩高达150%的额定转矩。它可以恒转矩起动电动机，起动电流可限制在150%的额定电流以内，可以实现自由停车、软停车、泵停机、直流制动，满足有特殊要求的电动机控制。
   
   4、软起动器控制电动机的几个重要概念
   （1）脉冲突跳起动方式
   对于静阻力矩较大的负载，必须施加一个短时的大起动力矩，以克服静摩擦力，这就要求起动器可以短时输出90%的额定电压。
   （2）接触器旁路工作模式
   当电动机全速运行后，用旁路接触器来取代已完成任务的软起动器，以降低晶闸管的热耗，提高系统效率。在这种模式下用一台软起动器起动多台电动机。
   （3）节能运行模式
   电动机负荷较轻时，软起动器可自动降压，以此提高电动机功率因数。
   （4）软停车
   在不希望电动机突然停车的场合，可以通过软停车方式来逐步降低电动机端电压。
   （5）泵停车
   对惯性力矩较小的泵，软起动器在起动和停机过程中，实时检测电动机的负载电流，根据泵的负载和速度特性调节输出电压，消除“水锤效应”。

（6）动力制动
在惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合，可以向电动机输入直流电，以实现快速制动。

电机软启动的方式软起动有哪几种起动方式

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，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。

　　（1）斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。

　　（2）斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定（t1至t2阶段），直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。

　　该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。

　　（3）阶跃起动。开机，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。

　　（4）脉冲冲击起动。在起动开始阶段，让晶闸管在级短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。

　　该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。

　　软起动与传统减压起动方式的不同之处在哪里？笼型电机传统的减压起动方式有Y-q 起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方式的不同之处是：（1）无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。（2）恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。（3）根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至***的起动电流。