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 概念軟啟動器是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現(xiàn)不同的功能。目前世界最知名的軟啟動器是索肯和平軟啟動器,索肯和平軟啟動器被評為中國馳名商標，索肯和平(上海)電氣在國內(nèi)首先使用高壓固態(tài)軟啟動器。

　　尤其以HPMV系列中高壓固態(tài)軟啟動器尤為著名，hapn為中國馳名商標。成功應(yīng)用于三峽溪洛渡水電站、北京奧運工程、上海世博會、廣州白云機場、柳鋼集團、大慶石油、上海地鐵等國家大型工程項目。
<編輯本段>
高壓電機起動方法之比較
當前我國經(jīng)濟已經(jīng)進入了一個新的發(fā)展階段，大型企業(yè)和大型裝備越來越多，大型電機（5000kW～60000kW）的應(yīng)用越來越多，大型電機的起動方法也越來越受到人們的重視。

　　社會發(fā)展是有階段性的。在不同階段，人們的生產(chǎn)手段、生產(chǎn)工具和生活用品都有很大的不同。上世紀80～90年代，我國的經(jīng)濟實力尚較薄弱，當時的小水泥和小鋼鐵發(fā)展很快，1000kW～4000kW電機的應(yīng)用增長很快，與當時的經(jīng)濟基礎(chǔ)相適應(yīng)的液態(tài)起動裝置出現(xiàn)，它經(jīng)濟實用，解決了電機起動中的一些問題。對當時的經(jīng)濟發(fā)展起到了一定的作用。到世紀之交時期，我國經(jīng)濟實力已有較大的發(fā)展，生產(chǎn)手段和生產(chǎn)工具亦有了較大發(fā)展，電機容量也有了很大增長，人們開始不滿足液態(tài)起動裝置的低性能，于是晶閘管串聯(lián)式（固態(tài)）軟起動裝置的應(yīng)用開始增加，繼而又出現(xiàn)了開關(guān)變壓器式軟起動裝置和磁飽和電抗器式（磁控）起動裝置，變頻裝置用于電機軟起動的情況也越來越多，當前這四種產(chǎn)品是大型電機起動市場的主流產(chǎn)品，液態(tài)起動裝置則應(yīng)用在小型（5000kW以下）電機上較多。另外，兩種老式起動方法（自耦變壓器和變壓器-電動機組）也常常出現(xiàn)在20000kW以下電機的起動上。

　　大型電機驅(qū)動的設(shè)備一般都是企業(yè)的核心設(shè)備，直接影響企業(yè)的生產(chǎn)狀況，因此人們應(yīng)該對其起動給予特別的關(guān)注，合理的選擇起動裝置將給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟效益。但是電機起動技術(shù)畢竟不是一個企業(yè)的核心技術(shù)，許多企業(yè)的電氣工作者很少有時間來研究各種起動方法之間的差別，往往會造成不恰當?shù)倪x擇，有時甚至不得不做出第二次選擇，給企業(yè)造成不應(yīng)有的損失。因此，如實地說明各種起動方法的性能及其差別是非常重要的。為此我們在這方面做拋磚之嘗試，如有不完善和不妥之處，望不吝添金加玉。

　　一、電動機直接全壓起動的危害性及軟起動好處

　　⒈ 引起電網(wǎng)電壓波動，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的運行

　　交流電動機在全壓直接起動時，起動電流會達到額定電流的4~7倍，當電機的容量相對較大時，該起動電流會引起電網(wǎng)電壓的急劇下降，影響同電網(wǎng)其它設(shè)備的正常運行。

　　軟起動時，起動電流一般為額定電流的2~3倍，電網(wǎng)電壓波動率一般在10%以內(nèi)，對其它設(shè)備的影響非常小。

　?、?對電網(wǎng)的影響

　　對電網(wǎng)的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：

　　①超大型電機直接起動的大電流對電網(wǎng)的沖擊幾乎類似于三相短路對電網(wǎng)的沖擊，常常會引發(fā)功率振蕩，使電網(wǎng)失去穩(wěn)定。

　?、谄饎与娏髦泻写罅康母叽沃C波，會與電網(wǎng)電路參數(shù)引起高頻諧振，造成繼電保護誤動作、自動控制失靈等故障。

　　軟起動時起動電流大幅度降低，以上影響可完全免除。

　?、?傷害電機絕緣，降低電機壽命

　?、俅箅娏鳟a(chǎn)生的焦耳熱反復(fù)作用于導(dǎo)線外絕緣，使絕緣加速老化、壽命降低。

　?、诖箅娏鳟a(chǎn)生的機械力使導(dǎo)線相互摩擦，降低絕緣壽命。

　?、鄹邏洪_關(guān)合閘時觸頭的抖動現(xiàn)象會在電機定子繞組上產(chǎn)生操作過電壓，有時會達到外加電壓的5倍以上，這樣高的過電壓會對電機絕緣造成極大傷害。

　　軟起動時，最大電流降低一半左右，瞬間發(fā)熱量僅為直起的1/4左右，絕緣壽命會大大延長；軟起時電機端電壓可以從零起調(diào)，可完全免除過電壓傷害。

　?、?電動力對電機的傷害

　　大電流在電機定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，會造成夾緊松動、線圈變形、鼠籠條斷裂等故障。

　　軟起動時，由于最大電流小，則沖擊力大大減輕。

　?、?對機械設(shè)備的傷害

　　全壓直接起動時的起動轉(zhuǎn)矩大約為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，這么大的力矩突然加在靜止的機械設(shè)備上，會加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風(fēng)葉疲勞甚至折斷風(fēng)葉等等。

　　軟起動的轉(zhuǎn)矩不會超過額定轉(zhuǎn)矩，上述弊端可以完全克服。

　　當采用減壓起動時，上述危害只有一定程度的降低；當采用軟起動時，上述危害幾乎完全消失；獨立變壓器供電方式直接起動只能在電網(wǎng)電壓波動方面有所緩解，而其它方面的危害都照樣存在。

　　超大型電動機的價值都很高，在生產(chǎn)中也都起著核心作用。它的一點故障便會造成很大的經(jīng)濟損失，對它采用完善的保護是非常必要的。比如說對一臺電機我們不能指望它的各處絕緣都是完全一致的，可能在某一點就有個薄弱環(huán)節(jié)，出廠試驗時它能通過，但在長時間的沖擊下這個薄弱環(huán)節(jié)會逐漸首先顯露出來，使其壽命縮短。如果我們采取軟起動，則可以大大延長電機的使用壽命，這兩種方案哪一個合算呢？這是顯而易見的。

　　二、開關(guān)變壓器技術(shù)簡介

　　當今傳動工程中最常用的就是三相交流感應(yīng)電動機。在許多場合中，由于其起動特性，這些電動機涌直接連接電源系統(tǒng)。如果直接在線起動，將會產(chǎn)生高達電機額定電流6倍的浪涌電流。該電流會使供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關(guān)設(shè)備過載。如果直接起動，也會產(chǎn)生較高的峰值轉(zhuǎn)矩，這種沖擊不但會對驅(qū)動電動機產(chǎn)生沖擊，而且也會使用機械裝置受損。例如：輔助動力傳送部（V形帶，齒輪）。為了降低直動電流，應(yīng)使用起動輔助裝置，如起動用電抗器或自耦變壓器，但使用電抗器或自耦變壓器起動等常規(guī)方法只能逐步降低電壓，而軟起動器通過平滑升高端子電壓，可以實現(xiàn)無沖擊起動。因此，可以最佳地保護電源系統(tǒng)以及電機。

　　HPMV中、高壓軟起動器是用多個可控硅串并聯(lián)而成，可以滿足不同的電流及電壓要求，控制可控硅的觸發(fā)角就可以控制輸出電壓的大小。當電機起動過程中，HPMV按照預(yù)先設(shè)定的起動曲線增加電機的端電壓使電機平滑加速，從而減少了電機起動時對電網(wǎng)、電機本身、相連設(shè)備的電氣及機械沖擊。當電機達到正常轉(zhuǎn)速后，旁路接觸器接通。電機起動完畢后，HPMV軟起動器繼續(xù)監(jiān)控電機并提供各種故障保護。在軟停機時首先按照預(yù)先設(shè)定好的停機曲線平滑地降低電機的端電壓直到電機停機。軟?？梢越鉀Q突然停機引起的水泵水錘現(xiàn)象及機械沖擊等相關(guān)問題。

　　HPMV中、高軟起動器的操作過程可以分為四過程：起動準備完成、起動過程、運行和停機過程。CPU對所有的過程都提供全面的保護。

　　A、起動準備完成：在這個過程中，控制和電源已經(jīng)加到起動器上，其保護包括對SCR短路、旁路離合器、接點熔解短路。

　　其它檢測保護特性：

　　軟起動器溫升

　　保險絲指示燈是否亮

　　相序是否正確（如果選擇）

　　電源輸入頻率跳閘范圍

　　外部輸入故障

　　B、起動過程：當軟起動器得到一個起動命令時，以下保護功能開始工作：

　　起動曲線

　　加速時間

　　相間平衡

　　電路短路/加負載前檢測

　　相間漏電

　　起動電流累計

　　過載檢測

　　熱容量檢測

　　C、運行過程：當電機全電壓和全速運行時，電機電流將降到FLA以下，在運行過程中以下保護功能生效：

　　運行過載曲線

　　缺相

　　電流過低/失載

　　過電流/電子定位銷檢測

　　D、停機過程：一旦軟起動器得到停機命令，應(yīng)根據(jù)不同停機方式來選擇不同的保護功能，選擇如下：

　　軟停模式：將維持運行時所有的保護特性。在停車結(jié)束時，進入下面滑行停止保護狀態(tài)。

　　滑行停機模式：電源立即從電機上斷開恢復(fù)到“起動準備完成”，下面的保護功能生效：

　　滑行減速/旋轉(zhuǎn)減速計數(shù)

　　每小時起動次數(shù)

　　起動間隔時間
工作原理
　　1、結(jié)構(gòu)

　　完整的HPMV系列的軟起動器是一個標準的電機起動控制器，用來保護和控制中、高壓交流電機。完整的HPMV包括：隔離開關(guān)、保險絲、主真空接觸器、控制變壓器、控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。軟起動部分僅包括：控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。

　　A、隔離開關(guān)：在起動器的輸入電源部分裝有一個允許電機直接帶負載起動的隔離開關(guān)。這個隔離開關(guān)具有負載短路時起動和帶負載停機的過載能力。其最大設(shè)計值是：5KV隔離開關(guān)使用2300-4160V的起動器，7.2KV用于6000-7200V起動器，而15KV用于10-14KV的軟起動器。

　　當隔離開關(guān)合閘時無法把控制柜高壓部件部分的門打開。隔離開關(guān)帶有連鎖裝置，只有當隔離開關(guān)切斷電源時才可以打開機柜的門。同樣情況當機柜被打開時隔離開關(guān)也無法合閘。隔離開關(guān)上的機械連鎖裝置使中壓電源被有效的連鎖住，以保證操作安全。

　　在控制的中高壓輸入電源部分裝有一個可視窗口，不用打開機柜門就可以觀察離合開關(guān)的閘刀是處于分離或合閘狀態(tài)。當隔離開關(guān)在分離狀態(tài)時有一個分離的刀臂通過機械裝置與地相連接（對于14KV是選項部分）。

　　B、電源保險絲：對于標準的控制器在每相輸入電源中裝有保險絲進行初級的電源限流。典型的6900V以下的保險絲是ANSI標準R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標準E型保險絲。保險絲的選擇是根據(jù)電機的堵轉(zhuǎn)電流和所對應(yīng)的固態(tài)起動器的過載繼電器。保險絲和過載保護是設(shè)計用來防止較低和中等級的故障。這可以防止過載電流超過繼電器額定值，以對較高的超過繼電器保護范圍的故障進行有效的保護。

　　熔斷器的支架上帶有保險絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當三相中有一相保險絲開路時會自動斷開全部三相電源。

　　C、SCR電源器件：在每相中是用一對相同參數(shù)的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求。對SCR進行串聯(lián)，其串聯(lián)數(shù)如①400A，電壓3300V串聯(lián)SCR對數(shù)2對， SCR總數(shù)12，②600A，電壓6000V串聯(lián)SCR對數(shù)6對， SCR總數(shù)36

　　D、RC吸收網(wǎng)絡(luò)：RC吸收網(wǎng)絡(luò)提供瞬間電壓保護電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。

　　E、觸發(fā)電路：SCR是用一個持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，這個電路是采用光纖和脈沖變壓器進行隔離。

　　F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來切斷主電源和SCR回路的，其電壓比率是：5KV用于2300—4160V，7.2KV用于6000—7200V，15KV用于10—15KV的軟起動器。

　　應(yīng)用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動次數(shù)能夠達到設(shè)計時非負載狀態(tài)下的使用壽命。主真空接觸器是設(shè)計在最大起動比率，旁路接觸器是設(shè)計在緊急起動的比率。10-15KV 600A的起動器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個控制裝置有兩個指示燈、三個電流計時器、電流過流繼電器，并且有一個電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個指示燈和一個電容跳閘元件。

　　2、電子控制系統(tǒng)

　　HPMV系列電子控制電路分為低壓、中高壓兩部分，并隔離成兩個獨立的部分。低壓電子部分包括控制最界面和接口，CPU和主電源板是安裝在低壓控制室中。

　　A、CPU主控板：CPU板上裝有微處理器和通訊處理器，CPU決定各種操作功能，根據(jù)用戶的設(shè)定程序和檢測反饋信號來進行控制，CPU主板上裝有EPROM、EEPROM和DRAM寄存器，以及模擬和數(shù)字接口。

　　B、主電源板：也稱為主觸發(fā)板，它包括數(shù)字輸入輸出繼電器和接口，并連接到TCB板上，它控制旁路隔離接觸器的動作順序和SCR的觸發(fā)，這個板子上產(chǎn)生全部觸發(fā)信號和接收來自光纖隔離的反饋信號，把模擬信號轉(zhuǎn)換為CPU的數(shù)字信號，這些觸發(fā)脈沖也是利用光纖對中高壓環(huán)境進行隔離。

　　C、電壓、電子控制部分：中高壓主電源應(yīng)在TCB、觸發(fā)驅(qū)動器和TEMP/CT控制板工作之前斷開。

　　D、TCB（Terminal and Control Board）終端控制板是用戶的接線板，為了滿足UL安全標準，它位于中壓部分，但是并沒有實際和中壓部分聯(lián)結(jié)，只是和接觸器的控制線圈有連接，這個板子上包括用戶接線端子排、輸出繼電器（全部相同）輸入和控制電源接線、并且包括時間繼電器用于功率因數(shù)調(diào)整繼電器和其它外部元件。

　　E、觸發(fā)驅(qū)動板：位于SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板通過光纖進行通訊聯(lián)系，通過脈沖變壓器把觸發(fā)脈沖信號進行放大來觸發(fā)SCR，在每個SCR模塊中每一對SCR使用一個觸發(fā)驅(qū)動電路板。

　　F、TEMP/CT：溫度控制板和電流互感器板子是裝在SCR模塊組件上，通過光纖把散熱器溫度和電流信號送到主電源板。

　　3、原理

　　HPMV的控制核心是微處理器CPU。這個微處理控制系統(tǒng)可以對電機進行起動和保護。CPU對SCR進行相角觸發(fā)控制以降低加在電機上的電壓，然后通過慢慢的控制加在電機上的電壓和電流平滑的增加電機轉(zhuǎn)矩，直到電機加速到全速運行。這種起動方式可以降低電機的起動沖擊電流，減少對電網(wǎng)和電機自身的沖擊。同時也減少了對聯(lián)在電機上機械負載裝置的機械沖擊，以延長設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機檢修時間。

　　A、加速模式：HPMV提供了幾種加速模式，你可以根據(jù)感應(yīng)電機的負載情況選擇最合適的起動曲線。

　　出廠設(shè)置為具有限流功能的電壓斜坡，也是最可靠的起動模式，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場合。初始轉(zhuǎn)矩設(shè)定為電機剛好能帶動負載轉(zhuǎn)動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的斜坡時間和電機起動電流范圍內(nèi)，使電機平滑到全速運轉(zhuǎn) 。下面三種起動狀態(tài)的分析：

　　a、 如果電機在軟起斜坡結(jié)束前達到全速運行，自動反震蕩電路將會自動的把全壓加到電機上而使斜坡時間不再起作用。可以防止任何的浪涌電流或電機轉(zhuǎn)矩的脈動。這種情況通常可能會發(fā)生在負載沒有加在電機上而電機工作在減壓和低轉(zhuǎn)矩的電機起動過程中。

　　b、 如果電機在斜坡時間結(jié)束前，沒有達到全速運行，電流限流設(shè)定將會按比率的控制最大輸出轉(zhuǎn)矩,

　　HPMV的反饋傳感器會自動的防止電機過載失速或超過加速設(shè)定時間的故障發(fā)生。

　　c、 限流功能對于電機從電網(wǎng)或發(fā)電機中吸取一定數(shù)量的電流提供了有效的手段和控制方式，當電機起動轉(zhuǎn)矩達到限定的起動電流值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩后，就會自動的保持這個轉(zhuǎn)矩和電流運行，電流限流值不受設(shè)定斜坡時間的影響，直到電機達到全速運行為止。當電機達到全速運行后，電機電流降到正常全速運行的電流值，HPMVK中、高壓軟起動器有一個全速運行狀態(tài)輸出繼電器，從而使旁路高壓真空接觸器閉合，使電機電流經(jīng)旁路接觸器，從而防止SCR導(dǎo)通所產(chǎn)生的壓降引起的熱損耗，提高了工作效率及可靠性。MPMV是工作在全壓狀態(tài)下，正如其它起動器一樣，在電機軟起動后，電網(wǎng)電壓直接加到電機上，但是優(yōu)于其它起動方式之處在于HPMV具有全電子保護功能，它的靈敏度和對故障保護反映速度是用毫秒來計算，這是常規(guī)的電機起動和保護器無法比擬的。

　　B、HPMV中、高壓軟起動器的其它起動方式：

　　電流斜坡：使用電流閉環(huán)反饋可以進行PID調(diào)節(jié)，使輸出轉(zhuǎn)矩線性增加到最大值。

　　恒流控制：起動時，電流快速增加到限定值，一直到電機全速運行。

　　用戶自定義曲線：用戶可以自定義一個轉(zhuǎn)矩與時間的起動曲線。當電機起動時可以完全按照你所定義的曲線加速。

　　速度反饋斜坡控制：用一個來自電機或負載的速度信號作為反饋量對電機進行閉環(huán)斜坡軟停。（選項）

　　減速模式：HPMV提供軟停機功能，當停止信號發(fā)出時，同時給電機加一個逐漸減小的電壓使電機平滑停機，這和電力剎車不同，實際上軟停車會增加電機的停車時間。這個功能適用于水泵停機控制，以減小水錘現(xiàn)象和對機械結(jié)構(gòu)的損壞及沖擊?！?/font>