高壓固態(tài)軟起動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)介紹及工作原理

優(yōu)點(diǎn)介紹

1、降低電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，可以避免電源中的電壓降和電壓驟降。減少配電容量，避免增容投資。

2、減少起動(dòng)應(yīng)力，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。節(jié)省維護(hù)成本而節(jié)約很多費(fèi)用。

3、平穩(wěn)的起動(dòng)和軟停車避免了傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備的喘振問題、水錘效應(yīng)；

4、多種起動(dòng)模式及寬范圍的電流、電壓設(shè)定，可適應(yīng)多種負(fù)載場(chǎng)合，改善工藝。

5、完善可靠保護(hù)功能，更有效的保護(hù)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的安全。

6、可頻繁起、停，實(shí)現(xiàn)一托多，降低設(shè)備采購(gòu)成本。

典型應(yīng)用

水泵：利用泵控制功能，在起動(dòng)和停止時(shí)，減少液流沖擊所產(chǎn)生的泵流水錘現(xiàn)象，節(jié)省了系統(tǒng)維修費(fèi)用；

球磨機(jī)：利用電壓斜坡起動(dòng)，減少齒輪轉(zhuǎn)矩的磨損，減少維修工作量延長(zhǎng)使用壽命；

風(fēng)機(jī)：利用固態(tài)軟起動(dòng)器取代了傳統(tǒng)起動(dòng)器，減少皮帶磨損和機(jī)械沖擊；

壓縮機(jī)：利用限流，實(shí)現(xiàn)了平滑起動(dòng)，降低電機(jī)溫升；

破碎機(jī)：利用堵轉(zhuǎn)保護(hù)和快速保護(hù)，避免機(jī)械故障和阻塞造成電動(dòng)機(jī)過熱而燒毀；

輸送機(jī)械：利用軟起動(dòng)和軟停機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)平滑漸進(jìn)的起動(dòng)過程和平滑減速的停車過程，避免了因沖擊而對(duì)物料和設(shè)備造成的損傷

工作原理

結(jié)構(gòu)

    完整的軟起動(dòng)器是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)起動(dòng)控制器，用來保護(hù)和控制中、高壓交流電機(jī)。完整包括：隔離開關(guān)、保險(xiǎn)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(dòng)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(dòng)器的輸入電源部分裝有一個(gè)允許電機(jī)直接帶負(fù)載起動(dòng)的隔離開關(guān)。這個(gè)隔離開關(guān)具有負(fù)載短路時(shí)起動(dòng)和帶負(fù)載停機(jī)的過載能力。其最大設(shè)計(jì)值是：5KV隔離開關(guān)使用2300-4160V的起動(dòng)器，7.2KV用于6000-7200V起動(dòng)器，而15KV用于10-14KV的軟起動(dòng)器。

    當(dāng)隔離開關(guān)合閘時(shí)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(dāng)隔離開關(guān)切斷電源時(shí)才可以打開機(jī)柜的門。同樣情況當(dāng)機(jī)柜被打開時(shí)隔離開關(guān)也無法合閘。隔離開關(guān)上的機(jī)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(gè)可視窗口，不用打開機(jī)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(dāng)隔離開關(guān)在分離狀態(tài)時(shí)有一個(gè)分離的刀臂通過機(jī)械裝置與地相連接（對(duì)于14KV是選項(xiàng)部分）。

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

熔斷器的支架上帶有保險(xiǎn)絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當(dāng)三相中有一相保險(xiǎn)絲開路時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開全部三相電源。

    C、SCR電源器件：在每相中是用一對(duì)相同參數(shù)的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達(dá)到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求。對(duì)SCR進(jìn)行串聯(lián)，其串聯(lián)數(shù)如①400A，電壓3300V串聯(lián)SCR對(duì)數(shù)2對(duì)， SCR總數(shù)12，②600A，電壓6000V串聯(lián)SCR對(duì)數(shù)6對(duì)， 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(hù)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(gè)持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，這個(gè)電路是采用光纖和脈沖變壓器進(jìn)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(dòng)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(dòng)次數(shù)能夠達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)非負(fù)載狀態(tài)下的使用壽命。主真空接觸器是設(shè)計(jì)在最大起動(dòng)比率，旁路接觸器是設(shè)計(jì)在緊急起動(dòng)的比率。10-15KV 600A的起動(dòng)器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個(gè)控制裝置有兩個(gè)指示燈、三個(gè)電流計(jì)時(shí)器、電流過流繼電器，并且有一個(gè)電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個(gè)指示燈和一個(gè)電容跳閘元件。

電子控制系統(tǒng)

    固態(tài)軟起動(dòng)電子控制電路分為低壓、中高壓兩部分，并隔離成兩個(gè)獨(dú)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(cè)反饋信號(hào)來進(jìn)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(dòng)作順序和SCR的觸發(fā)，這個(gè)板子上產(chǎn)生全部觸發(fā)信號(hào)和接收來自光纖隔離的反饋信號(hào)，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為CPU的數(shù)字信號(hào)，這些觸發(fā)脈沖也是利用光纖對(duì)中高壓環(huán)境進(jìn)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(dòng)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(biāo)準(zhǔn)，它位于中壓部分，但是并沒有實(shí)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(gè)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(shí)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(dòng)板：位于SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板通過光纖進(jìn)行通訊聯(lián)系，通過脈沖變壓器把觸發(fā)脈沖信號(hào)進(jìn)行放大來觸發(fā)SCR，在每個(gè)SCR模塊中每一對(duì)SCR使用一個(gè)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)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(hào)送到主電源板。

原理

    高壓固態(tài)軟起動(dòng)的控制核心是微處理器CPU。這個(gè)微處理控制系統(tǒng)可以對(duì)電機(jī)進(jìn)行起動(dòng)和保護(hù)。CPU對(duì)SCR進(jìn)行相角觸發(fā)控制以降低加在電機(jī)上的電壓，然后通過慢慢的控制加在電機(jī)上的電壓和電流平滑的增加電機(jī)轉(zhuǎn)矩，直到電機(jī)加速到全速運(yùn)行。這種起動(dòng)方式可以降低電機(jī)的起動(dòng)沖擊電流，減少對(duì)電網(wǎng)和電機(jī)自身的沖擊。同時(shí)也減少了對(duì)聯(lián)在電機(jī)上機(jī)械負(fù)載裝置的機(jī)械沖擊，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機(jī)檢修時(shí)間。

A、加速模式：提供了幾種加速模式，你可以根據(jù)感應(yīng)電機(jī)的負(fù)載情況選擇最合適的起動(dòng)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(dòng)模式，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合。初始轉(zhuǎn)矩設(shè)定為電機(jī)剛好能帶動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的斜坡時(shí)間和電機(jī)起動(dòng)電流范圍內(nèi)，使電機(jī)平滑到全速運(yùn)轉(zhuǎn) 。下面三種起動(dòng)狀態(tài)的分析：

a、 如果電機(jī)在軟起斜坡結(jié)束前達(dá)到全速運(yùn)行，自動(dòng)反震蕩電路將會(huì)自動(dòng)的把全壓加到電機(jī)上而使斜坡時(shí)間不再起作用?？梢苑乐谷魏蔚睦擞侩娏骰螂姍C(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)。這種情況通?？赡軙?huì)發(fā)生在負(fù)載沒有加在電機(jī)上而電機(jī)工作在減壓和低轉(zhuǎn)矩的電機(jī)起動(dòng)過程中。

b、 如果電機(jī)在斜坡時(shí)間結(jié)束前，沒有達(dá)到全速運(yùn)行，電流限流設(shè)定將會(huì)按比率的控制最大輸出轉(zhuǎn)矩,

反饋傳感器會(huì)自動(dòng)的防止電機(jī)過載失速或超過加速設(shè)定時(shí)間的故障發(fā)生。

c、 限流功能對(duì)于電機(jī)從電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)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(dāng)電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到限定的起動(dòng)電流值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩后，就會(huì)自動(dòng)的保持這個(gè)轉(zhuǎn)矩和電流運(yùn)行，電流限流值不受設(shè)定斜坡時(shí)間的影響，直到電機(jī)達(dá)到全速運(yùn)行為止。當(dāng)電機(jī)達(dá)到全速運(yùn)行后，電機(jī)電流降到正常全速運(yùn)行的電流值，SYGR中、高壓軟起動(dòng)器有一個(gè)全速運(yùn)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(jī)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。SYGR是工作在全壓狀態(tài)下，正如其它起動(dòng)器一樣，在電機(jī)軟起動(dòng)后，電網(wǎng)電壓直接加到電機(jī)上，但是優(yōu)于其它起動(dòng)方式之處在于HPMV具有全電子保護(hù)功能，它的靈敏度和對(duì)故障保護(hù)反映速度是用毫秒來計(jì)算，這是常規(guī)的電機(jī)起動(dòng)和保護(hù)器無法比擬的。

B、中、高壓軟起動(dòng)器的其它起動(dòng)方式：

電流斜坡：使用電流閉環(huán)反饋可以進(jìn)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(dòng)時(shí)，電流快速增加到限定值，一直到電機(jī)全速運(yùn)行。

用戶自定義曲線：用戶可以自定義一個(gè)轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的起動(dòng)曲線。當(dāng)電機(jī)起動(dòng)時(shí)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(gè)來自電機(jī)或負(fù)載的速度信號(hào)作為反饋量對(duì)電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)斜坡軟停。（選項(xiàng)）

減速模式：提供軟停機(jī)功能，當(dāng)停止信號(hào)發(fā)出時(shí)，同時(shí)給電機(jī)加一個(gè)逐漸減小的電壓使電機(jī)平滑停機(jī)，這和電力剎車不同，實(shí)際上軟停車會(huì)增加電機(jī)的停車時(shí)間。這個(gè)功能適用于水泵停機(jī)控制，以減小水錘現(xiàn)象和對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞及沖擊。

觸發(fā)電路

    可控硅觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵部分，觸發(fā)電路包括幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，具有抗噪聲干擾，可以工作在惡劣的工作環(huán)境和長(zhǎng)久的使用壽命，他不受現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)線路阻抗、短路容量、或開關(guān)的快速通斷而產(chǎn)生影響，這些特性包括：

A、自動(dòng)同步的觸發(fā)脈沖以保證每相的導(dǎo)通角的觸發(fā)點(diǎn)相同從而不產(chǎn)生誤觸發(fā)，這特性適合那些小型工廠自備的發(fā)電機(jī)設(shè)備，MVC PLUS系列可以放心的使用于波動(dòng)較大且不穩(wěn)定的電源。

B、穩(wěn)定可靠的觸發(fā)脈沖信號(hào)可以在270度的導(dǎo)通角范圍內(nèi)可靠的使可控硅導(dǎo)通并且不受噪聲信號(hào)的影響，以保證不產(chǎn)生誤觸發(fā)。

C、閉環(huán)觸發(fā)控制方式是根據(jù)輸出電流和電壓反饋進(jìn)行平滑的軟起動(dòng)，以防止由于起動(dòng)時(shí)相間的不平衡而引起電機(jī)過熱。

D、觸發(fā)信號(hào)用脈沖變壓器隔離特殊設(shè)計(jì)的三相120V低壓控制電源變壓器以確保檢測(cè)、觸發(fā)板和來自于輸入中壓電源的噪聲和干擾進(jìn)行隔離，使用具有高絕緣特性的28VAC電源供給脈沖觸發(fā)電路，一個(gè)獨(dú)立的控制電源變壓器經(jīng)磁隔離后用于所有的低壓電路和CPU。

E、光導(dǎo)纖維隔離用于中壓電源和全部低壓系統(tǒng)之間，在通過CT隔離的信號(hào)再通過光導(dǎo)纖維隔離以達(dá)到最大限度的隔離和確保安全